[发明专利]一种生物炭改性木塑复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种生物炭改性木塑复合材料，包括以下重量份的物质：聚氯乙烯树脂30～45份、木质纤维10～20份、生物炭10～20份、环保稳定剂2～6份、润滑剂2～3份、偶联剂2～4份，发泡剂3～5份、发泡调节剂4～10份。通过在木塑复合材料的配方体系中引入生物炭，改善生物质纤维与热塑性树脂的界面相容性，显著提高木塑复合材料的力学性能。同时，生物炭是来源于生物质纤维废料高温裂解后的产物，这样也起到变废为宝的效果。本发明提供的木塑复合材料的制备方法操作简单，对设备要求低，适于工业化生产，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及一种阻燃木塑复合材料，更确切地说，是一种同步共挤无卤阻燃生物炭改性木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料是由植物纤维粉（木粉、秸秆、林业三剩物等）和热塑性塑料为主要原料，通过物理、化学和生物工程学等高技术工艺制造的一种新型环保复合材料。其零甲醛、耐虫蛀、耐腐蚀、耐化学反应、吸水性小等同时兼具木材和塑料的优点使得其在运输业、室内装修、建筑业、家具制品业、园林景观等领域被广泛应用。但其综合力学性能偏低导致应用领域偏窄，是目前制约木塑复合材料发展的主要因素之一。生物质纤维的亲水性和热塑性树脂的疏水性使两者之间的界面相容性较差，导致其结合力较小，从而引起制品的弯曲强度和冲击强度等力学性能降低。因此需要对生物质纤维和热塑性树脂的界面进行改性，以改善它们之间的相容性，同时，对其进行热传导改善，提高复合材料的性能和耐用性。对于生物质纤维与热塑性树脂的界面相容性的改善，一般有如下方法：通过改变热塑性树脂或生物质纤维的化学结构、微晶形态、表面微观形貌、表面能等未提高其相容性，但该方法势必会造成原料成本的上升。或者，加入一些碳纤维类增强材料来改善木塑复合材料的强度和刚度，尽管改善较为显著，但碳纤维成本较高，不经济。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物炭改性木塑复合材料及其制备方法，以解决现有木塑复合材料综合力学性能偏低的问题。

本发明的技术方案如下：本发明一方面提供了一种生物炭改性木塑复合材料，包括以下重量份的物质：聚氯乙烯树脂30～45份、木质纤维10～20份、生物炭10～20份、环保稳定剂2～6份、润滑剂2～3份、偶联剂2～4份，发泡剂3～5份、发泡调节剂4～10份。

作为优选，所述木质纤维是木材、稻秸、麦秸、锯末、稻壳中的一种或者多种以任意比混合，粒径为80～150目。

作为优选，所述润滑剂是硬脂酸、石蜡中的一种或者两种以任意比混合。

作为优选，所述偶联剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅皖偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者多种以任意比混合。

作为优选，所述加工助剂是ACR树脂。

作为优选，所述发泡剂选择AC发泡剂或碳酸氢钠发泡剂。

作为优选，所述生物炭是以农林三剩物为原料在惰性气氛中经过300～450℃处理2～6小时后所得产物。

作为优选，所述发泡调节剂选择丙烯酸酯类聚合物。

本发明另一方面提供一种生物炭改性木塑复合材料的制备方法方法，包括如下步骤：

（1）将生物炭及偶联剂按重量比称取后，在105～120℃条件下搅拌10～30分钟，得到改性的生物炭；

（2）将热塑性树脂、木质纤维、改性生物炭、稳定剂、润滑剂、偶联剂、发泡剂及发泡调节剂按重量比称取后，在105～120℃条件下搅拌10～20分钟后再冷却至40～60℃得到预混料：

（3）将预混料加入挤出机，加热至120～180℃挤出，挤出后经模具成型、牵引和切割得到所述木塑复合材料。