一种由乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料及制备方法

摘要

本发明公开了一种由乙烯基三(2，2，2‑三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料及制备方法，该制备方法包括如下步骤：取30‑40重量份稻壳粉、60‑70重量份PE、2‑3重量份抗氧剂、2‑4重量份润滑剂和1‑3重量份乙烯基三(2，2，2‑三氟)乙氧基硅烷，混合10‑15min后，将所得混合物料，挤出造粒，再注射成型，得到木塑复合材料。本发明采用乙烯基三(2，2，2‑三氟)乙氧基硅烷对木塑复合材料进行改性，不仅加强了原材料间界面结合力，也充分利用其疏水的特性，制备出具有低吸水率的木塑复合材料，拓展了木塑复合材料的适用范围。

说明书

技术领域

本发明涉及木塑复合材料领域，具体涉及一种由乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料及制备方法。

背景技术

目前，森林资源的重要性日益明显，社会整体的环境保护意识也逐渐增强，天然植物纤维复合材料的开发对促进环境保护具有重要意义。木塑复合材料是一种环境友好新型材料，同时兼有木材和塑料的优点：尺寸稳定性、机械性能、热稳定性能好；质轻、价廉、能耗小、无毒无味，有良好的二次加工性。木塑复合材料的研制和开发有助于减少塑料的“白色污染”，也有助于减轻农林废弃物对环境带来的影响，并且还充分利用自然资源。目前木塑复合材料的主要研究方法为通过植物纤维或塑料表面处理，提高界面相容性，从而实现复合材料界面结合强度的增强。

乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷可在纤维和聚合物间形成较强的界面结合力，在改善复合材料力学性能方面效果显著，且能明显降低木塑复合材料的吸水率，有利于保持产品的尺寸稳定性。

发明内容

本发明在以上背景的基础上，研究设计了一种由乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料及制备方法，来改变传统木塑复合材料综合力学性能不足、吸水率较高的缺点。本发明采用的技术手段如下：

一种由乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料，包括重量份数如下的各组分：30-40份稻壳粉、60-70份PE、2-3份抗氧剂、2-4份润滑剂和1-3份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷。

优选地，所述抗氧剂为1010。

优选地，所述润滑剂为液体石蜡。

优选地，所述稻壳粉细度为600-800目。

一种由乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将稻壳粉磨成细度为600-800目的粉末并烘干；

S2、将PE粒料进行干燥；

S3、取30-40重量份步骤S1中所得的稻壳粉、60-70重量份步骤S2中所得的PE、2-3重量份抗氧剂、2-4重量份润滑剂和1-3重量份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷混合10min，得到混合物料；

S4、将所得混合物料挤出造粒，再注射成型，得到木塑复合材料。

优选地，步骤S1中，烘干温度为80-100℃。

优选地，步骤S2中，在80-100℃下将PE粒料干燥2-3小时。

优选地，步骤S3中，混合时间为10-15min。

与现有技术比较，本发明所述的一种由乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷偶联剂改性的木塑复合材料及制备方法，有益效果如下：

1、将废弃的稻壳回收利用，成本低且绿色环保；

2、采用乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷对木塑复合材料进行改性，不仅加强了原材料间界面结合力，也充分利用其疏水的特性，制备出具有低吸水率的木塑复合材料，拓展了木塑复合材料的适用范围；

3、生产工艺简单，所得木塑复合材料整体性能优异。

具体实施方式

一种由乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料，包括重量份数如下的各组分：30-40份稻壳粉、60-70份PE、2-3份1010、2-4份液体石蜡和1-3份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷。

进一步地，稻壳粉细度为600-800目。

一种由乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将稻壳粉用七轴粉碎机磨成细度为600-800目左右的粉末并在80-100℃烘干机下烘干，使其含水量小于3％；

S2、在80-100℃下把PE粒料干燥2-3小时；

S3、取30-40重量份步骤S1中所得的稻壳粉、60-70重量份步骤S2中所得的PE、2-3重量份抗氧剂1010、2-4重量份润滑剂液体石蜡和1-3重量份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷放入高速混合机混合10-15min，得到混合物料；

S4、将所得混合物料用挤出机挤出造粒，再用注射机注射成型，得到木塑复合材料。

进一步地，步骤S4中，一般采用的是双螺杆挤出机和单螺杆注射机，具有广泛的适用性，生产简单便捷，不需要额外生产实施。

以下通过各实施例及对比例，说明生产的不同木塑复合材料的性能。其中，拉伸强度越大，说明材料硬度越高、韧性越差；断裂伸长率越大表示材料柔软性能和弹性越好；吸水率越大，说明材料的吸水能力越强。

实施例1：

将稻壳粉用七轴粉碎机磨成细度为600-800目左右的粉末并在80℃烘干机下烘干，使其含水量小于3％，在80℃下把PE粒料干燥两小时。

称取105重量份基底成分(基底成分即为上述处理后的稻壳粉和PE、以及抗氧剂1010和润滑剂液体石蜡，按各自重量份数混合)和1重量份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷，放入高速混合机混合10min，出料，再将混合料置于双螺杆挤出机中造料，再用注射机注射成型，制备样条，挤出机温度控制在150℃-180℃之间，转速为200r/min，注射机四段温度分别设置为130℃、150℃、170℃、160℃。

双螺杆挤出机螺杆直径为75mm，长径比45:1，挤出机温度依次设定为：一区110℃，二区115℃，三区120℃，四区130℃，五区140℃，六区150℃，七区160℃，八区170℃，九区180℃，十区180℃，机头温度170℃。

根据表2中的测试标准，对各原料组份相应重量分配比下所得样条进行性能测试，结果如表1。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于，称取105重量份基底成分和1.5重量份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷。

实施例3：

与实施例1的不同之处在于，称取105重量份基底成分和2重量份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷。

实施例4：

与实施例1的不同之处在于，称取105重量份基底成分和2.5重量份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷。

实施例5：

与实施例1的不同之处在于，称取105重量份基底成分和3重量份乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷。

对比例：

将稻壳粉用七轴粉碎机磨成细度为600-800目左右的粉末并在80℃烘干机下烘干，使其含水量小于3％，在80℃下把PE粒料干燥两小时。

称取105重量份基底成分(基底成分即为上述处理后的稻壳粉和PE、以及抗氧剂1010和润滑剂液体石蜡，按各自重量份数混合)，放入高速混合机混合10min，出料，再将混合料置于双螺杆挤出机中造料，再用注射机注射成型，制备样条，挤出机温度控制在150℃-180℃之间，转速为200r/min，注射机四段温度分别设置为130℃、150℃、170℃、160℃。

双螺杆挤出机螺杆直径为75mm，长径比45:1，挤出机温度依次设定为：一区110℃，二区115℃，三区120℃，四区130℃，五区140℃，六区150℃，七区160℃，八区170℃，九区180℃，十区180℃，机头温度170℃。

根据表2中的测试标准，对各原料组份相应重量分配比下所得样条进行性能测试，结果如表1。

表1

表2

由表1中数据可知，原料中加入乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷，木塑复合材料的拉伸强度有所上升，吸水率下降；并且随着乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷的用量增加，木塑复合材料的拉伸强度先增加后减少，而吸水率逐步下降，断裂伸长率基本不变。在乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷的用量为2.5重量份时，拉伸强度达到最大值，吸水率也较低，综合性能最优。

本发明既利用了乙烯基三(2，2，2-三氟)乙氧基硅烷偶联剂的特性加强界面结合力，也充分利用其疏水的特性，改善了木塑复合材料吸水率普遍比较高的缺点，制备出具有低吸水率的木塑复合材料，拓展了木塑复合材料的适用范围。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。