本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種聚丙烯塑木及其制備方法。

背景技術：

木塑復合材料(WFPC)的原料來源豐富，成本低廉，不僅可使用廢舊塑料和木制品廢棄物及邊角料、鋸屑、農(nóng)作物秸稈等回收資源，而且木塑產(chǎn)品本身可回收再加工成木塑產(chǎn)品，對廢物利用和替代木材、保護森林具有雙重的環(huán)保意義。木粉屬于輕而硬的顆粒材料，少量填充于塑料基體時，所得木塑制品欠缺硬木的質(zhì)感，只有在木粉用量較大時才能顯示出木塑材料的優(yōu)點和價格優(yōu)勢。

木粉的主要成分是木質(zhì)素和纖維素等，含有豐富的羥基基團，容易產(chǎn)生自聚，影響其在塑料基體中的分散度，同時木粉與塑料基體的相容性不佳，容易導致復合材料產(chǎn)生界面張力，界面粘結(jié)力差，從而導致木塑復合材料的強度低，大大限制其使用范圍。

現(xiàn)有技術中常采用PP-g-MAH改善木粉和PP基體的相容性，PP-g-MAH的使用量較大，且其中殘余的游離馬來酸酐，在復合材料加工過程中大量揮發(fā)逸出，影響操作人員的身心健康。同時該類復合材料加工流動性不佳，導致擠出加工生產(chǎn)效率不佳，甚至會發(fā)生堵塞機頭的現(xiàn)象，因此，開發(fā)一種體系相容性好、加工性能優(yōu)異的聚丙烯塑木復合材料成為亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種聚丙烯塑木，其中含有少量加工助劑即可大幅度改善木料與PP塑料基體的相容性和加工流動性，同時提高塑木的機械性能。

本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案為：

一種聚丙烯塑木，其原料由以下重量份數(shù)組分構(gòu)成：聚丙烯100份、木粉50-60份、硅烷偶聯(lián)劑4-6份、鈦酸酯偶聯(lián)劑2-3份、聚乙二醇1-2份、分散劑1.5-3份、硬脂酸鈣0.1-0.3份和鄰苯二甲酸二辛酯0.3-0.5份，所述硅烷偶聯(lián)劑與鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為2：1。當硅烷偶聯(lián)劑與鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為2：1時，偶聯(lián)劑在較低的使用量下即可達到最佳的改善效果，使得木粉的添加量最大，仍具有良好的分散效果，聚合物基體對其包覆程度較高。

硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑可以跟木粉中羥基基團發(fā)生反應，降低木粉的化學極性，減少木粉自聚結(jié)團，增強木粉在基體中的分散性，同時硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑與聚合物基體具有良好的相容性，因此能改善木粉與PP基體的界面張力，提高復合材料機械強度。采用硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑混合物替代PP-g-MAH，能更有效改善木粉的團聚現(xiàn)象，且用量更少，效果更好，同時能減少加工過程中有毒氣體逸出，提高了生產(chǎn)安全性。

聚乙二醇具有增容的效果，能協(xié)同改善復合材料的相容性，提高材料的機械性能，同時聚乙二醇能有效改善復合材料的加工流動性，提高加工效率。

作為優(yōu)選，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷。

作為優(yōu)選，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯或異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯。

作為優(yōu)選，所述分散劑為三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉或甲基戊醇。

作為優(yōu)選，所述聚乙二醇的平均分子量為600或1000。

本發(fā)明同時提供了一種聚氯乙烯塑木的制備方法，包括如下步驟：

(1) 將硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和聚乙二醇溶于無水乙醇中，再將混合溶液加入烘干過的木粉中，混合均勻，于60-70℃真空干燥24小時，得到改性木粉待用；

(2) 將分散劑、硬脂酸鈣和鄰苯二甲酸二辛酯溶于丙酮中得混合溶液B，待用；

(3) 將聚丙烯、步驟(1)所得改性木粉和步驟(2)所得混合溶液B加入容器中，混合均勻，于50-60℃真空干燥4-6小時后，加入雙螺桿擠出機擠出造粒；所述雙螺桿擠出機的溫度設置為165℃、170℃、175℃、180℃和190℃，擠出機轉(zhuǎn)速為15-20r/min。

作為優(yōu)選，步驟(1)中所述烘干過的木粉中水含量≤10%，木粉中含量低于10%更便于其充分吸取含偶聯(lián)劑和聚乙二醇的混合溶液，以便對木粉充分改性，使木粉分散性良好，與基體相容性增加。

作為優(yōu)選，步驟(1)中所述無水乙醇質(zhì)量為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和聚乙二醇總質(zhì)量的8-10倍。

作為優(yōu)選，步驟(2)中所述丙酮的質(zhì)量為分散劑、硬脂酸鈣和鄰苯二甲酸二辛酯總質(zhì)量的8-12倍。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明所提供的聚丙烯塑木，木粉添加量大、加工助劑用量低，效果好，能在較低用量下，即可改善木塑復合材料的分散性、相容性和加工流動性，且加工過程中無有毒氣體逸出，提高了生產(chǎn)安全性。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

(1) 將4g硅烷偶聯(lián)劑、2g鈦酸酯偶聯(lián)劑和1g聚乙二醇溶于56g無水乙醇中，再將混合溶液加入50g烘干過的木粉（含水率為10%）中，混合均勻，于60℃真空干燥24小時，得到改性木粉待用；

(2) 將2g分散劑、0.2g硬脂酸鈣和0.3g鄰苯二甲酸二辛酯溶于20g丙酮中得混合溶液B，待用；

(3) 將100g PP、步驟(1)所得改性木粉和步驟(2)所得混合溶液B加入容器中，混合均勻，于50℃真空干燥6小時后，加入雙螺桿擠出機擠出造粒；所述雙螺桿擠出機的溫度設置為165℃、170℃、175℃、180℃和190℃，擠出機轉(zhuǎn)速為15r/min；

(4) 制樣：將PP塑木顆粒采用平板硫化機200℃制得4mm厚片材，采用萬能制樣機制成標準試樣。測得：復合材料拉伸強度為28.6MPa，沖擊強度為16.5MPa，最大轉(zhuǎn)矩為21.2N/m，平衡轉(zhuǎn)矩為20.3 N/m，平衡時間為176 S。

實施例2

(1) 將6g硅烷偶聯(lián)劑、3g鈦酸酯偶聯(lián)劑和1.5g聚乙二醇溶于94.5g無水乙醇中，再將混合溶液加入55g烘干過的木粉（含水率為8%）中，混合均勻，于65℃真空干燥24小時，得到改性木粉待用；

(2) 將1.5g分散劑、0.1g硬脂酸鈣和0.4g鄰苯二甲酸二辛酯溶于20g丙酮中得混合溶液B，待用；

(3) 將100g PP、步驟(1)所得改性木粉和步驟(2)所得混合溶液B加入容器中，混合均勻，于60℃真空干燥4小時后，加入雙螺桿擠出機擠出造粒；所述雙螺桿擠出機的溫度設置為165℃、170℃、175℃、180℃和190℃，擠出機轉(zhuǎn)速為20r/min；

(4) 制樣：將PP塑木顆粒采用平板硫化機200℃制得4mm厚片材，采用萬能制樣機制成標準試樣。測得：復合材料拉伸強度為27.8MPa，沖擊強度為16.9 MPa，最大轉(zhuǎn)矩為22.3N/m，平衡轉(zhuǎn)矩為21.5N/m，平衡時間為170 S。

實施例3

(1) 將5g硅烷偶聯(lián)劑、2.5g鈦酸酯偶聯(lián)劑和2g聚乙二醇溶于95g無水乙醇中，再將混合溶液加入60g烘干過的木粉（含水率為9%）中，混合均勻，于70℃真空干燥24小時，得到改性木粉待用；

(2) 將3g分散劑、0.3g硬脂酸鈣和0.5g鄰苯二甲酸二辛酯溶于45.6g丙酮中得混合溶液B，待用；

(3) 將100g PP、步驟(1)所得改性木粉和步驟(2)所得混合溶液B加入容器中，混合均勻，于55℃真空干燥5小時后，加入雙螺桿擠出機擠出造粒；所述雙螺桿擠出機的溫度設置為165℃、170℃、175℃、180℃和190℃，擠出機轉(zhuǎn)速為18r/min；

(4) 制樣：將PP塑木顆粒采用平板硫化機200℃制得4mm厚片材，采用萬能制樣機制成標準試樣。測得：復合材料拉伸強度為29.1MPa，沖擊強度為17.2MPa，最大轉(zhuǎn)矩為22.5N/m，平衡轉(zhuǎn)矩為20.8 N/m，平衡時間為173 S。

比較例1

(1) 將3g分散劑、0.3g硬脂酸鈣和0.5g鄰苯二甲酸二辛酯溶于45.6g丙酮中得混合溶液B，待用；

(2) 將9.5g PP-g-MAH 、60g烘干過的木粉（含水率為9%）和步驟(1)所得混合溶液B采用高速混合機混合均勻，于55℃真空干燥5小時后，加入雙螺桿擠出機擠出造粒；所述雙螺桿擠出機的溫度設置為165℃、170℃、175℃、180℃和190℃，擠出機轉(zhuǎn)速為18r/min；

(3) 制樣：將PP塑木顆粒采用平板硫化機200℃制得4mm厚片材，采用萬能制樣機制成標準試樣。測得：復合材料拉伸強度為21.3MPa，沖擊強度為14.5 MPa，最大轉(zhuǎn)矩為29.6N/m，平衡轉(zhuǎn)矩為26.8N/m，平衡時間為205S。

通過對比實施例3和比較例1，可以得出結(jié)論：同等添加量的硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和聚乙二醇混合物，相比于PP-g-MAH能夠更好的改善復合材料的機械性能、加工性能和相容性，增加木粉的分散效果。

以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。