含有竹材的板状复合材料的制作方法

来自 : www.xjishu.com/zhuanli/27/2005 发布时间：2021-03-24

专利名称：含有竹材的板状复合材料的制作方法
技术领域：
本发明设计一种含有竹材的板状复合材料， 更具体地说，涉及一种具有优越抗张强度、弯曲强度、弯曲弹性和耐热性的含有竹材的板状复合材料，其中竹材被粉碎并与热塑性树脂例如聚丙烯(P.P)按预定比例混合，从而成品的薄板为环境友好型，可回收，并且结构紧密。
背景技术：
传统方法中，薄板通过粉碎天然的木材，并将该粉碎后的木材成分和树脂比如聚丙烯混合。因为树木需要数十年才能成为成熟木材，所以存在如破坏环境和材料供给受限的问题。因为木材本身的强度低，在成品之后抗张强度和弯曲强度变差。特别是，由于薄板的厚度必须被加工至满足产品的特性，比如需要一定强度的汽车内部零件，产品会很重。因此，当该产品作为汽车内部薄板时，汽油消耗定额降低，工作性能降低，生产成本增加。

发明内容
为解决上述和/或其他问题，本发明提供了一种含有竹材的板状复合材料，其表现出优越抗张强度、弯曲强度、弯曲弹性和耐热性，且为环境友好型，可回收，与由木粉和合成树脂混合制成的传统薄板相比结构紧密。
根据本发明的一个方面，一种含有竹材的板状复合材料包括以重量计，35.0～65.0％的作为整个复合材料主要成分的竹材纤维，该竹材纤维大于或等于50％由通过粉碎并切成3～8mm长以具有针状结构的竹材成分形成；31.0～55.0％的热塑性树脂，比如聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、聚氯乙稀(PVC)或者热变形温度等于或大于90℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，3.8-9.0％的相容剂马来酸酐接枝聚丙烯作为辅助材料以增加竹材纤维和耐热树脂之间的接合力，以0.05～0.04％的热稳定剂硬脂酸钙(Ca-st)，0.05～0.2％的苯酚/磷化物作为抗氧剂，该抗氧剂由混合苯酚和磷而成用于抗氧，以及作为颜料的重量百分含量0.1％～0.4％碳黑，作为其他添加剂。
有益效果如上所述，根据本发明的该含有竹材的板状复合材料等于或大于50％由的竹材成分组成，该竹材成分通过粉碎并切成3～8mm长以形成针状结构。从而，与传统的采用木材的薄板相比，薄板的厚度可被降低超过20～30％，所以成品薄板可以制成很薄且工作性能提高。具体地说，虽然产品被做得很薄，主要的强度性能比如抗拉强度、弯曲强度、弯曲弹性和耐热性增强。同时，当竹材纤维作为汽车内部薄板时，汽油的消耗改善。
具体实施例方式
在本发明中，为促进与热塑性树脂的混合，重量百分含量35.0～60.0％，优选38.0～60％，的竹材纤维大于或等于50％由粉碎和切成3～8mm长以具有针状结构的竹材成分，以及少于50％由粉碎和切成少于3mm或大于8mm长以具有针状结构的竹材成分组成。
对于本发明的热塑性树脂，例如聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、聚氯乙稀(PVC)或者热变形温度等于或大于90℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，的用量为重量百分含量31.0～55.0％。优选地，具有等规结构的高结晶聚丙烯的重量百分含量为35.5～55.0％，其中甲基团设置在同一方向如下面描述的主链 同时，为了增加竹材纤维和热塑性树脂之间或者聚丙烯和聚丙烯之间的耦合力，采用韩国湖南石化公司(Honam Petrochemical Corporation)生产的’CM-1120’或者阿圣特奇公司(Acentech Corporation)生产的’KH-845-4’或者杜李KC有限公司(Doo Lee KC Co.，Ltd)生产的‘SILQUEST-A-151，，这些是结构中末端的官能团包括羟基、氨基或者羧基的马来酸酐接枝聚丙烯，作为相容剂，其重量百分含量为3.8～9.0％，优选采用重量百分含量为4.0～6.5％的CM-1120。
对于其他添加剂，热稳定剂硬脂酸钙用于热稳定，其用量为重量百分含量0.05-0.04％，优选重量百分含量为0.2％。亚洲添加剂公司(AsiaAdditives Corporation)生产的BB021，其添加量为重量百分含量0.05～0.2％，优选0.1％。该BB021产品作为苯酚/磷化物抗氧剂，其用量为重量百分含量0.05～0.2％，优选重量百分含量0.1％，是通过混合苯酚和磷混合获得。碳黑作为颜料，其用量为重量百分含量0.1～0.4％，优选0.2％。
在含有上述复合物的本发明中，为了适合要求高强度同时又轻的产品，例如作为汽车的内部零件，竹材通过粉碎和切成使竹材纤维，使等于或大于50％由的3～8mm长针状结构竹材成分，小于50％由小于3mm或大于8mm长的针状结构竹材成分组成。从而，竹材纤维与高结晶聚丙烯也就是热塑性树脂很好地混合。同时，为了增加竹材纤维和热塑性树脂之间的耦合力，作为相容剂，在其末端的官能团包括羟基、氨基或者羧基的马来酸酐接枝聚丙烯作为被接枝有功能团的聚丙烯。因此，相比采用粉碎木材的传统薄板，厚度可较少20～30％或更多，从而成品薄板可以很轻。虽然产品的重量降低，但是主要性能比如抗张强度、弯曲强度、弯曲弹性和耐热性增强。
本发明不限于以下实施例，因此以下的实施例不构成对本发明保护范围的限制。
实施例是采用众所周知的制造薄板的混合和挤压方法，按照表1所示的比例制造(单位重量百分比％)。比较的例子是作为汽车内部薄板的产品，它采用与实施例同样的制造方法，根据表2所示的组分比例。表3显示了实施例和比较例子的主要性能分析结果。
[单位重量百分比％]
[单位重量百分比％]
厚度2.0mm的薄板通过众所周知的挤压机制造，其中，以重量计，混合49.5％的竹材纤维、45％的高结晶聚丙烯、5.0％的马来酸酐接枝聚丙烯(产品名称CM-1120)、0.2％的热稳定剂硬脂酸钙、0.1％的抗氧剂(产品名称BB-021)以及0.2％的作为颜料的碳黑。其中55％竹材纤维具有7mm长的通过粉碎和剪切竹材而成的针状结构，20％竹材纤维具有10mm长的针状结构以及25％竹材纤维具有1.5mm长的针状结构。
厚度2.0mm的薄板通过众所周知的挤压机制造，其中，以重量计，混合49.5％的竹材纤维、50.0％的高结晶聚丙烯、4.5％的马来酸酐接枝聚丙烯(产品名称CM-1120)、0.2％的热稳定剂硬脂酸钙、0.1％的抗氧剂(产品名称BB-021)以及0.2％的作为颜料的碳黑。其中55％竹材纤维具有7mm长的通过粉碎和剪切竹材而成的针状结构，20％的竹材纤维具有10mm长针状结构以及25％的竹材纤维具有1.5mm长针状结构。
作为汽车内部薄板的厚度2.0mm的薄板通过众所周知的挤压机制造，其中，以重量计，混合44.8％的木粉、48.8％的常规聚丙烯、6.0％的滑石粉、0.2％的抗氧剂(产品名称BB-021)以及0.2％的作为颜料的碳黑。
ASTM D792[抗张强度测试方法]ASTM D638 ASTM D790[热变形温度测试方法]ASTM D648[表3]

如上表所示，对于用同样制造工艺制造的厚度2.0mm的薄板，与比较例子相比，根据本发明的实施例1和实施例2的组合物表现出优越的性能。具体地说，实施例1和2表现出的抗张强度和弯曲强度高于比较例子的两倍。因此，产品可以制造得很轻，而弯曲强度和热变形温度优越于比较例子。
工业适用性如上所述，根据本发明的该含有竹材的板状复合材料的等于或大于50％由竹材成分组成，该竹材成分通过粉碎并切成3～8mm长以形成针状结构。从而，与传统的采用木材的薄板相比，薄板的厚度可被降低超过20～30％，所以成品薄板可以制成很薄且工作性能提高。具体地说，虽然产品被做得很薄，主要的强度性能比如抗张强度、弯曲强度、弯曲弹性和耐热性增强。同时，当竹材纤维作为汽车内部薄板时，汽油的消耗改善。
权利要求
1.一种含有竹材的板状复合材料包括以重量计，35.0～65.0％的作为整个复合材料主要成分的竹材纤维，该竹材纤维等于或大于50％由通过粉碎并切成3～8mm长以具有针状结构的竹材成分形成；31.0～55.0％的热塑性树脂，比如聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、聚氯乙稀(PVC)或者热变形温度等于或大于90℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，3.8-9.0％的相容剂马来酸酐接枝聚丙烯作为辅助材料以增加竹材纤维和耐热树脂之间的接合力，以0.05～0.04％的热稳定剂硬脂酸钙(Ca-st)，0.05～0.2％的苯酚/磷化物作为抗氧剂，该抗氧剂由混合苯酚和磷而成用于抗氧，以及作为颜料的重量百分含量0.1％～0.4％碳黑，作为其他添加剂。
2.根据权利要求1所述的板状复合材料，其特征在于作为热塑性树脂的所述聚丙烯为具有等规结构的高结晶聚丙烯，其中甲基团在同一方向如下面描述的主链
3.根据权利要求1所述的板状复合材料，其特征在于所述马来酸酐接枝聚丙烯为末端有官能团包括羟基、氨基或者羧基结构的相容剂，该马来酸酐接枝聚丙烯作为被接枝有功能团的聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的板状复合材料，其特征在于总体添加剂的使用量占重量百分比0.2～1.0％，总体添加剂可采用或去除热稳定剂硬脂酸钙(Ca-st)、由混合苯酚和磷而成用于还原的苯酚/磷化物抗氧剂和作为其他添加剂的颜料碳黑其中之一。
全文摘要
一种含有竹材的板状复合材料包括以重量计，35.0～65.0％的作为整个复合材料主要成分的竹材纤维，该竹材纤维等于或大于50％由通过粉碎并切成3～8mm长以具有针状结构的竹材成分形成；31.0～55.0％的热塑性树脂，比如聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、聚氯乙稀(PVC)或者热变形温度等于或大于90℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，3.8－9.0％的相容剂马来酸酐接枝聚丙烯作为辅助材料以增加竹材纤维和耐热树脂之间的接合力，以0.05～0.04％的热稳定剂硬脂酸钙(Ca－st)，0.05～0.2％的苯酚/磷化物作为抗氧剂，该抗氧剂由混合苯酚和磷而成用于抗氧，以及作为颜料的重量百分含量0.1％～0.4％碳黑，作为其他添加剂。
文档编号C08K7/02GK1965032SQ200580018403
公开日2007年5月16日 申请日期2005年5月27日 优先权日2004年6月10日
发明者朱德基 申请人:韩洋素材有限公司