(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106243543 A(43)申请公布日 2016.12.21
(21)申请号 201610921541.7(22)申请日 2016.10.21
(71)申请人 安徽江淮汽车股份有限公司
地址 230601 安徽省合肥市桃花工业园始
信路669号(72)发明人 刘凯
(74)专利代理机构 北京维澳专利代理有限公司
11252
代理人 王立民 江怀勤(51)Int.Cl.
C08L 25/06(2006.01)C08L 97/02(2006.01)C08K 13/02(2006.01)C08K 3/22(2006.01)B29C 47/92(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页
(54)发明名称
一种木塑PS复合材料及其制备方法(57)摘要
本发明涉及一种木塑PS复合材料及其制备方法，由以下重量份的组分制成：PS为70份-90份；改性木粉为20份-40份；抗氧剂为0.1份-0.5份；润滑剂为0.4份-0.8份。本技术方案在使用改性木粉为填充物时，一方面由于木粉表面纳米MoO2的比表面积大，它的存在增大了木粉与PS的接触面积，使得木粉与PS之间的作用力增加。纳米MoO2在混炼的过程中能够进入PS基体中，这些MoO2粒子成为应力集中点，在受到外部作用力时能产生大量的银纹吸收外部能量，从而使得PS复合材料力学性能提高。
CN 106243543 ACN 106243543 A
权 利 要 求 书
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1.一种木塑PS复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分制成：
所述改性木粉的制备方法，包括以下步骤：1)称取木粉、甲苯二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡及纳米二氧化钼；2)将步聚1)中的各原料混合后在80-100℃的油浴中加热反应6-10h，产物抽滤；3)产物抽滤后，获得的滤饼经过丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得到改性木粉。
2.根据权利要求1所述的木塑PS复合材料，其特征在于，所述木粉、所述甲苯二异氰酸酯、所述二丁基二月桂酸锡及所述纳米二氧化钼的质量比为200-320：3-7：2-4：20-30。
3.根据权利要求1所述的木塑PS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的木塑PS复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙或硬质酸钠中的一种或两种组合。
5.上述权利要求1至4中任一项所述的木塑PS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取70份-90份的PS、20份-40份的改性木粉、0.1份-0.5份的抗氧剂和0.4份-0.8份的润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到木塑PS复合材料。6.根据权利要求5所述的木塑PS复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为160℃～180℃，第二温度区的温度为180℃～220℃，第三温度区的温度为180℃～220℃，第四温度区的温度为180℃～220℃，第五温度区的温度为180℃～220℃，第六温度区的温度为180℃～220℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃～220℃，螺杆转速为120r/min～300r/min。
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CN 106243543 A
说 明 书
一种木塑PS复合材料及其制备方法
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技术领域
[0001]本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种木塑PS复合材料及其制备方法。背景技术
[0002]木材作为一种天然的，可再生的资源和环境协调性材料，有着广泛的开发背景，聚苯乙烯(PS)是一种最具实用潜力的新型材料，它既能克服木材强度低、变异性大等造成的使用局限性，又能克服有机材料的低弹性模量等使用缺点。[0003]但目前由于技术和木材本身结构的原因，其综合利用率并不高。使用甲苯二异氰酸酯(TDI),通过TDI分别与木粉和纳米二氧化钼反应，制备了MoO2/木粉材料，再对PS进行改性，制得一种新型的木塑PS材料，相关文献并未见于报道。发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种木塑PS复合材料及其制备方法，以提高PS复合材料的物理性能。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的：[0006]一种木塑PS复合材料，由以下重量份的组分制成：
[0007]
所述改性木粉的制备方法，包括以下步骤：[0009]1)称取木粉、甲苯二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡及纳米二氧化钼；[0010]2)将步聚1)中的各原料混合后在80-100℃的油浴中加热反应6-10h，产物抽滤；[0011]3)产物抽滤后，获得的滤饼经过丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得到改性木粉。[0012]所述木粉、所述甲苯二异氰酸酯、所述二丁基二月桂酸锡及所述纳米二氧化钼的质量比为200-320：3-7：2-4：20-30。
[0013]所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或多种。
[0014]所述润滑剂为硬脂酸钙或硬质酸钠中的一种或两种组合。[0015]上述任一项所述的木塑PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：[0016]1)称取70份-90份的PS、20份-40份的改性木粉、0.1份-0.5份的抗氧剂和0.4份-0.8份的润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；[0017]2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到木塑PS复合材料。
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[0008]
CN 106243543 A[0018]
说 明 书
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优选地，所述步骤2)具体为：将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料
斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为160℃～180℃，第二温度区的温度为180℃～220℃，第三温度区的温度为180℃～220℃，第四温度区的温度为180℃～220℃，第五温度区的温度为180℃～220℃，第六温度区的温度为180℃～220℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃～220℃，螺杆转速为120r/min～300r/min。
[0019]本发明的有益效果是：
[0020]TDI不但能与木粉中的羟基进行反应，而且还能与纳米二氧化钼表面的羟基进行反应，这样TDI两端分别连接杉木粉与纳米二氧化钼，得到了MoO2/木粉材料。[0021]为使用TDI对木粉进行改性后降低了木粉的亲水性，提高了木粉与聚合物界面的相容性，并能提高木粉的分散性；而在使用改性木粉为填充物时，一方面由于木粉表面纳米MoO2的比表面积大，它的存在增大了木粉与PS的接触面积，使得木粉与PS之间的作用力增加。纳米MoO2在混炼的过程中能够进入PS基体中，这些MoO2粒子成为应力集中点，在受到外部作用力时能产生大量的银纹吸收外部能量，从而使得PS复合材料力学性能提高。具体实施方式
[0022]以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。[0023]本申请提供一种新型木塑PS复合材料及其制备方法，由以下重量份的组分制成：
[0024]
所述改性木粉的制备方法，包括以下步骤：[0026]称取一定量的木粉、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二丁基二月桂酸锡、纳米二氧化钼放入三口烧瓶中，在80-100℃的油浴中加热反应6-10h，产物抽滤后，获得的滤饼经丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得产物。[0027]优选地，步骤中的木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡、纳米二氧化钼的质量比为(200-320)：(3-7)：(2-4):(20-30)。
[0028]所述的二丁基二月桂酸锡为催化剂。
[0029]所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(Irganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(Irganox1330)中的一种或多种。
[0030]所述的润滑剂为硬脂酸钙或硬质酸钠中的一种或多种。[0031]上述任一种新型木塑PS复合材料的制备方法，包括如下步骤：[0032]1)称取70份-90份的PS、20份-40份的改性木粉、0.1份-0.5份的抗氧剂和0.4份-0.8份的润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；[0033]2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到木塑PS复合材料。
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[0025]
CN 106243543 A[0034]
说 明 书
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优选地，所述步骤2)具体为：
[0035]将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到木塑PS复合材料，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为160℃～180℃，第二温度区的温度为180℃～220℃，第三温度区的温度为180℃～220℃，第四温度区的温度为180℃～220℃，第五温度区的温度为180℃～220℃，第六温度区的温度为180℃～220℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃～220℃，螺杆转速为120r/min～300r/min。
[0036]本发明的各实施例中所用的原料如下：[0037]PS(型号350)，台湾国乔；木粉，黄山木材加工厂；TDI，济南莱恩化工有限责任公司；纳米二氧化钼,上海在邦化工有限公司；二丁基二月桂酸锡，中国医药集团上海化学试剂公司；抗氧剂(型号Irganox1010、Irganox168、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；硬脂酸钙，湖北中料化工；硬质酸钠，湖北兴银河化工。[0038]本发明所用的测试仪器如下：[0039]ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。[0040]首先制备改性木粉[0041]制备例1
[0042]改性木粉的制备方法，包括以下步骤：[0043]称取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡、纳米二氧化钼放入三口烧瓶中，在80-100℃的油浴中加热反应6-10h，产物抽滤后，获得的滤饼经丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得产物。[0044]其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡及纳米二氧化钼的质量比为200：3：2：20；二丁基二月桂酸锡为催化剂。[0045]制备例2
[0046]改性木粉的制备方法，包括以下步骤：[0047]称取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡、纳米二氧化钼放入三口烧瓶中，在80-100℃的油浴中加热反应6-10h，产物抽滤后，获得的滤饼经丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得产物。[0048]其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡及纳米二氧化钼的质量比为320：7：4：30；二丁基二月桂酸锡为催化剂。[0049]制备例3
[0050]改性木粉的制备方法，包括以下步骤：[0051]称取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡、纳米二氧化钼放入三口烧瓶中，在80-100℃的油浴中加热反应6-10h，产物抽滤后，获得的滤饼经丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得产物。[0052]其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡及纳米二氧化钼的质量比为200：7：4：30；二丁基二月桂酸锡为催化剂。
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CN 106243543 A[0053]
说 明 书
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制备例4
[0054]改性木粉的制备方法，包括以下步骤：[0055]称取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡、纳米二氧化钼放入三口烧瓶中，在80-100℃的油浴中加热反应6-10h，产物抽滤后，获得的滤饼经丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得产物。[0056]其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡及纳米二氧化钼的质量比为320：3：2：20；二丁基二月桂酸锡为催化剂。[0057]制备例5
[0058]改性木粉的制备方法，包括以下步骤：[0059]称取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡、纳米二氧化钼放入三口烧瓶中，在80-100℃的油浴中加热反应6-10h，产物抽滤后，获得的滤饼经丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得产物。[0060]其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸锡及纳米二氧化钼的质量比为280：5：3：24；二丁基二月桂酸锡为催化剂。[0061]实施例1
[0062]1)称取重量份为70份PS、20份改性木粉、0.1份Irganox1330和0.4份硬质酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
[0063]2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PS复合材料P1，其中，双螺杆挤出机的第一温度区的温度为160℃，第二温度区的温度为180℃，第三温度区的温度为180℃，第四温度区的温度为180℃，第五温度区的温度为180℃，第六温度区的温度为180℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆转速为120r/min。[0064]实施例2
[0065]1)称取重量份为90份PS、40份改性木粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168和0.8份硬质酸钙混合并搅拌均匀，得到混合料；
[0066]2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PS复合材料P2，其中，双螺杆挤出机的第一温度区的温度为180℃，第二温度区的温度为220℃，第三温度区的温度为220℃，第四温度区的温度为220℃，第五温度区的温度为220℃，第六温度区的温度为220℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为220℃，螺杆转速为300r/min。[0067]实施例3
[0068]1)称取重量份为80份PS、30份改性木粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬质酸钙和0.3份硬质酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
[0069]2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PS复合材料P3，其中，双螺杆挤出机的第一温度区的温度为170℃，第二温度区的温度为200℃，第三温度区的温度为200℃，第四温度区的温度为200℃，第五温度区的温度为200℃，第六温度区的温度为200℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆转速为210r/min。[0070]实施例4
[0071]1)称取重量份为75份PS、35份改性木粉、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.3份硬质酸钙和0.5份硬质酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
[0072]2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PS复
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CN 106243543 A
说 明 书
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合材料P4,其中，双螺杆挤出机的第一温度区的温度为160℃，第二温度区的温度为190℃，第三温度区的温度为190℃，第四温度区的温度为190℃，第五温度区的温度为190℃，第六温度区的温度为190℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为190℃，螺杆转速为240r/min。[0073]实施例5
[0074]1)称取重量份为85份PS、25份改性木粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬质酸钙和0.1份硬质酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
[0075]2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PS复合材料P5,其中，双螺杆挤出机的第一温度区的温度为170℃，第二温度区的温度为195℃，第三温度区的温度为195℃，第四温度区的温度为195℃，第五温度区的温度为195℃，第六温度区的温度为195℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为195℃，螺杆转速为250r/min。[0076]对比例1
[0077]1)称取重量份为85份PS、25份木粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬质酸钙和0.1份硬质酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
[0078]2)将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PS复合材料D1,其中，双螺杆挤出机的第一温度区的温度为170℃，第二温度区的温度为205℃，第三温度区的温度为205℃，第四温度区的温度为205℃，第五温度区的温度为205℃，第六温度区的温度为205℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为205℃，螺杆转速为250r/min。[0079]将上述实施例1-5及对比例1制备的PS复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
[0080]
[0081]
通过上表对比可看出，本发明制得的新型木塑PS复合材料较对比例中木塑PS相
比，物理性能(拉伸强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度)均得到了不同程度的提高，这大大扩展PS复合材料的应用领域，具有非常现实的意义。[0082]以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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