本發明屬于木塑復合材料制造領域。
背景技術：
1、目前木塑復合材料研究多集中于普通實體板材或單一發泡制品，常規制品僅適用于保溫、裝飾、園林、家裝等非承重場景，應用領域受限。傳統非發泡木塑復合材料普遍存在整體密度偏大、韌性不足、綜合力學性能偏弱等突出問題；采用發泡工藝雖可有效實現制品輕量化，但體系熔體強度偏低，成型過程中易出現泡孔粗大、分布不均、泡孔塌陷融合等缺陷，直接造成成品整體強度大幅衰減。同時，現有單一均質木塑體系難以同步兼顧輕質、適配強度與良好韌性的綜合使用需求，常規物理改性手段無法同步實現界面提質、體系熔體強度提升與穩定發泡協同適配，難以適配多場景民用建材批量穩定生產需求。
技術實現思路
1、本發明要解決傳統木塑復合材料界面相容性不佳、體系熔體強度偏低、發泡成型控制困難，且無法兼顧輕質、適配強度與良好韌性的問題，進而提供一種輕質高性能木塑復合材料及其制備方法。
2、一種輕質高性能木塑復合材料，輕質高性能木塑復合材料為分段熱壓一步復合而成的三明治結構，且三明治結構中兩側為致密高強表層，中間為發泡緩沖芯層；
3、所述的發泡緩沖芯層按質量份數由10份~60份高密度聚乙烯、1份~4份離子聚合物、10份~30份木質纖維、1份~3份潤滑劑、1份~3份馬來酸酐接枝聚乙烯及0份~4份發泡劑制備得到；
4、所述的致密高強表層按質量份數由30份~90份高密度聚乙烯、1份~10份離子聚合物、1份~10份蒙脫土、1份~3份潤滑劑及1份~3份馬來酸酐接枝聚乙烯制備得到。
5、一種輕質高性能木塑復合材料的制備方法，它是按以下步驟進行的：
6、一、芯層碎粒制備：
7、①按質量份數稱取10份~60份高密度聚乙烯、1份~4份離子聚合物、10份~30份木質纖維、1份~3份潤滑劑、1份~3份馬來酸酐接枝聚乙烯及0份~4份發泡劑；
8、②將高密度聚乙烯及離子聚合物高速混合，然后投入單螺桿擠出機進行熔融擠出造粒，得到增韌相容基體粒料；
9、③將增韌相容基體粒料、木質纖維、潤滑劑、馬來酸酐接枝聚乙烯及發泡劑高速混合，然后投入雙螺桿擠出機進行熔融擠出造粒，最后干燥至含水率＜2%，得到芯層碎粒；
10、二、表層碎粒制備：
11、①按質量份數稱取30份~90份高密度聚乙烯、1份~10份離子聚合物、1份~10份蒙脫土、1份~3份潤滑劑及1份~3份馬來酸酐接枝聚乙烯；
12、②將高密度聚乙烯、離子聚合物、蒙脫土、潤滑劑及馬來酸酐接枝聚乙烯高速混合，然后投入雙螺桿擠出機進行熔融擠出造粒，得到表層碎粒；
13、三、分段熱壓：
14、將芯層碎粒及表層碎粒按表層、芯層、表層的順序分層鋪入模具，然后置于平板硫化機中分段熱壓，得到輕質高性能木塑復合材料。
15、本發明的有益效果是：
16、本發明通過離子聚合物界面調控、二次擠出造粒與分段熱壓夾層成型工藝，解決傳統木塑復合材料界面相容性不佳、體系熔體強度偏低、發泡成型控制困難，且無法兼顧輕質、適配強度與良好韌性的問題，實現材料結構與性能協同優化，效果如下：
17、1、本發明形成夾層結構發泡木塑復合材料，實現輕質、緩沖、保溫、結構一體化；
18、2、本發明引入離子聚合物進行界面調控，通過離子鍵與氫鍵增強木塑界面結合，顯著提高韌性與層間穩定性；
19、3、本發明離子聚合物可對熔體強度及應變硬化行為產生顯著調控作用：通過添加離子聚合物形成可逆物理交聯網絡，大幅提升熔融狀態下的熔體強度，抑制泡孔壁破裂、塌陷與合并；同時使熔體表現出明顯的應變硬化效應，穩定泡孔生長并保證泡孔尺寸均勻；離子聚合物還可協同木質纖維形成增強網絡，進一步提升發泡均勻性與結構穩定性，讓夾層板材芯層泡孔更規整、表層與芯層結合更緊密、整體力學性能更優異；
20、4、本發明采用夾層結構熱壓成型方式，區別于純聚合物單一發泡結構，達到表層增強、芯層減重的效果；
21、5、本發明木質纖維添加比例高，可顯著降低原料成本，綠色可再生、環保效益突出，綜合經濟性與環保性均大幅優于純聚合物發泡材料；
22、6、本發明工藝穩定、設備通用、適合工業化生產，拓寬了木塑復合材料在高端結構與功能領域的應用。
1.一種輕質高性能木塑復合材料，其特征在于輕質高性能木塑復合材料為分段熱壓一步復合而成的三明治結構，且三明治結構中兩側為致密高強表層，中間為發泡緩沖芯層；
2.根據權利要求1所述的一種輕質高性能木塑復合材料，其特征在于所述的發泡緩沖芯層及致密高強表層中高密度聚乙烯在溫度為190℃及砝碼負載為2.16kg的條件下，熔體質量流動速率均為0.5g/10min~5g/10min。
3.根據權利要求1所述的一種輕質高性能木塑復合材料，其特征在于所述的發泡緩沖芯層及致密高強表層中離子聚合物均為鈉基乙烯-甲基丙烯酸離子聚合物、鋅基乙烯-甲基丙烯酸離子聚合物、乙烯-丙烯酸離子共聚物或離聚體彈性體。
4.根據權利要求1所述的一種輕質高性能木塑復合材料，其特征在于所述的發泡緩沖芯層中木質纖維為木粉、稻殼粉、竹粉、秸稈粉、果殼粉和甘蔗渣中的一種或其中幾種的組合，且木質纖維的目數為60目~200目；所述的發泡緩沖芯層及致密高強表層中潤滑劑均為聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣中的一種或其中幾種的組合；所述的發泡緩沖芯層中發泡劑為偶氮二甲酰胺或碳酸氫鈉。
5.根據權利要求1所述的一種輕質高性能木塑復合材料，其特征在于所述的發泡緩沖芯層及致密高強表層中高密度聚乙烯及離子聚合物均是在溫度為60℃~100℃的條件下干燥24h~48h后得到；所述的發泡緩沖芯層中木質纖維是在溫度為80℃~110℃的條件下干燥至含水量低于3%后得到。
6.根據權利要求1所述的一種輕質高性能木塑復合材料，其特征在于所述的致密高強表層的厚度為0.5mm~1.2mm，發泡緩沖芯層的厚度為3mm~5mm。
7.如權利要求1所述的一種輕質高性能木塑復合材料的制備方法，其特征在于它是按以下步驟進行的：
8.根據權利要求7所述的一種輕質高性能木塑復合材料制備方法，其特征在于步驟一②及③所述的高速混合均是在轉速為500r/min~1500r/min的條件下，高速混合3min~8min；步驟一②所述的熔融擠出造粒具體是在溫度為120℃~230℃及主機轉速為10rpm~20rpm的條件下熔融擠出造粒；步驟一②所述的增韌相容基體粒料的粒徑為2mm~8mm；步驟一③所述的熔融擠出造粒具體是在溫度為140℃~200℃及主機轉速為30rpm~60rpm的條件下熔融擠出造粒；步驟一③所述的芯層碎粒的粒徑為2mm~8mm。
9.根據權利要求7所述的一種輕質高性能木塑復合材料制備方法，其特征在于步驟二②所述的高速混合是在轉速為500r/min~1500r/min的條件下，高速混合3min~8min；步驟二②所述的熔融擠出造粒具體是在溫度為150℃~170℃及主機轉速為10rpm~20rpm的條件下熔融擠出造粒；步驟二②所述的表層碎粒的粒徑為2mm~8mm。
10.根據權利要求7所述的一種輕質高性能木塑復合材料制備方法，其特征在于步驟三中所述的分段熱壓具體是按以下步驟進行：先在溫度為130℃~140℃及壓力為8mpa~12mpa的條件下，保溫保壓5min~10min，然后升溫至170℃~190℃，在溫度為170℃~190℃及壓力為8mpa~12mpa的條件下，保溫保壓10min~15min，最后在壓力為8mpa~12mpa的條件下，保壓冷卻至室溫脫模。