CN102020862A - 一种轻质木塑复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻质木塑复合材料及其制造方法，该复合材料的配方及其质量份数为：可发性聚苯乙烯30～100份、木纤维50～300份、偶联剂1～3份、胶粘剂4～30份。其制造工艺为先将木纤维干燥至含水率2－5%，而后对木纤维进行用硅烷偶联剂表面处理然后与EPS进行混合，再进行施胶、组坯、预压，最后热压成型得到轻质木塑复合材料。本发明制造的轻质木塑复合材料，具有比通常木塑复合材料密度低、生产工艺简单、成本低、物理力学性能优越且加工使用方便等特点，可广泛用作家具材料、包装材料和墙体材料使用。
Description
技术领域
本发明属于复合材料领域，更具体涉及一种轻质木塑复合材料的及其制造方法。
背景技术
木塑复合材料是国内外近年来蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替树脂胶粘剂，与一定数量的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合而成的新型木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。木塑复合材料因具有木材和塑料的双重优点，而被广泛应用于室内装修及户外使用。
公开号为“1513918 A”的发明公开了一种木塑复合材料及其制备方法和应用，该复合材料包含有回收塑料、木质纤维以及树脂相容剂等组分，其制备方法涉及由木质纤维改性塑料而得到的复合材料。该复合材料有较高的强度及韧性，并且其成型加工性也得到很大改善。但其生产成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有木塑复合材料生产上存在成本高、生产效率低的缺点，提供一种轻质木塑复合材料及其制造方法。本发明的原料配方成本降低、制造工艺简单且易控制、产品稳定性好、密度低并具有一定的强度。
本发明是通过如下技术方案实施的：
一种轻质木塑复合材料的配方及其质量份数为：可发性聚苯乙烯30～100份、木纤维50～300份、偶联剂1～3份、胶粘剂4～30份。
所述的可发性聚苯乙烯为可发性聚苯乙烯粒子，其粒径为0.3~1.8mm。
所述的木纤维为中密度纤维板生产中所使用的未施过胶的木纤维。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
所述的胶粘剂为二苯基甲烷二异氰酸酯胶、脲醛树脂胶、酚醛树脂胶中的任意一种。
该复合材料可进一步添加质量份数为3~30份的阻燃剂。
所述阻燃剂为磷酸氢二铵、硼酸锌、三氧化二锑、聚磷酸盐、氢氧化镁、氢氧化铝、十溴二苯乙烷中的任意一种或几种。
该轻质木塑复合材料的制造方法的具体步骤为：
1）将木纤维干燥至含水率为2～5%；
2）将1～2份偶联剂喷洒到木纤维表面；
3）将步骤2）得到的木纤维与可发性聚苯乙烯按比例混合，并将胶粘剂喷洒在上面；
4）将步骤3）得到的物料均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到轻质木塑复合材料。
在所述步骤3）中可进一步按所述质量份数添加阻燃剂，并按所述步骤4）进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到轻质木塑复合材料。
所述的预压的压力为0.8~1.0MPa，热压过程中单位压力0.8~2.5MPa，温度为140－220℃，热压时间为每毫米板厚20s~60s。
本发明的优点为：
(1) 本发明所制得的木塑复合材料密度低，强度好、防水性能好，尺寸稳定性好，各项性能优于轻质纤维板。可广泛用作家具材料、包装材料和墙体材料使用。
(2) 本发明制得的轻质木塑复合材料，密度小于0.45g.cm-3,含水率3－10%，2h吸水厚度膨胀率≤8%，静曲强度≥5MPa，内结合强度≥0.15 MPa，导热系数0.03－0.05W/m.K。该轻质木塑复合材料可代替MDF、刨花板等广泛使用于家具材料、包装材料和墙体材料，具有节约木材资源的重要意义。
(3) 本发明还可以通过如下措施完善：①制造方法中所用原料为EPS，可选用本身阻燃型的EPS粒子并在成型过程中施加一定量的阻燃剂，以达到产品的阻燃要求，以更安全地用于室内；②将所制得的轻质木塑复合材料，可以将其双面进行饰面处理，以提高其装饰效果，可直接使用。
具体实施方式
一种轻质木塑复合材料的配方及其质量份数为：可发性聚苯乙烯30～100份、木纤维50～300份、偶联剂1～3份、胶粘剂4～30份。
所述的可发性聚苯乙烯为可发性聚苯乙烯粒子，其粒径为0.3~1.8mm。
所述的木纤维为中密度纤维板生产中所使用的未施过胶的木纤维。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
所述的胶粘剂为二苯基甲烷二异氰酸酯胶、脲醛树脂胶、酚醛树脂胶中的任意一种。
该复合材料为了增加其阻燃效果，可进一步添加质量份数为3~30份的阻燃剂。
所述阻燃剂为磷酸氢二铵、硼酸锌、三氧化二锑、聚磷酸盐、氢氧化镁、氢氧化铝、十溴二苯乙烷中的任意一种或几种。
该轻质木塑复合材料的制造方法的具体步骤为：
1）将木纤维干燥至含水率为2～5%；
2）将1～2份偶联剂喷洒到木纤维表面；
3）将步骤2）得到的木纤维与可发性聚苯乙烯按比例混合，并将胶粘剂喷洒在上面；
4）将步骤3）得到的物料均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到轻质木塑复合材料。
在所述步骤3）中可进一步按所述质量份数添加阻燃剂，并按所述步骤4）进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到轻质木塑复合材料。
所述的预压的压力为0.8~1.0MPa，热压过程中单位压力0.8~2.5MPa，温度为140~220℃，热压时间为每毫米板厚20s~60s。
所述步骤3）中胶粘剂的用量，若为二苯基甲烷二异氰酸酯胶（MDI胶）可用4~10份，而脲醛树脂胶（UF胶）或者酚醛树脂胶（PF胶）的用量可用10~30份。
所述步骤4）的热压过程中，当轻质木塑复合材料的厚度在30mm以内时，热压时间为每毫米板厚20s~60s。当厚度大于30mm以上时，热压时间应更长。
本发明下面结合实施来予以阐明。
实施例1
①用木纤维干燥至含水率为2%，并取300份；②将1份硅烷偶联剂通常压缩空气雾化喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与可发性聚苯乙烯30份混合，粒径为0.3mm，并将12份PF胶粘剂喷洒在上面；④然后均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.8MPa，预压时间3min；⑤最后进行热压，单位压力为1.2MPa、时间10min、温度为160℃的条件下热压得到厚度为12mm厚的轻质木塑复合材料。
实施例2
①用木纤维干燥至含水率为3%，并取100份；②将1份硅烷偶联剂通常压缩空气雾化喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与30份可发性聚苯乙烯粒子混合，粒径为1.8mm，并将13份UF胶粘剂喷洒在上面；④然后均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为1.0MPa，预压时间5min；⑤最后进行热压，单位压力为0.8MPa、时间11min、温度为160℃的条件下热压得到厚度为12mm厚的轻质木塑复合材料。
实施例3
①用木纤维干燥至含水率为5%，并取50份；②将2份硅烷偶联剂通常压缩空气雾化喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与30份可发性聚苯乙烯粒子混合，粒径为0.4mm，并将4份MDI胶粘剂喷洒在上面；④然后均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.9MPa，预压时间10min；⑤最后进行热压，单位压力为2.5MPa、时间12min、温度为140℃的条件下热压得到厚度为12mm厚的轻质木塑复合材料。
实施例4
①用木纤维干燥至含水率为5%，并取100份；②将1份硅烷偶联剂通常压缩空气雾化喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与30份可发性聚苯乙烯粒子混合，粒径为1.0mm，并将5份MDI胶粘剂喷洒在上面；④然后均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.9MPa，预压时间8min，预压时间6min；⑤最后进行热压，单位压力为2.0MPa、时间5min、温度为160℃的条件下热压得到厚度为15mm厚的轻质木塑复合材料。
实施例5
①用木纤维干燥至含水率为5%，并取300份；②将3份硅烷偶联剂通常压缩空气雾化喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与100份可发性聚苯乙烯粒子混合，并将30份PF胶粘剂喷洒在上面；④然后均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.8MPa；⑤最后进行热压，单位压力为1.5MPa、时间6min、温度为220℃的条件下热压得到厚度为12mm厚的轻质木塑复合材料。
实施例6
①用木纤维干燥至含水率为5%，并取300份；②将3份硅烷偶联剂通常压缩空气雾化喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与100份可发性聚苯乙烯粒子混合，并进行喷洒30份UF胶粘剂与30份三氧化二锑的混合物；④然后均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为1.0MPa；⑤最后进行热压，单位压力为1.5MPa、时间12min、温度为160℃的条件下热压得到厚度为12mm厚的轻质木塑复合材料。
实施例7
①用木纤维干燥至含水率为5%，并取100份；②将1份硅烷偶联剂通常压缩空气雾化喷洒木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与100份可发性聚苯乙烯粒子混合，并进行喷洒15份UF胶粘剂；④然后均匀搅拌15份硼酸锌和氢氧化镁的混合物后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为1.0MPa；⑤最后进行热压，单位压力为1.5MPa、时间15min、温度为160℃的条件下热压得到厚度为15mm厚的轻质木塑复合材料。
实施例8
①用木纤维干燥至含水率为2%，并取210份；②将2份硅烷偶联剂通常压缩空气雾化喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与90份可发性聚苯乙烯粒子混合，并进行喷洒20份磷酸氢二铵与20份UF胶粘剂的混合物；④然后均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为1.0MPa；⑤最后进行热压，单位压力为1.5MPa、时间13min、温度为180℃的条件下热压得到厚度为15mm厚的轻质木塑复合材料。
需要说明的是：（1）为了提高阻燃性能，可用阻燃型可发性聚苯乙烯粒子替代；（2）可通过厚度规进一步控制热压后产品的厚度；（3）通过以上实施方案所得到的轻质木塑复合材料，可用装饰单板、高压装饰板等装饰材料对其单面或者双面饰面。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1. 一种轻质木塑复合材料，其特征在于：所述复合材料的配方及其质量份数为：可发性聚苯乙烯30～100份、木纤维50～300份、偶联剂1～3份、胶粘剂4～30份。
2. 根据权利要求1所述的一种轻质木塑复合材料，其特征在于：所述的可发性聚苯乙烯为可发性聚苯乙烯粒子，其粒径为0.3~1.8mm。
3.根据权利要求1所述的一种轻质木塑复合材料，其特征在于：所述的木纤维为中密度纤维板生产中所使用的未施过胶的木纤维。
4. 根据权利要求1所述的一种轻质木塑复合材料，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的一种轻质木塑复合材料，其特征在于：所述的胶粘剂为二苯基甲烷二异氰酸酯胶、脲醛树脂胶、酚醛树脂胶中的任意一种。
6. 根据权利要求1所述的一种轻质木塑复合材料，其特征在于：该复合材料可进一步添加质量份数为3~30份的阻燃剂。
7. 根据权利要求6所述的一种轻质木塑复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为磷酸氢二铵、硼酸锌、三氧化二锑、聚磷酸盐、氢氧化镁、氢氧化铝、十溴二苯乙烷中的任意一种或几种。
8. 一种如权利要求1所述的轻质木塑复合材料的制造方法，其特征在于：所述制造方法的具体步骤为：
1）将木纤维干燥至含水率为2～5%；
2）将1～2份偶联剂喷洒到木纤维表面；
3）将步骤2）得到的木纤维与可发性聚苯乙烯按比例混合，并将胶粘剂喷洒在上面；
4）将步骤3）得到的物料均匀搅拌后进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到轻质木塑复合材料。
9. 根据权利要求6所述的一种轻质木塑复合材料以及根据权利要求8所述的一种轻质木塑复合材料的制造方法，其特征在于：在所述步骤3）中可进一步按所述质量份数添加阻燃剂，并按所述步骤4）进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到轻质木塑复合材料。
10. 根据权利要求8或9所述的一种轻质木塑复合材料的制造方法，其特征在于：所述的预压的压力为0.8~1.0MPa，热压过程中单位压力0.8~2.5MPa，温度为140－220℃，热压时间为每毫米板厚20s~60s。
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