CN102329514B - 一种高强度塑木装饰板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明用偶联剂改性纳米碳酸钙，然后用超声波处理得纳米改性木粉，利用塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯得改性塑料粒子，利用改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯得高强度塑木粒子，最后成型高强度塑木装饰板材。高强度塑木装饰板材生产方便，成本低，塑料量少，环境友好，静曲强度及模量高，刚性大，抗蠕变，耐老化，长期使用不变色，力学性能下降少，使用寿命长，可广泛应用于交通、装修装饰、市政园林、包装等诸多领域。

Description

一种高强度塑木装饰板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种塑木复合材料，特别是涉及一种高强度塑木装饰板材及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们环境保护意识的增强，原料来源广泛、环境友好、可再生、可循环使用的塑木复合材料越来越受到人们的重视。塑木复合材料具有优良的防腐、防水、防裂和抗污性能，无需二次加工，安装方便，不含有毒化学成分，低碳环保，无需上漆、打磨、易于维护，更易清洁，隔热隔音等，因而可广泛应用于室外装饰、园林工程建设、车间防腐工程、海洋防腐工程、环卫设施等各种场合，可用作托盘、包装箱等包装材料，铺板、铺梁等仓储材料，房屋、地板、建筑模板等装修、装饰材料，公园、球场、街道等场合使用的露天桌椅、板凳等休闲材料，汽车内装饰材、管材等。但塑木复合材料也存在一些明显不足，如静曲强度偏低，承载能力较差，长期使用可能发生弯曲等，特别是悬空使用时，弯曲变形更容易发生，从而影响了其使用效果、缩短了其使用寿命、限定了其使用范围。所以，对传统塑木复合材料进行改性，改善其包括静曲强度在内的力学性质就十分必要。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种高强度塑木装饰板材及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高强度塑木装饰板材，由包括以下重量份数的原料制备而成：

本发明一种高强度塑木装饰板材，其中所述的木粉粒径目数为60-100目。

本发明一种高强度塑木装饰板材，其中所述的塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种。

本发明一种高强度塑木装饰板材，其中所述的马来酸酐接枝塑料粒子为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯中的一种，其选用与塑料粒子对应，即塑料粒子为聚乙烯时，选用马来酸酐接枝聚乙烯，塑料粒子为聚丙烯时，选用马来酸酐接枝聚丙烯，塑料粒子为聚苯乙烯时，选用马来酸酐接枝聚苯乙烯。

本发明一种高强度塑木装饰板材，其中所述的改性纳米碳酸钙粒径为20-60nm，由纳米碳酸钙与硅烷偶联剂混合，真空干燥制成；所述的硅烷偶联剂采用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。

本发明一种高强度塑木装饰板材，其中所述的硅灰石纤维粒径为1000-2000目，长径比10∶1。

本发明一种高强度塑木装饰板材，其中所述的马来酸酐接枝聚乙烯蜡为市售产品，型号为HD3301，马来酸酐接枝率1.3％。

优选，一种高强度塑木装饰板材，由包括以下重量份数的原料制备而成：

更优选，一种高强度塑木装饰板材，由包括以下重量份数的原料制备而成：

本发明的一种高强度塑木装饰板材的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将硅烷偶联剂与水按重量比1∶1-5混合均匀，其中水为溶剂。

(2)、将纳米碳酸钙与稀释的硅烷偶联剂按重量比100∶2-6混合均匀，在40℃-80℃条件下，真空干燥3-6小时，制成改性纳米碳酸钙；

(3)、按配方量称取各原料；

(4)、在超声容器中放入足量的水，将木粉及改性纳米碳酸钙浸没于其中，手动搅拌均匀后，打开20-40kHz频率的超声装置，处理10-15分钟，关闭超声波发生器，冷却30-60分钟，再次打开超声装置，处理10-15分钟，利用超声波使改性纳米碳酸钙进入木粉的细胞腔中，停止超声处理后，取出木粉，烘干，筛分后得到纳米改性木粉；

(5)、将塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯置于机械搅拌釜内搅拌1-3分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度160℃-200℃，模头温度160℃-210℃，得到改性塑料粒子；

(6)、将上述改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌3-5分钟；

(7)、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度160℃-190℃，模头温度165℃-200℃，得到高强度塑木复合材料粒子；

(8)、采用机器将所得高强度塑木复合材料粒子挤出成型高强度塑木装饰板材，挤出机机筒温度160℃-190℃，模头温度165℃-205℃，即完成。

本发明一种高强度塑木装饰板材，生产制造方便，传统的塑木复合材料生产工艺无需改进即可用于其生产及加工，生产过程中机械化程度较高，所需劳动力较少，生产成本低。高强度塑木装饰板材和普通塑料板材相比，所用塑料量减小，对环境更加友好，模量更高，刚性更大，更加抗蠕变，同时可对木粉这种工农业边角料进行废物利用，降低产品原料成本；高强度塑木装饰板材和其它塑木复合材料相比，力学性能更加优异，耐老化效果更好，长期使用，不变色，力学性能下降更少，使用寿命更长，可广泛应用于交通、装修装饰、市政园林、包装等诸多领域。

具体实施方式

以下采用实施例具体说明本发明的一种高强度塑木装饰板材及其制备方法。

实施例1

(1)、将硅烷偶联剂与水按重量比1∶3混合均匀，其中水为溶剂。

(2)、将纳米碳酸钙与稀释的硅烷偶联剂按重量比100∶4混合均匀，在60℃条件下，真空干燥4.5小时，制成改性纳米碳酸钙；

(3)、按配方量称取各原料；

(4)、在超声容器中放入足量的水，将木粉及改性纳米碳酸钙浸没于其中，手动搅拌均匀后，打开30kHz频率的超声装置，处理12.5分钟，关闭超声波发生器，冷却45分钟，再次打开超声装置，处理12.5分钟，利用超声波使改性纳米碳酸钙进入木粉的细胞腔中，停止超声处理后，取出木粉，烘干，筛分后得到纳米改性木粉；

(5)、将塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯置于机械搅拌釜内搅拌2分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度180℃，模头温度185℃，得到改性塑料粒子；

(6)、将上述改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌4分钟；

(7)、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度175℃，模头温度190℃，得到高强度塑木复合材料粒子；

(8)、采用机器将所得高强度塑木复合材料粒子挤出成型高强度塑木装饰板材，挤出机机筒温度175℃，模头温度185℃，即完成。

实施例2

(1)、将硅烷偶联剂与水按重量比1∶1混合均匀，其中水为溶剂。

(2)、将纳米碳酸钙与稀释的硅烷偶联剂按重量比100∶2混合均匀，在40℃条件下，真空干燥3小时，制成改性纳米碳酸钙；

(3)、按配方量称取各原料；

(4)、在超声容器中放入足量的水，将木粉及改性纳米碳酸钙浸没于其中，手动搅拌均匀后，打开20kHz频率的超声装置，处理10分钟，关闭超声波发生器，冷却30分钟，再次打开超声装置，处理10分钟，利用超声波使改性纳米碳酸钙进入木粉的细胞腔中，停止超声处理后，取出木粉，烘干，筛分后得到纳米改性木粉；

(5)、将塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯置于机械搅拌釜内搅拌1分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度160℃，模头温度160℃，得到改性塑料粒子；

(6)、将上述改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌3分钟；

(7)、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度160℃，模头温度165℃，得到高强度塑木复合材料粒子；

(8)、采用机器将所得高强度塑木复合材料粒子挤出成型高强度塑木装饰板材，挤出机机筒温度160℃，模头温度165℃，即完成。

实施例3

(1)、将硅烷偶联剂与水按重量比1∶5混合均匀，其中水为溶剂。

(2)、将纳米碳酸钙与稀释的硅烷偶联剂按重量比100∶6混合均匀，在80℃条件下，真空干燥6小时，制成改性纳米碳酸钙；

(3)、按配方量称取各原料；

(4)、在超声容器中放入足量的水，将木粉及改性纳米碳酸钙浸没于其中，手动搅拌均匀后，打开40kHz频率的超声装置，处理15分钟，关闭超声波发生器，冷却60分钟，再次打开超声装置，处理15分钟，利用超声波使改性纳米碳酸钙进入木粉的细胞腔中，停止超声处理后，取出木粉，烘干，筛分后得到纳米改性木粉；

(5)、将塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯置于机械搅拌釜内搅拌3分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度200℃，模头温度210℃，得到改性塑料粒子；

(6)、将上述改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌5分钟；

(7)、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度190℃，模头温度200℃，得到高强度塑木复合材料粒子；

(8)、采用机器将所得高强度塑木复合材料粒子挤出成型高强度塑木装饰板材，挤出机机筒温度190℃，模头温度205℃，即完成。

实施例4

(1)、将硅烷偶联剂与水按重量比1∶1混合均匀，其中水为溶剂。

(2)、将纳米碳酸钙与稀释的硅烷偶联剂按重量比100∶4混合均匀，在80℃条件下，真空干燥3小时，制成改性纳米碳酸钙；

(3)、按配方量称取各原料；

(4)、在超声容器中放入足量的水，将木粉及改性纳米碳酸钙浸没于其中，手动搅拌均匀后，打开20kHz频率的超声装置，处理15分钟，关闭超声波发生器，冷却45分钟，再次打开超声装置，处理10分钟，利用超声波使改性纳米碳酸钙进入木粉的细胞腔中，停止超声处理后，取出木粉，烘干，筛分后得到纳米改性木粉；

(5)、将塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯置于机械搅拌釜内搅拌2分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度200℃，模头温度185℃，得到改性塑料粒子；

(6)、将上述改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌3分钟；

(7)、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度175℃，模头温度180℃，得到高强度塑木复合材料粒子；

(8)、采用机器将所得高强度塑木复合材料粒子挤出成型高强度塑木装饰板材，挤出机机筒温度190℃，模头温度185℃，即完成。

实施例5

(1)、将硅烷偶联剂与水按重量比1∶3混合均匀，其中水为溶剂。

(2)、将纳米碳酸钙与稀释的硅烷偶联剂按重量比100∶2混合均匀，在60℃条件下，真空干燥6小时，制成改性纳米碳酸钙；

(3)、按配方量称取各原料；

(4)、在超声容器中放入足量的水，将木粉及改性纳米碳酸钙浸没于其中，手动搅拌均匀后，打开30kHz频率的超声装置，处理10分钟，关闭超声波发生器，冷却60分钟，再次打开超声装置，处理12.5分钟，利用超声波使改性纳米碳酸钙进入木粉的细胞腔中，停止超声处理后，取出木粉，烘干，筛分后得到纳米改性木粉；

(5)、将塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯置于机械搅拌釜内搅拌1分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度160℃，模头温度160℃，得到改性塑料粒子；

(6)、将上述改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌5分钟；

(7)、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度160℃，模头温度165℃，得到高强度塑木复合材料粒子；

(8)、采用机器将所得高强度塑木复合材料粒子挤出成型高强度塑木装饰板材，挤出机机筒温度160℃，模头温度165℃，即完成。

实施例6

(1)、将硅烷偶联剂与水按重量比1∶2混合均匀，其中水为溶剂。

(2)、将纳米碳酸钙与稀释的硅烷偶联剂按重量比100∶5混合均匀，在70℃条件下，真空干燥5小时，制成改性纳米碳酸钙；

(3)、按配方量称取各原料；

(4)、在超声容器中放入足量的水，将木粉及改性纳米碳酸钙浸没于其中，手动搅拌均匀后，打开40kHz频率的超声装置，处理12分钟，关闭超声波发生器，冷却52分钟，再次打开超声装置，处理13分钟，利用超声波使改性纳米碳酸钙进入木粉的细胞腔中，停止超声处理后，取出木粉，烘干，筛分后得到纳米改性木粉；

(5)、将塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯置于机械搅拌釜内搅拌2分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度195℃，模头温度210℃，得到改性塑料粒子；

(6)、将上述改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌4.5分钟；

(7)、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度190℃，模头温度195℃，得到高强度塑木复合材料粒子；

(8)、采用机器将所得高强度塑木复合材料粒子挤出成型高强度塑木装饰板材，挤出机机筒温度185℃，模头温度200℃，即完成。

以下通过检测证明本发明实施例1的效果，其检测结果如下：

静曲强度：35.62MPa，静曲模量：1.86GPa，低温落锤冲击无破裂

以上结果明显超过中华人民共和国林业行业标准LY/T 1613-2004的要求。

Claims (10)

1.一种高强度塑木装饰板材，由以下重量份数的原料制备而成：

2.根据权利要求1所述的一种高强度塑木装饰板材，由以下重量份数的原料制备而成：

3.根据权利要求2所述的一种高强度塑木装饰板材，由以下重量份数的原料制备而成：

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高强度塑木装饰板材，其特征在于所述的木粉粒径目数为60-100目。

5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高强度塑木装饰板材，其特征在于所述的塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种。

6.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高强度塑木装饰板材，其特征在于所述的马来酸酐接枝塑料粒子为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯中的一种，其选用与塑料粒子对应，即塑料粒子为聚乙烯时，选用马来酸酐接枝聚乙烯，塑料粒子为聚丙烯时，选用马来酸酐接枝聚丙烯，塑料粒子为聚苯乙烯时，选用马来酸酐接枝聚苯乙烯。

7.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高强度塑木装饰板材，其特征在于所述的改性纳米碳酸钙粒径为20-60nm，由纳米碳酸钙与硅烷偶联剂混合，真空干燥制成；所述的硅烷偶联剂采用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。

8.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高强度塑木装饰板材，其特征在于所述的硅灰石纤维粒径为1000-2000目，长径比10∶1。

9.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高强度塑木装饰板材，其特征在于所述的马来酸酐接枝聚乙烯蜡为市售产品，型号为HD3301，马来酸酐接枝率1.3％。

10.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种高强度塑木装饰板材的制备方法，其特征在于其制备过程为：

(1)、将硅烷偶联剂与水按重量比1∶1-5混合均匀，其中水为溶剂；

(2)、将纳米碳酸钙与稀释的硅烷偶联剂按重量比100∶2-6混合均匀，在40℃-80℃条件下，真空干燥3-6小时，制成改性纳米碳酸钙；

(3)、按配方量称取各原料；

(4)、在超声容器中放入足量的水，将木粉及改性纳米碳酸钙浸没于其中，手动搅拌均匀后，打开20-40kHz频率的超声装置，处理10-15分钟，关闭超声波发生器，冷却30-60分钟，再次打开超声装置，处理10-15分钟，利用超声波使改性纳米碳酸钙进入木粉的细胞腔中，停止超声处理后，取出木粉，烘干，筛分后得到纳米改性木粉；

(5)、将塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硅灰石纤维、硬脂酸钙、氯化聚乙烯置于机械搅拌釜内搅拌1-3分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度160℃-200℃，模头温度160℃-210℃，得到改性塑料粒子；

(6)、将上述改性塑料粒子、纳米改性木粉、大豆油、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌3-5分钟；

(7)、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度160℃-190℃，模头温度165℃-200℃，得到高强度塑木复合材料粒子；

(8)、采用机器将所得高强度塑木复合材料粒子挤出成型高强度塑木装饰板材，挤出机机筒温度160℃-190℃，模头温度165℃-205℃，即完成。