CN102618052B - 环保高性能木塑复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保高性能木塑复合材料，各组分按质量百分比如下：表面改性的木纤维35%～65%，石棉纤维5%～30%，聚乙烯塑料25%～50%，不饱和聚酯树脂胶液2%～10%，红磷2%～10%，防霉添加剂0.5～3%，耐磨添加剂0.5～3%，成炭剂1～10%，发泡剂2～8%，辅助剂2～7%，染料1～3%。本发明通过添加辅助剂等提高了木塑复合材料本身的阻燃性、防水性、耐磨性、抗菌性等各方面的性能，因此在提升现有木塑复合材料的性能的同时，也延伸了木塑复合材料的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及木塑复合材料领域，尤其涉及一种高性能木塑复合材料。
背景技术
木塑复合材料(WPC)是由热塑性塑料与木纤维或植物纤维复合制备而成，该材料兼具木材和塑料的双重特性，热伸缩性、吸水性均比木材小，尺寸稳定性好，耐磨性和抗冲击性能高，产品可以再回收利用。但是由于植物纤维与树脂基体表面性能不同，两者复合时界面粘接效果较差，从而导致复合材料各项性能的降低，影响了该复合材料的普及应用。现有的以非极性或者低极性的热塑性塑料为基材与木质原料复合的材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯以及它们的回收再生料，该木塑复合材料的拉伸强度在30MPa～40MPa之间、拉伸模量在80MPa～120MPa之间，因此力学强度相对较低，而且由于热塑性塑料与高极性的木质材料相容性差，界面相互作用力弱，在温度和湿度变化的条件下，塑料／木材界面容易发生破坏，因此，以热塑性塑料为基材的木塑复合材料制品在内应力或外载荷作用下易出现蠕变变形，从而使制品扭曲、品质降低甚至制品部件破坏；当以热塑性塑料为基材的当使用环境中温度和湿度变化明显时，木塑复合材中的聚合物／木材界面会发生分离或破坏，使木塑复合材的力学性能进～步降低，使材料的应用范围受到限制，主要应用于家装、托盘、景观、铺板、栏杆等非结构材领域，难以满足结构材料领域和工程材料领域的应用要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足提供了一种阻燃抗菌防霉防水等各性能均比较好、且无毒的环保高性能木塑复合材料。
本发明通过以下方法实现上述目的，各组分按质量百分比如下：
表面改性的木纤维 35%～65%
石棉纤维 5%～30%
聚乙烯塑料 25%～50%
不饱和聚酯树脂胶液 2%～10%
红磷 2%～10%；
防霉添加剂 0.5～3%
耐磨添加剂 0.5～3%
成炭剂 1～10%；
发泡剂 2～8%；
辅助剂 2～7%；
染料 1～3%。
优选地，石棉纤维为温石棉纤维、角闪石石棉纤维或水镁石石棉纤维中的至少一种。
优选的，不饱和聚酯树脂胶液由不饱和聚酯树脂溶液和过氧化甲乙酮组成，其中不饱和聚酯树脂溶液是不饱和聚酯树脂为55%重量含量的苯乙烯溶液，过氧化甲乙酮的重量含量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.3%。
优选地，防霉添加剂为表面经硅氧烷类改性的纳米Ti02或纳米Zn0或两者结合物；所述硅氧烷类为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或一种以上的组合物。
优选地，耐磨添加剂为比表面积为100～400m2/g的纳米Al203、纳米Si3N4、纳米SiC中至少一种。
优选的，成炭剂为含有至少三个羟基的长链碳氢化合物，以及季戊四醇和乙二醇的混合物。
优选的，辅助剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、PE蜡、三盐基硫酸铅、抗氧剂1010、抗氧剂1084、光稳定剂UV-531、光稳定剂UV-1084的组合。
优选的，发泡剂为纸浆废液、聚磷酸铵和三聚氰胺的混合物。
所述的表面改性的木纤维是经0.1～l0mol／LNaOH水溶液浸泡后洗涤至中性，烘干后，将季铵盐活性抗菌单体重量含量为1N 15%、恶唑烷酮类活性抗菌单体重量含量为1N 10%、有机硅氧烷体积含量为0.5～5%的无水乙醇溶液喷洒到植物纤维粉表面，无水乙醇溶液的用量为植物纤维粉重量的1～8%，在搅拌下经65～80℃干燥后改性制得。
有益效果：
本发明经过多次的原料组分设计和大量的实验数据所得，其表明经过改性的木纤维可以地与聚乙烯塑料结合，其中石棉纤维增强了木塑材料的强度；不饱和聚酯树脂胶液可以实现产品的致密度和粘合度；红磷和成炭剂结合通过在木塑材料表面形成致密均匀的炭层而起到良好绝缘保护层的作用，可使材料的阻燃性能提高；防霉剂和表面改性的木纤维经过硅氧烷类改性后，提高了材料的防霉性能等；本发明通过添加辅助剂等提高了木塑复合材料本身的阻燃性、防水性、耐磨性、抗菌性等各方面的性能，因此在提升现有木塑复合材料的性能的同时，也延伸了木塑复合材料的应用领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，下述各实施例仅用于说明本发明，对本发明并没有限制。
实施例一 本发明各组分按质量百分比如下：
表面改性的木纤维 45%
溫石棉纤维 10%
聚乙烯塑料 30%
不饱和聚酯树脂胶液 3%
红磷 2%
表明改性的纳米Ti02 1%
纳米SiC 1%
成炭剂 1%
纸浆废液 2%
辅助剂 3%
染料 2%。
上述不饱和聚酯树脂胶液由不饱和聚酯树脂溶液和过氧化甲乙酮组成，其中不饱和聚酯树脂溶液是不饱和聚酯树脂为55%重量含量的苯乙烯溶液，过氧化甲乙酮的重量含量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.3%。
上述成炭剂为含有至少三个羟基的长链碳氢化合物，以及季戊四醇和乙二醇的混合物。
上述辅助剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、PE蜡、三盐基硫酸铅、抗氧剂1010、抗氧剂1084、光稳定剂UV-531、光稳定剂UV-1084的组合。
所述的表面改性的木纤维是经0.1～l0mol／LNaOH水溶液浸泡后洗涤至中性，烘干后，将季铵盐活性抗菌单体重量含量为1～12%、恶唑烷酮类活性抗菌单体重量含量为1～8%、有机硅氧烷体积含量为0.5～3%的无水乙醇溶液喷洒到植物纤维粉表面，无水乙醇溶液的用量为植物纤维粉重量的1～8%，在搅拌下经75℃干燥后改性制得。
表面改性的纳米Ti02是表面经硅氧烷类改性，所述硅氧烷类为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或一种以上的组合物。
实施例二 本发明各组分按质量百分比如下：
表面改性的木纤维 50%
石棉纤维 10%
聚乙烯塑料 25%
不饱和聚酯树脂胶液 3%
红磷 3%
防霉添加剂 1.5%
耐磨添加剂 1.5%
成炭剂 1%
聚磷酸铵 0.5%
三聚氰胺 0.5%
辅助剂 2%
染料 2%。
上述石棉纤维为温石棉纤维、角闪石石棉纤维及水镁石石棉纤维中的混合物。
所述的不饱和聚酯树脂胶液由不饱和聚酯树脂溶液和过氧化甲乙酮组成，其中不饱和聚酯树脂溶液是不饱和聚酯树脂为55%重量含量的苯乙烯溶液，过氧化甲乙酮的重量含量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.3%。
上述防霉添加剂为表面经硅氧烷类改性的纳米Ti02和纳米Zn0的结合物；所述硅氧烷类为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或一种以上的组合物。
所述的耐磨添加剂为比表面积为100～400m2/g的纳米Al203、纳米Si3N4、纳米SiC三者混合物。
所述的成炭剂为含有4个羟基的长链碳氢化合物和季戊四醇和乙二醇的混合物。
上述辅助剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、PE蜡、三盐基硫酸铅、抗氧剂1010、抗氧剂1084、光稳定剂UV-531、光稳定剂UV-1084的组合。
所述的表面改性的木纤维是经8mol／LNaOH水溶液浸泡后洗涤至中性，烘干后，将季铵盐活性抗菌单体重量含量为8%、恶唑烷酮类活性抗菌单体重量含量为5%、有机硅氧烷体积含量为2%的无水乙醇溶液喷洒到植物纤维粉表面，无水乙醇溶液的用量为植物纤维粉重量的5%，在搅拌下经75℃干燥后改性制得。
Claims (1)
1.环保木塑复合材料，其特征是：各组分按质量百分比如下：
表面改性的木纤维 35%～65%
石棉纤维 5%～30%
聚乙烯塑料 25%～50%
不饱和聚酯树脂胶液 2%～10%
红磷 2%～10%；
防霉添加剂 0.5～3%
耐磨添加剂 0.5～3%
成炭剂 1～10%；
发泡剂 2～8%；
辅助剂 2～7%；
染料 1～3%；
上述各组分质量百分数之和为100%；
石棉纤维为温石棉纤维、角闪石石棉纤维或水镁石石棉纤维中的至少一种；不饱和聚酯树脂胶液由不饱和聚酯树脂溶液和过氧化甲乙酮组成，其中不饱和聚酯树脂溶液是不饱和聚酯树脂为55%重量含量的苯乙烯溶液，过氧化甲乙酮的重量含量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.3%；
防霉添加剂为表面经硅氧烷类改性的纳米Ti02或纳米Zn0或两者结合物；所述硅氧烷类为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或一种以上的组合物；
耐磨添加剂为比表面积为100～400m2/g的纳米Al203、纳米Si3N4、纳米SiC中至少一种；
成炭剂为含有至少三个羟基的长链碳氢化合物，以及季戊四醇和乙二醇的混合物；
辅助剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、PE蜡、三盐基硫酸铅、抗氧剂1010、抗氧剂1084、光稳定剂UV-531、光稳定剂UV-1084的组合；
发泡剂为纸浆废液、聚磷酸铵和三聚氰胺的混合物；
所述的表面改性的木纤维是经0.1～l0mol／LNaOH水溶液浸泡后洗涤至中性，烘干后，将季铵盐活性抗菌单体重量含量为1~12%、恶唑烷酮类活性抗菌单体重量含量为1~8%、有机硅氧烷体积含量为0.5～5%的无水乙醇溶液喷洒到植物纤维粉表面，无水乙醇溶液的用量为植物纤维粉重量的1～8%，在搅拌下经65～80℃干燥后改性制得木纤维。
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