CN102838860A - 一种木塑复合材料的配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木塑复合材料的配方及其制备方法，涉及木塑复合材料的配方及其制备方法。本发明采用不饱和聚酯、丙烯酸树脂、环氧树脂为基体树脂，通过常温混合成型技术，解决了市场常规木塑生产过程中高温高剪切力造成植物纤维分解严重甚至断裂导致最终产品力学性能降低较多的问题，所用基体树脂无甲醛、无溶剂，安全环保，该复合材料在较高的填料比例下，依然具有优良的性能，从而降低了原料成本。该制品可用于室内地板、货运托盘、吸音板、木方及各种结构性木塑板材等。

Description

一种木塑复合材料的配方及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及木塑复合材料的配方及基本制备方法。

背景技术

木塑复合材料是一种新型绿色环保材料，又称环保木、生态木，广泛应用于户外地板、园林景观、室内装饰、吸音板、货运托盘等。

目前木塑产品多采用高速预混、造粒、高温挤出或高温注塑成型的生产工艺。但是由于木塑复合材料的树脂基体主要采用高密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂，塑化温度较高，为达到较好的均匀性，在混炼造粒和挤出成型过程中长时间受到高温和较强的剪切力作用，使木纤维发生部分分解甚至断裂，从而导致产品的力学性能降低，为了提高强度则需要增加塑料与木纤维的比率，木纤维所占比重一般低于50％，从而导致材料成本的上升，因此有必要发明一种有效保持木纤维原有强度的木塑复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在木塑产品生产过程中最大限度的保持木纤维原有强度，减少基体树脂添加比例，增加木纤维等填料的添加比例，从而获得低成本、性能优良的木塑产品。

本发明解决上述问题的技术方案是：

采用液态基体树脂，将干燥后的木粉与偶联剂、无机填料、润滑剂经捏合机混合均匀，再与加入固化剂的基体树脂混合均匀，经常温压力成型、挤出成型或注塑成型、固化，再送入烘箱进行后固化处理，最后经裁边、砂光制得成品。由于基体树脂是液态，在常温下即可与木纤维混合均匀，不需要高温高剪切的作用，所以最大限度的保持了木纤维的原有强度。该方法工艺简单、成本相对较低、适于工业化生产。

本发明木塑复合材料由以下原料按重量百分比组成：

上述基体树脂胶液包括不饱和聚酯胶液、丙烯酸树脂预聚体胶液、环氧树脂胶液等。

不饱和聚酯胶液由不饱和聚酯的苯乙烯溶液、促进剂、固化剂组成。其中不饱和聚酯可以是邻苯型或间苯型不饱和聚酯，不饱和聚酯溶液的固含量为45-85％，促进剂可以是异辛酸钴或环烷酸钴溶液，添加比例0.1-1.0％，优选0.5-0.8％，固化剂可以是偶氮二异丁腈、过氧化邻苯二甲酸叔丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等过氧化物及其混合物溶液，添加比例为0.8-2％，优选1-1.5％。

丙烯酸树脂预聚体胶液由聚丙烯酸酯类、丙烯酸单体、促进剂、固化剂组成。其中聚丙烯酸酯类可以是均聚体或共聚体，包括聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物、聚丙烯酸酯类及其共聚物，促进剂可以是三价钒及其复合物促进剂，添加比例0.1-1.0％，优选0.5-0.8％，固化剂可以是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化邻苯二甲酸叔丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等过氧化物及其混合物溶液，添加比例为0.8-2％，优选1-1.5％。

环氧树脂胶液由环氧树脂、固化剂组成。其中环氧树脂可以是缩水甘油脂类环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂以及混合型环氧化烯烃等，固化剂可以是胺类或酸酐类固化剂，如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、己二胺、间苯二甲胺、聚酰胺多元胺类、异氟尔酮二胺、双氰胺、己二酰二肼、三乙醇胺、苄基二甲胺、咪唑类固化剂、硼胺及硼酸酯类固化剂、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、十二烷基琥珀酸酐、邻苯四甲酸二酐、甲基环己烯四酸二酐、二苯醚四酸二酐、偏苯三酸酐、聚壬二酸酐。其中酸酐固化环氧树脂的促进剂是叔胺类复盐、季铵盐、金属有机化合物，如三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、二甲氨基甲基苯酚、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑、环烷酸锌等，酸酐的用量等于环氧值的化学计量。胺类固化剂的用量计算公式为：

胺类固化剂用量(％)＝胺的分子量/胺分子中活泼氢的原子数X环氧值X100％

上述植物纤维可以是纯木粉、杂木粉、竹粉、糠粉或其他植物纤维粉或丝，可以是颗粒较大的木刨花、细木丝或颗粒较小的细木粉，优选20-200目的植物纤维，添加比例1-90％，优选60-70％。

上述无机填料可以是碳酸钙、二氧化硅、氢氧化铝、滑石粉、炭黑、粉煤灰、高岭土及其混合物，粒径大小可以是200-1500目，优选400-800目，添加比例5-50％，优选10-30％。

上述润滑剂可以是硬脂酸或硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡等硬脂酸盐类及酰胺类或其混合物，添加比例3.0-0.5％，优选1-1.5％。

上述偶联剂可以是聚酰胺环氧氯丙烷树脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、异氰酸酯、马来酸酐、邻苯二甲酸等及其混合物，添加比例3.0-0.5％，优选1-2％。

根据需要，本发明可以添加常用颜料、染料等。

根据需要，本发明可以添加抗老化剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、抗静电剂、阻燃剂等功能性助剂。

本发明的制备方法包括如下步骤：

(1)(1)在捏合机中按配比投入干燥好的木粉、无机填料、润滑剂、助剂等所有固体料，并将其混匀。

(2)(2)在搅拌机中先加入基体树脂和促进剂，搅拌均匀，再加入固化剂搅拌均匀制成基体树脂胶液，立即倒入步骤一中的混合物中，捏合均匀，得到预混物。

(3)(3)将预混物均匀铺入模具中，再放入压机中，在一定压力下进行压制，并保压一定时间使其固化成型，从基体胶液开始配置到压制成型需在规定的时间内完成。也可以将预混物放入挤出机中进行挤出成型或放入注塑机中进行注塑成型。

(4)(4)将成型好的物块连同模具放入规定温度范围的烘箱内进行后固化处理，得到固化完全的木塑复合材料，最后进行裁边、砂光处理得成品。

上述步骤(1)中，所述的木粉，水分含量需低于2％，否则需进行干燥或真空干燥至所要求范围，处理温度可以是60-150℃下，优选80-120℃。

上述步骤(2)中，所述的模具为铁制、钢制或铝制模具；所述基体树脂胶液需现配现用，配后用完，不能长时间保存。

上述步骤(3)中，所述一定压力为0.6-20MPa，优选3-6MPa；所述一定时间为1-15min，优选2-5min；所述规定时间为基体树脂的凝胶时间。

上述步骤(4)中，所述的规定温度范围是60-200℃，优选80-150℃。

本发明优选配方所得制品与市场常见木塑复合材料力学性能比较

本发明具有如下优点：

(1)(1)市场木塑制品生产经高温混合、低温混合、高温塑化造粒、高温挤出成型，工艺流程较长，而本发明经原料捏合、常温成型、后固化处理得制品，制造工艺控制相对简单，工艺时间较短，生产成本低。

(2)(2)与市场现有木塑板相比，本发明产品配方不含酚醛树脂、尿醛树脂等，所用树脂胶液不含有机溶剂，无“三苯”、甲醛等有毒物质释放，所得制品安全环保。

(3)(3)市场木塑制品生产过程中，在170℃-190℃下经平行双螺杆挤出机塑化造粒，再在170℃-190℃下经锥形双螺杆挤出机或单螺杆挤出机挤出成型，为确保原料混合均匀，需要一定的停留时间，木粉在此条件下会造成降解甚至碳化糊料，降低木纤维强度，为保证强度树脂添加量一般高于50％，而本发明产品制备过程中无高温高剪切作用，有效降低了植物纤维的分解与断裂，树脂添加量一般20％-40％即可得到力学性能优良的制品，成本大大降低，而性能完全可以满足室内地板、货运托盘、吸音板、木方及各种结构性木塑板材等。

Claims (15)

1.一种木塑复合材料，其特征在于所用基体树脂可以是不饱和聚酯、丙烯酸树脂、环氧树脂及其混合物。

2.根据权利要求1所述的不饱和聚酯，其特征在于所用基体树脂包括邻苯型或间苯型不饱和聚酯溶液。

3.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂，其特征在于所用基体树脂包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类及其衍生物的均聚物或共聚物。

4.根据权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于所用基体树脂包括缩水甘油脂类环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂以及混合型环氧化烯烃等。

5.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于所用植物纤维为水分含量低于2％，可以是杨木粉、杂木粉、竹粉、糠粉或其他植物纤维。

6.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于基体树脂胶液与植物纤维添加量之比为1∶0.1-1∶4.0。

7.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于基体树脂胶液与无机填料添加量之比为20∶1-2∶1。

8.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于润滑剂添加比例为，基体树脂的3.0％-0.5％。

9.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于偶联剂添加比例为，基体树脂的3.0％-0.5％。

10.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于按以下步骤进行制备，首先将干燥后的木粉与偶联剂、无机填料、润滑剂经捏合机混合均匀，然后与加入固化剂的基体树脂胶液混合均匀，得到预混物，再经常温成型工艺、后固化处理得到成品。

11.根据权利要求10所述的常温成型工艺，其特征在于可采用模压成型、挤出成型、注塑成型工艺。

12.根据权利要求10所述的后固化处理，其特征在于可采用中温或高温后固化处理。

13.根据权利要求10所述的基体树脂胶液，其特征在于由基体树脂与0-1.0％的促进剂搅拌均匀，再加入0.8-2.0％的固化剂混合均匀制得，并且需现配现用，配后用完，不得长时间保存。

14.根据权利要求11所述的模压成型生产过程，其特征在于成型的压力范围是0.6-20MPa，时间为1-15min。

15.根据权利要求12所述的后固化处理过程，其特征在于后固化处理温度范围是60-200℃。