CN103351632B - 一种防白蚁型木塑复合材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防白蚁型木塑复合材料及其制备工艺，复合材料其组分及其质量份为：塑料粒子20-40份、植物纤维40-50份、相容剂10-15份、母料10-20份、润滑剂1-3份、填料5-10份、颜料2-5份、功能助剂2-5份；制备工艺步骤包括母料制备工序、复合材料制备工序。本发明防白蚁型木塑复合材料综合无机有机两种抗蚁剂的特点，在木塑加工和使用过程中保持抗蚁剂的活性，使木塑复合材料不仅能够抗白蚁还能对白蚁具有一定杀灭作用，防蚁效果持久，解决了防蚁剂添加后，无机防蚁剂对产品机械性能的破坏的问题，开发的木塑复合材料同时具有一定韧性强度和抗白蚁性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑装饰材料技术领域，具体涉及一种防白蚁型木塑复合材料及其制备工艺。
技术背景：
随着木塑复合材料应用范围的不断扩展，WPC被作为木材替代品越来越多地用作建筑制品，如木塑门窗、楼梯、栏杆、墙板、地板、桌椅、花架、木屋、木亭、木桥、木别墅、景观阳台、庭院木结构等。木塑复合材料作为一种新型复合材料，比普通木材具有一定的防白蚁性能，但在某些白蚁病虫害严重地区使用还是会遭受白蚁的侵蚀。由于木塑材料中含有一定量的木质纤维填充物，因而其同木制品一样，可被白蚁蛀蚀和破坏。抗白蚁剂有无机和有机两种：无机抗蚁剂主要为硼酸锌类物质，价格便宜，添加量低没有防蚁效果，添加量过高产品力学性能严重下降；有机抗蚁剂效果（如菊酯类、氟虫胺类灭蚁剂）明显，在木塑加工过程中高温高压下活性物被破坏。国内目前的木塑抗蚁产品都是通过简单添加相应抗蚁剂，引入抗蚁效果，存在防蚁效果不佳，防蚁持久性短。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明提供一种防白蚁型木塑复合材料及其制备工艺，本发明防白蚁型木塑复合材料综合无机有机两种抗蚁剂的特点，在木塑加工和使用过程中保持抗蚁剂的活性，使木塑复合材料不仅能够抗白蚁还能对白蚁具有一定杀灭作用，防蚁效果持久，解决了防蚁剂添加后，无机防蚁剂对产品机械性能的破坏的问题，开发的木塑复合材料同时具有一定韧性强度和抗白蚁性能。
本发明采用的技术方案是：
一种抗白蚁型木塑复合材料，其组分及其质量份为：
塑料粒子20-40份、植物纤维40-50份、相容剂10-15份、母料10-20份、润滑剂1-3份、填料5-10份、颜料2-5份、功能助剂2-5份；
所述母料中组分及其质量份为：塑料粒子50-60份、无机防蚁剂40-50份、润滑剂0.5-2份、有机抗蚁剂0.25-1份。
所述的塑料粒子选自聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种；
所述的植物纤维选自木粉、竹粉和稻壳粉中的一种或几种；
所述的相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、氯化聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种；
所述的润滑剂选自聚酰胺、聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸或其盐中的一种或几种；
所述的填料选自碳酸钙、滑石粉、高岭土中的一种或几种；
所述的颜料选自氧化铁颜料、酞菁类有机颜料和碳黑的一种或几种；
所述的功能型助剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、防霉剂中的一种或几种。
所述的无机抗蚁剂为硼酸锌；
所述的有机抗蚁剂选自菊酯类灭蚁剂、氟虫胺类灭蚁剂中的一种或两种。
一种抗白蚁型木塑复合材料的制备工艺，步骤包括：母料制备工序、复合材料制备工序；
所述的母料制备工序包括：高速混合工序、锥双造粒工序；
所述的高速混合工序为：按配方称取塑料粒子、无机抗蚁剂、有机抗蚁剂、润滑剂，使用高速混合机混合，混合机转速为550-650RPM，混合时间为5-15分钟；
所述的锥双造粒工序为：使用锥形双螺杆造粒机，转速50-80RPM，造粒温度100-150℃，电流20-30A，通过机头切粒风冷，制成直径3-5毫米的母料颗粒。
所述复合材料制备工序，依次包括以下工序：高速混料、造粒混熔工序、模具挤出成型工序、后处理工艺；
所述的高速混料工序为：按配方称取复合材料各组分，使用高速混合机混合，混合机转速为650-1300RPM，混合时间为10-20分钟；
所述的造粒混熔工序为：使用同向平行双螺杆造粒机，造粒温度控制为：120-180℃，电流为140-150A。
所述的模具挤出成型工序为：经上述处理的木塑粒料，使用锥形双螺杆型材挤出机，温度为120-180℃，合流芯和模具温度在120-180℃，螺杆转速为15-20RPM，挤出电流25-55A；
所述的后处理工艺为：将挤出的板材经过砂光机和抛光机的处理，除去板材表面的润滑层从而达到似木的表面效果。
本发明与现有技术相比，通过将抗蚁剂成分预先与主体塑料粒子在低温低转速的锥双造粒机上制备成母料，保证抗蚁剂组分与塑料粒子的界面相容性，合适的加工温度低转速的加工条件降低了高温和高转速对组分活性的破坏，塑料的塑化包覆抗蚁组分保护长期活性发挥。主生产工序中调整降低造粒和挤出工艺温度和转速，尽量降低高温高剪切对活性物的破坏。通过以上方法制得的产品，用国标白蚁毒效试验方法检测，白蚁蛀蚀级别1级，白蚁死亡率100%。所选用防蚁剂针对白蚁防蚁效果明显，无毒副作用；防蚁剂经过木塑复合材料加工过程中的两次包裹，有效成分流失缓慢，防虫效果持久适合户外使用。
本发明通过抗蚁剂的复配，设计新的生产工艺，提升木塑材料的防虫防蛀特性，开发出力学性能达到国家标准，抗白蚁性能达到1级的木塑复合材料产品。
具体实施方式
实施例1
一种抗白蚁型木塑复合材料，其组分及其质量份为：
塑料粒子40份、植物纤维50份、相容剂15份、母料20份、润滑剂3份、填料10份、颜料5份、功能助剂5份；
所述母料中组分及其质量份为：塑料粒子50份、无机防蚁剂50份、润滑剂2份、有机抗蚁剂1份。
所述的塑料粒子为聚乙烯，牌号为5502AA，生产厂家是上海赛科石化；
所述的植物纤维为木粉，牌号为M11，生产厂家是临安明珠木粉厂；
所述的相容剂为氯化聚乙烯，牌号为8008，生产厂家是常州市惠利贸易有限公司；
所述的润滑剂为聚酰胺，牌号为EBS500P，生产厂家是韩国信元株式会社；
所述的填料为碳酸钙，400目，生产厂家是安徽震远化工有限公司；
所述的颜料为铁红，牌号为303，生产厂家是升华集团华源颜料有限公司；
所述的功能型助剂为抗氧剂抗氧剂1010，生产厂家是台湾双键化工。
所述的无机抗蚁剂为硼酸锌，牌号为生产厂家是美国硼砂集团；
所述的有机抗蚁剂为菊酯类灭蚁剂，牌号为氟虫胺，生产厂家是江苏常州晔康化学制品有限公司。
抗白蚁型木塑复合材料制备工艺步骤包括母料制备工序、复合材料制备工序；具体制备按下列步骤进行：
母料制备：
高速混合工序：将上述母料配方中的各种材料，投入到转速为650RPM的高速混合机混合，混合时间为10分钟；
锥双造粒工序：使用50型锥形双螺杆造粒机，转速80RPM，造粒温度控制为：100℃，电流为30A，通过机头切粒风冷，制成母料，待用。
木塑复合材料制备：
高速混合工序：将上述配方中的各组分，投入到转速为1300RPM的高速混合机混合，混合时间为10分钟；
造粒混熔工序：使用75型同向平行双螺杆造粒机，造粒温度为：180℃，电流为140A。
模具挤出成型工序：使用65型锥形双螺杆型材挤出机，温度在120-180℃，主螺杆各段的温度分别为120、130、140、150、170、180℃，型材模具为140mm*25mm（宽度*厚度）实心板，合流芯和模具的温度为160°，螺杆转速为18RPM，挤出电流40A。
后处理工艺：将挤出的板材经过砂光机和抛光机的处理，除去板材表面的润滑层从而达到似木的表面效果。
实施例2
一种抗白蚁型木塑复合材料，其组分及其质量份为：
塑料粒子20份、植物纤维40份、相容剂10份、母料10份、润滑剂1份、填料5份、颜料2份、功能助剂2份；
所述母料中组分及其质量份为：塑料粒子60份、无机防蚁剂40份、润滑剂0.5份、有机抗蚁剂0.3份。
所述的塑料粒子为聚丙烯，牌号为EPS30R，生产厂家是齐鲁石化；
所述的植物纤维为竹粉，规格为80目，生产厂家是安吉松山木粉厂；
所述的相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），牌号为630，生产厂家是日本东曹公司；
所述的润滑剂为聚乙烯蜡，牌号为CH-100，生产厂家是上海华溢塑料助剂合作公司；
所述的填料为滑石粉，规格为400目，生产厂家是安徽泾县金山超细粉体有限公司；
所述的颜料为铁黄和酞菁蓝，所述铁黄和酞菁蓝的质量比为10：1，铁黄牌号为313，生产厂家是德清赛诺康颜料有限公司，酞菁蓝牌号为BGS，生产厂家是上海谊昌颜料化工合作公司；
所述的功能型助剂为抗氧剂和紫外线吸收剂，抗氧剂和紫外线吸收剂的质量配比为1:1，抗氧剂为抗氧剂1010，紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，牌号为UV531，生产厂家是南京华立明科贸有限公司；
所述的无机抗蚁剂为硼酸锌；牌号为生产厂家是美国硼砂集团；
所述的有机抗蚁剂为白蚁杀灭剂，型号为氟虫胺，厂家为江苏常州晔康化学制品有限公司；
抗白蚁型木塑复合材料制备工艺步骤包括母料制备工序、复合材料制备工序；具体制备按下列步骤进行：
母料制备：
高速混合工序：将上述母料配方中的各种材料，投入到转速为550RPM的高速混合机混合，混合时间为15分钟；
锥双造粒工序：使用50型锥形双螺杆造粒机，转速50RPM，造粒温度控制为：150℃，电流为20A，通过机头切粒风冷，制成母料，待用。
木塑复合材料制备：
高速混合工序：将上述配方中的各组分，投入到转速为650RPM的高速混合机混合，混合时间为20分钟；
造粒混熔工序：使用75型同向平行双螺杆造粒机，造粒温度为：120℃，电流为150A。
模具挤出成型工序：使用90型锥形双螺杆型材挤出机，温度在120-180℃，主螺杆各段的温度分别为120、130、140、150、170、180℃，型材模具为140mm*25mm（宽度*厚度）实心板，合流芯和模具的温度为150°，螺杆转速为20RPM，挤出电流55A。
后处理工艺：将挤出的板材经过砂光机和抛光机的处理，除去板材表面的润滑层从而达到似木的表面效果。
实施例3
一种抗白蚁型木塑复合材料，其组分及其质量份为：
塑料粒子30份、植物纤维45份、相容剂10份、母料15份、润滑剂2份、填料10份、颜料3份、功能助剂4份；
所述母料中组分及其质量份为：塑料粒子55份、无机防蚁剂45份、润滑剂1份、有机抗蚁剂0.5份。
所述的塑料粒子为聚乙烯，牌号为5502，生产厂家是上海赛科石化；
所述的植物纤维为稻壳粉，规格为60目，生产厂家是怀远恒瑞糠粉加工厂；
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，牌号为SZ-3，生产厂家是黄山贝诺科技有限公司；
所述的润滑剂为石蜡，规格为56度半精炼，生产厂家是合肥市东星化工有限公司；
所述的填料为高岭土，规格为325目，生产厂家是杭州崇科化工有限公司；
所述的颜料为铁红和碳黑，铁红和碳黑的质量比为5：1，铁红牌号为190，生产厂家是升华集团德清华源颜料有限公司，碳黑牌号为中色素炭黑C311，生产厂家是上海企鸟化工有限公司；
所述的功能型助剂为抗氧剂和防霉剂，抗氧剂和防霉剂的质量配比为2:1，抗氧剂为抗氧剂1010，防霉剂牌号为ZD-18M，生产厂家是广东迪美生物科技有限公司；
所述的无机抗蚁剂为硼酸锌；牌号为ZB-2335，生产厂家是淄博五维实业有限公司；
所述的有机抗蚁剂为白蚁杀灭剂，型号为氟虫胺，厂家为江苏常州晔康化学制品有限公司；
抗白蚁型木塑复合材料制备工艺步骤包括母料制备工序、复合材料制备工序；具体制备按下列步骤进行：
母料制备：
高速混合工序：将上述母料配方中的各种材料，投入到转速为600RPM的高速混合机混合，混合时间为10分钟；
锥双造粒工序：使用50型锥形双螺杆造粒机，转速70RPM，造粒温度控制为：130℃，电流为25A，通过机头切粒风冷，制成母料，待用。
木塑复合材料制备：
高速混合工序：将上述配方中的各组分，投入到转速为1000RPM的高速混合机混合，混合时间为15分钟；
造粒混熔工序：使用75型同向平行双螺杆造粒机，造粒温度为：150℃，电流为145A。
模具挤出成型工序：使用90型锥形双螺杆型材挤出机，温度在120-180℃，主螺杆各段的温度分别为120、130、140、150、170、180℃，型材模具为140mm*25mm（宽度*厚度）实心板，合流芯和模具的温度为130℃，螺杆转速为15RPM，挤出电流25A。
后处理工艺：将挤出的板材经过砂光机和抛光机的处理，除去板材表面的润滑层从而达到似木的表面效果。
实施例4
一种抗白蚁型木塑复合材料，其组分及其质量份为：
塑料粒子35份、植物纤维40份、相容剂12份、母料20份、润滑剂2份、填料8份；
所述母料中组分及其质量份为：塑料粒子55份、无机防蚁剂40份、润滑剂1.5份、有机抗蚁剂1份。
所述的塑料粒子为聚乙烯，牌号为8008，生产厂家是独山子石化；
所述的植物纤维为木粉和稻壳粉，木粉和稻壳粉的质量配比为6:1；
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，牌号为SZ-3，生产厂家是黄山贝诺科技有限公司；
所述的润滑剂为硬脂酸，牌号为1801，生产厂家是印度尼西亚椰树化工有限公司；
所述的填料为碳酸钙；400目，生产厂家是安徽震远化工有限公司；
所述的无机抗蚁剂为硼酸锌；牌号为生产厂家是美国硼砂集团；
所述的有机抗蚁剂为白蚁杀灭剂，型号为氟虫胺，厂家为江苏常州晔康化学制品有限公司；
抗白蚁型木塑复合材料制备工艺步骤包括母料制备工序、复合材料制备工序；具体制备按下列步骤进行：
母料制备：
高速混合工序：将上述母料配方中的各种材料，投入到转速为650RPM的高速混合机混合，混合时间为5分钟；
锥双造粒工序：使用50型锥形双螺杆造粒机，转速60RPM，造粒温度控制为：140℃，电流为25A，通过机头切粒风冷，制成母料，待用。
木塑复合材料制备：
高速混合工序：将上述配方中的各组分，投入到转速为1200RPM的高速混合机混合，混合时间为15分钟；
造粒混熔工序：使用75型同向平行双螺杆造粒机，造粒温度为：130℃，电流为150A。
模具挤出成型工序：使用90型锥形双螺杆型材挤出机，温度在120-180℃，主螺杆各段的温度分别为120、130、140、150、170、180℃，型材模具为140mm*25mm（宽度*厚度）实心板，合流芯和模具的温度为180°，螺杆转速为15RPM，挤出电流30A。
后处理工艺：将挤出的板材经过砂光机和抛光机的处理，除去板材表面的润滑层从而达到似木的表面效果。
实施例1～4制备的抗白蚁型木塑复合材料的性能测试按照《GBT24508-2009木塑地板》标准进行测定，防蚁性能根据GB/T18260《木材防腐剂对白蚁毒效试验方法》检测，性能测试数据见表1，由表1可看出，本产品做成的地板类产品力学性能达到国家标准GB/T24508要求，防蚁性能良好。
表1实施例1～4制备的抗白蚁型木塑复合材料的防蚁性能和机械性能
| 项目 | 单位 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 蛀蚀级别 | 级 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 |
| 白蚁死亡率 | % | 100% | 100% | 100% | 100% |
| 静曲强度 | MPa | 32 | 41 | 33 | 46 |
| 弯曲破坏载荷 | N | 3124 | 4243 | 3346 | 5200 |
Claims (11)
1.一种抗白蚁型木塑复合材料，其组分及其质量份为：
塑料粒子20-40份、植物纤维40-50份、相容剂10-15份、母料10-20份、润滑剂1-3
份、填料5-10份；
所述母料中组分及其质量份为：塑料粒子50-60份、无机防蚁剂40-50份、润滑剂0.5-2
份、有机抗蚁剂0.25-1份。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的塑料粒子选自聚乙烯、聚丙烯
中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的植物纤维选自木粉、竹粉和稻壳
粉中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚
物（EVA）、氯化聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的润滑剂选自聚酰胺、聚乙烯蜡、
石蜡、硬脂酸或其盐中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的填料选自碳酸钙、滑石粉、高岭
土中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的无机防蚁剂为硼酸锌。
8.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的有机抗蚁剂选自菊酯类灭蚁剂、
氟虫胺类灭蚁剂中的一种或两种。
9.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述复合材料还含有颜料2-5份和/或
功能助剂2-5份；所述的颜料选自氧化铁颜料、酞菁类颜料、碳黑中的一种或几种；所述的功能助剂选自抗氧剂、紫外线吸收剂、防霉剂中的一种或几种。
10.如权利要求1-9任一项所述的抗白蚁型木塑复合材料的制备工艺，步骤包括：母料
制备工序、复合材料制备工序。
11.如权利要求10所述的制备工艺，其特征在于：
所述的母料制备工序包括：高速混合工序、锥双造粒工序；
所述的高速混合工序为：按配方称取塑料粒子、无机防蚁剂、有机抗蚁剂、润滑剂，使
用高速混合机混合，混合机转速为550-650RPM，混合时间为5-15分钟；
所述的锥双造粒工序为：使用锥形双螺杆造粒机，转速50-80RPM，造粒温度100-150℃，
电流20-30A，通过机头切粒风冷，制成直径3-5毫米的母料颗粒；
所述复合材料制备工序，步骤包括：高速混料、造粒混熔工序、模具挤出成型工序、后
处理工艺；
所述的高速混料工序为：按配方称取复合材料各组分，使用高速混合机混合，混合机转
速为650-1300RPM，混合时间为10-20分钟；
所述的造粒混熔工序为：使用同向平行双螺杆造粒机，造粒温度控制为：120-180℃，电
流为140-150A；
所述的模具挤出成型工序为：经上述处理的木塑粒料，使用锥形双螺杆型材挤出机，温
度为120-180℃，合流芯和模具温度在120-180℃，螺杆转速为：15-20RPM，挤出电流25-55A。
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