CN103951998B - 一种热压成型可见光触媒木塑复合板及其制备方法 - Google Patents

一种热压成型可见光触媒木塑复合板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种热压成型可见光触媒木塑复合板及其制备方法,主要由以下质量百分比的原料:20‑70%的塑料基体、20‑70%的植物粉末、3‑8%的可见光触媒剂及5‑12%的其它助剂,通过光触媒剂活化、干燥、混炼、热压成型处理制备出可见光触媒木塑复合板。本发明利用硅烷偶联剂在超声作用下对掺杂金属离子化合物的光触媒剂进行改性处理,提高光触媒剂和木塑混炼物的相容性,热压成型一步法,使光触媒剂有效固定在木塑板表面,有效解决光触媒剂在木塑表面成膜性不好以及对可见光吸收效率不高的问题,所制备出的复合板具有抗菌、自洁净及净化空气的功能,是一种具有生态环保特性的多功能新型复合材料。

Description

一种热压成型可见光触媒木塑复合板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种木塑复合材料及其制备方法,尤其是涉及一种热压成型可见光触媒木塑复合板及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展,物质生活水平的提高,以及当前空气污染的严重挑战,具有生态环保特性的多功能材料越来越受到人们的青睐。近年来出现的新型木塑复合材料正顺应的这一潮流,木塑复合材料是一种高性能、高附加值的绿色环保复合材料,具有材质均一、不易受虫蛀、可锯、可刨、尺寸稳定好、无毒、成本低廉等优点,也可采用各种废旧塑料、废木料及一年生再生农作植物料,有助于缓解塑料污染,降低废弃农作物焚烧对环境的破坏,具有循环使用的特性。
目前,木塑复合材料一般用于建筑装饰、家具制造、园林景观、日用品、物流包装等领域,基本暴露于人群活动空间范围内,开发出具备高效净化空气的功能化木塑复合板材具有重要的意义。而目前一般木塑板材并不具备净化空气的作用,或者净化空气的效果并不理想。公开号为CN 101381521A,直接在木塑板表面喷涂一层纳米TiO2、SnO2、ZnO、ZrO2等光触媒溶液。由于木塑表面为亲油特性,光触媒材料为亲水特性,木塑表面光触媒成膜性能不一定好;另外,这些光触媒只能吸收波长小于380 nm的紫外光,太阳光中能利用的紫外光线仅4%,光催化降解效果也不一定好。
发明内容
为克服现有技术不足,本发明提供一种热压成型可见光触媒木塑复合板及其制备方法可使光触媒混剂在木塑板材热压成型过程中固定在其表面,在木塑板表面形成连续稳定的光触媒层;另外光触媒层中掺杂金属离子化合物,降低光触媒材料的能带隙变,提高光触媒对可见光的吸收利用,达到增强净化空气性能的目的。可以广泛应用到建筑装饰、家具、景观、玩具、教具等领域。
为实现上述发明目的,本发明采用如下解决方案:
一种热压成型可见光触媒木塑复合板,其主要是由以下质量百分比的原料组成:20-70%的塑料基体、20-70%的植物粉末、3-8%的可见光触媒剂及5-12%的其它助剂,其它助剂包括偶联剂、增容剂、引发剂、润滑剂、增韧剂、阻燃剂、发泡剂中的几种的组合,所述的可见光触媒剂是利用硅烷偶联剂对P25二氧化钛,硅藻土、金属离子掺杂物混合物改性而成。
进一步地,所述的塑料基体为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或几种的组合。
进一步地,所述金属离子掺杂物为偏钒酸铵、四氯化锡、氯化铁、硝酸银、氯化铜或硝酸铈中的一种或几种。
进一步地,所述植物粉末为各类木粉、竹粉、农作物秸秆粉、糠粉、果壳粉,粉末颗粒度范围50~200目;
进一步地,所述助剂中的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或铝钛酸酯偶联剂中至少一种或几种的组合;润滑剂为硬脂酸及其盐类、聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种;引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、或叔丁基过氧化氢中至少一种;增容剂为顺丁烯二酸酐、异氰酸酯、邻苯二甲酸酐、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯中至少一种;增韧剂为POE、TPO、EPDM 、SBS、SEBS中至少一种。
本发明的另一个技术方案是制备上述的可见光触媒木塑复合板的方法,包括以下步骤:
第一步:光触媒剂活化处理 按一定比例将P25二氧化钛粉末、硅藻土、金属离子掺杂物、无水乙醇和去离子水移入容器中,升温至60~80℃,恒温搅拌约10分钟,再加入硅烷偶联剂,并用超声波间隔分散,反应4小时得到溶胶,再置于鼓风干燥箱中在110℃下,干燥10h,得到活化处理的可见光触媒胶粉。
第二步:植物粉末干燥处理 将植物粉末置于鼓风干燥箱中在105℃下干燥10h,至水质量分数<2%备用;
第三步:混炼处理 将混炼机升温至相应塑料的加工温度,一般在150~220℃范围内,然后加入塑料,塑化5-15分钟;再加入第二步中的干燥植物粉末以及增韧剂、润滑剂、增容剂、过氧化物等助剂,混合10-20分钟;
第四步:热压成型处理 在铺装机上放好模具,清理干净模具,将硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油中的一种涂刷在上下两模板内表面,待其自然干燥15分钟至30分钟形成一层涂膜,在下层模板涂膜面上均匀喷涂一层第一步经活化处理的可见光触媒胶粉,再将第三步中的高温混炼的物料转移到模具中,铺料形成平板形状坯体,再将第一步经活化处理的可见光触媒胶粉喷涂在坯体表面,再盖上模具板。再将模具转移到平板硫化机中调节压力12~18MPa,温度为160~190℃,热压20-40分钟,再通过冷却、定型、脱模、锯边得到产品。
进一步地,所述第一步中P25二氧化钛粉末、硅藻土、金属离子掺杂物、无水乙醇和去离子水的比例为1:1:0.01:3:0.03。
本发明制备方法利用硅烷偶联剂在超声作用下对光触媒材料进行改性处理,有效提高光触媒材料和木塑混炼物的相容性,仅通过热压成型一步法,就能使触媒剂有效固定在木塑板表面,同时在光触媒剂中掺杂金属离子,可以大大提高光触媒对可见光的吸收率,有效解决光触媒剂在木塑表面成膜性不好以及对可见光吸收效率不高的问题。所制备出的木塑板材不仅兼具了塑料和木材料主要优点,而且赋予木塑复合材料抗菌、自洁净及净化空气的功能,是一种具有生态环保特性的多功能新型复合材料,必然会受到人们的青睐。可以用于建筑装饰、家具制造、园林景观、日用品、物流包装等领域,其制备工序简易合理、成本较低、易操作,适于工业化生产,具有广阔的经济前景和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施范例对本发明进行具体的描述,需要指出的是,所列举的实施范例只用于对本发明进行进一步的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制。该领域和熟练人员可以根据本发明的内容作出一些非本质的改进和调整,也属于本发明的保护范围内。
一种热压成型可见光触媒木塑复合板,其是由以下质量百分比的原料组成范围:20-70%的塑料基体、20-70%的植物粉末、3-8%的可见光触媒剂及5-12%的其它助剂,其它助剂包括偶联剂、增容剂、引发剂、润滑剂、增韧剂、抗氧剂、阻燃剂、发泡剂、防菌剂中的几种的组合。
实施例一
一种热压成型可见光触媒PP木塑复合板的制备步骤
第一步:光触媒剂活化处理 将P25二氧化钛粉末、硅藻土、四氯化锡、无水乙醇及去离子水按质量比例为1:1:0.01:3:0.03移入容器中,升温至70℃,恒温搅拌约10分钟,再向该容器中加入占光触媒剂质量分数为5%的KH-550硅烷偶联剂,并用超声波间隔分散,反应4小时得到溶胶,再置于鼓风干燥箱中在110℃下,干燥10h,得到活化处理的可见光触媒胶粉。
第二步:植物粉末干燥处理 将100份松木粉置于鼓风干燥箱中在105℃下干燥10h,至水质量分数<2%备用;
第三步:混炼处理 将混炼机升温至190℃,然后加入80份聚丙稀塑料粒子,塑化5-15分钟;再加入第二步中的干燥松木粉末以及3份POE弹性体、2份硬脂酸、1.5份顺丁烯二酸酐、0.5份过氧化二异丙苯、8份KH-550硅烷偶联剂等助剂,混合15分钟;
第四步:热压成型处理 在铺装机上放好模具,清理干净模具,将乳化甲基硅油涂刷在上下两模板内表面,待其自然干燥20分钟形成一层涂膜,在下层模具板膜面上均匀喷涂一层第一步经活化处理的可见光触媒胶粉,再将第三步中的高温混炼的物料转移到模具中,铺料形成平板形状坯体,再将第一步经活化处理的可见光触媒胶粉喷涂在坯体表面,再盖上模具板盖上。再将模具转移到平板硫化机中调节压力12MPa,温度为190℃,热压20分钟,再通过冷却、定型、脱模、锯边得到产品。
实施例二
一种热压成型可见光触媒PE木塑复合板的制备步骤
第一步:光触媒剂活化处理 将P25二氧化钛粉末、硅藻土、硝酸银、无水乙醇及去离子水按质量比例为1:1:0.01:3:0.03移入容器中,升温至80℃,恒温搅拌约10分钟,再向该容器中加入占光触媒剂质量分数为5%的KH-570硅烷偶联剂,并用超声波间隔分散,反应4小时得到溶胶,再置于鼓风干燥箱中在110℃下,干燥10h,得到活化处理的可见光触媒胶粉。
第二步:植物粉末干燥处理 将80份稻杆粉末置于鼓风干燥箱中在105℃下干燥10h,至水质量分数<2%备用;
第三步:混炼处理 将混炼机升温至180℃,然后加入90份高密度聚乙稀塑料粒子,塑化5-15分钟;再加入第二步中的干燥稻杆粉末以及3份POE弹性体、2份硬脂酸、1.5份顺丁烯二酸酐、0.5份过氧化二异丙苯、7份KH-570硅烷偶联剂等助剂,混合20分钟;
第四步:热压成型处理 在铺装机上放好模具,清理干净模具,将乳化甲基硅油涂刷在上下两模板内表面,待其自然干燥20分钟形成一层涂膜,在下层模具板膜面上均匀喷涂一层第一步经活化处理的可见光触媒胶粉,再将第三步中的高温混炼的物料转移到模具中,铺料形成平板形状坯体,再将第一步经活化处理的可见光触媒胶粉喷涂在坯体表面,再盖上模具板盖上。再将模具转移到平板硫化机中调节压力12MPa,温度为180℃,热压20分钟,再通过冷却、定型、脱模、锯边得到产品。
实施例三
一种热压成型可见光触媒PS竹塑复合板的制备步骤
第一步:光触媒剂活化处理 将P25二氧化钛粉末、硅藻土、硝酸铈、无水乙醇及去离子水按质量比例为1:1:0.01:3:0.03移入容器中,升温至80℃,恒温搅拌约10分钟,再向该容器中加入占光触媒剂质量分数为6%的KH-570硅烷偶联剂,并用超声波间隔分散,反应4小时得到溶胶,再置于鼓风干燥箱中在110℃下,干燥10h,得到活化处理的可见光触媒胶粉。
第二步:植物粉末干燥处理 将100份竹粉末置于鼓风干燥箱中在105℃下干燥10h,至水质量分数<2%备用;
第三步:混炼处理 将混炼机升温至170℃,然后加入100份聚苯乙烯塑料粒子,塑化5-15分钟;再加入第二步中的竹粉以及3份POE弹性体、2份硬脂酸、2份顺丁烯二酸酐、0.5份过氧化二异丙苯、8份KH-570硅烷偶联剂、1份抗氧剂1010、5份阻燃剂AAP等助剂,混合20分钟;
第四步:热压成型处理 在铺装机上放好模具,清理干净模具,将乳化甲基硅油涂刷在上下两模板内表面,待其自然干燥25分钟形成一层涂膜,在下层模具板膜面上均匀喷涂一层第一步经活化处理的可见光触媒胶粉,再将第三步中的高温混炼的物料转移到模具中,铺料形成平板形状坯体,再将第一步经活化处理的可见光触媒胶粉喷涂在坯体表面,再盖上模具板。再将模具转移到平板硫化机中调节压力12MPa,温度为170℃,热压20分钟,再通过冷却、定型、脱模、锯边得到产品。
实施例四
一种热压成型可见光触媒PVC木塑复合板的制备步骤
第一步:光触媒剂活化处理 将P25二氧化钛粉末、硅藻土、氯化铁、无水乙醇及去离子水按质量比例为1:1:0.01:3:0.03移入容器中,升温至70℃,恒温搅拌约12分钟,再向该容器中加入占光触媒剂质量分数为6%的KH-550硅烷偶联剂,并用超声波间隔分散,反应4小时得到溶胶,再置于鼓风干燥箱中在110℃下,干燥10h,得到活化处理的可见光触媒胶粉。
第二步:植物粉末干燥处理 将100份稻秆粉置于鼓风干燥箱中在105℃下干燥10h,至水质量分数<2%备用;
第三步:混炼处理 将混炼机升温至170℃,然后加入80份聚氯乙烯塑料粒子,塑化5-15分钟;再加入第二步中的干燥稻秆粉末以及2份POE弹性体、1份硬脂酸、2份顺丁烯二酸酐、0.5份过氧化二异丙苯、6份KH-550硅烷偶联剂等助剂,2份抗氧剂1010、4份阻燃剂AAP等助剂,混合15分钟;
第四步:热压成型处理 在铺装机上放好模具,清理干净模具,将乳化甲基硅油涂刷在上下两模板内表面,待其自然干燥20分钟形成一层涂膜,在下层模具板膜面上均匀喷涂一层第一步经活化处理的可见光触媒胶粉,再将第三步中的高温混炼的物料转移到模具中,铺料形成平板形状坯体,再将第一步经活化处理的可见光触媒胶粉喷涂在坯体表面,再盖上模具板。再将模具转移到平板硫化机中调节压力12MPa,温度为180℃,热压20分钟,再通过冷却、定型、脱模、锯边得到产品。

Claims (7)

1.一种热压成型可见光触媒木塑复合板,其特征在于,其主要由以下质量百分比的原料组成:20-70%的塑料基体、20-70%的植物粉末、3-8%的可见光触媒剂及5-12%的其它助剂,所述其它助剂包括偶联剂、增容剂、引发剂、润滑剂、增韧剂、阻燃剂、发泡剂中的几种的组合,所述的可见光触媒剂是利用硅烷偶联剂对P25二氧化钛,硅藻土、金属离子掺杂物混合物改性而成。
2.根据权利要求1所述的一种热压成型可见光触媒木塑复合板,其特征在于,所述的塑料基体为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种热压成型可见光触媒木塑复合板,其特征在于,所述金属离子掺杂物为偏钒酸铵、四氯化锡、氯化铁、硝酸银、氯化铜或硝酸铈中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种热压成型可见光触媒木塑复合板,所述植物粉末为各类木粉、竹粉、农作物秸秆粉、糠粉、果壳粉,粉末颗粒度范围50-200目。
5.根据权利要求1所述的一种热压成型可见光触媒木塑复合板,所述其它助剂中的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或铝钛酸酯偶联剂中至少一种或几种的组合;润滑剂为硬脂酸及其盐类、聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种;引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、或叔丁基过氧化氢中至少一种;增容剂为顺丁烯二酸酐、异氰酸酯、邻苯二甲酸酐、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯中至少一种;增韧剂为POE、TPO、EPDM、SBS、SEBS中至少一种。
6.制备权利要求1-5任一权利要求所述的可见光触媒木塑复合板的方法,主要包括以下步骤:
第一步:光触媒剂活化处理按一定比例将P25二氧化钛粉末、硅藻土、金属离子掺杂物、无水乙醇和去离子水移入容器中,升温至60-80℃,恒温搅拌10分钟,再加入硅烷偶联剂,并用超声波间隔分散,反应4小时得到溶胶,再置于鼓风干燥箱中在110℃下,干燥10h,得到活化处理的可见光触媒胶粉;
第二步:植物粉末干燥处理将植物粉末置于鼓风干燥箱中在105℃下干燥10h,至水质量分数<2%备用;
第三步:混炼处理将混炼机升温至相应塑料的加工温度,所述加工温度在150-220℃范围内,然后加入塑料,塑化5-15分钟;再加入第二步中的干燥植物粉末以及其它助剂,混合10-20分钟;所述其它助剂包括偶联剂、增容剂、引发剂、润滑剂、增韧剂、阻燃剂、发泡剂中的几种的组合;
第四步:热压成型处理在铺装机上放好模具,清理干净模具,将硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油中的一种涂刷在上下两模板内表面,待其自然干燥15分钟至30分钟形成一层涂膜,在下层模板涂膜面上均匀喷涂一层第一步经活化处理的可见光触媒胶粉,再将第三步中的高温混炼的物料转移到模具中,铺料形成平板形状坯体,再将第一步经活化处理的可见光触媒胶粉喷涂在坯体表面,再盖上模具板;
再将模具转移到平板硫化机中调节压力12-18MPa,温度为160-190℃,热压20-40分钟,再通过冷却、定型、脱模、锯边得到产品。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述第一步中P25二氧化钛粉末、硅藻土、金属离子掺杂物、无水乙醇和去离子水的质量比例为1:1:0.01:3:0.03。
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Granted publication date: 20161005

Termination date: 20190514