CN103992588A - 一种多色橱柜板的配方及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种木塑橱柜板材及其制备方法，本发明所述的木塑橱柜板材加入了氢氧化铝或氢氧化镁作为阻燃剂，同时氢氧化铝或氢氧化镁还充当了填充剂，同时改善了木塑材料的阻燃性能和物理性能。与现有的橱柜板材相比，本发明的橱柜板颜色多样，从内到外颜色一致，可一次成材，且零甲醛、防水、防潮、防霉、防蛀，具有良好的阻燃性能，其生产工艺简单、易于操作，稳定性好、易于加工，使用数年后，可100％回收再利用，是取代普通密度板、多层板材的理想橱柜板。

Description

一种多色橱柜板的配方及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种木塑复合材料，具体的说，涉及一种多色木塑橱柜板及其制备方法。

背景技术

目前用来生产橱柜的板材主要有人造板材、天然木材，石材等，其中最常用的是人造板，包括刨花板，密度板，防潮板，防火板等，但各种人造板基本上都含有胶粘剂，胶粘剂中含有大量的甲醛，即使采用绿色防水环保胶粘剂，但也有部分甲醛和苯残留。这些人造板价格低廉，施工方便，但长期使用会损害使用者的身体健康。另外，如果需要各种的花色和图案，一般是将带有不同颜色或纹理的纸放入三聚氰胺树脂胶粘剂中浸泡，然后干燥到一定固化程度，将其铺装在刨花板、密度板表面，经热压而成。

随着人们环保节能意识的提高，已经不再满足于实木地板的木材浪费和强化复合板的高甲醛释放，迫切需要一种具有节能、低耗费、易于打理的新型的建筑材料。木塑复合材料是一种新型的材料，是将加工处理过的废旧木材、锯末、农作物秸秆、坚果的壳按照一定的比例，与热塑性材料混合经高温高压处理制成，具有耐酸碱，不会腐烂等优点。

鉴于木塑复合材料的诸多优点，近年来其市场增长很快，尤其表现在室内用品、建筑及汽车用品等。但另一方面，快速增长的市场需求同时对木塑复合材料的性能提出了更高的要求，例如由于热塑性树脂和植物纤维均属于易燃品，并且燃烧时会产生大量烟尘，故需要对所制备的木塑复合材料进行阻燃改性，以及针对结构复杂制品需要挤出、模压等以外的加工成型方式等。为了能够提升木塑复合材料的防火安全品质，拓宽其户外建筑装饰材料的应用面，有必要在其内部添加阻燃剂或不燃物质。

为了克服上述问题，通常在木塑复合材料中添加阻燃剂的方法进行阻燃改性，总所周知，尽管卤系阻燃剂阻燃效果较好，但由于其燃烧时发烟量大、易于产生大量的有毒气体，越来越多的卤系阻燃剂受到禁用或限用。因此研究开发无卤阻燃型木塑复合材料是必然的趋势，中国专利申请200610039985.4中公开了一种阻燃塑木复合材料及其制备方法，采用膨胀型阻燃剂聚磷酸铵、成碳剂和发泡剂等对聚丙烯或聚乙烯基木塑复合材料进行阻燃改性，但存在阻燃剂加入量大、加工温度下聚磷酸铵易分解且产品易吸潮等缺点。

氢氧化铝是一种常用的阻燃材料，目前加入塑料制品或木塑材料中作为阻燃剂时，一般使用粉末状的氢氧化铝，但粉末状态的氢氧化铝不易分散，需要将其加入其它助剂混入。

基于上述缺陷，本发明提供一种可用作橱柜板材的木塑板材及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于一种木塑橱柜板材及其制备方法。所述木塑橱柜板材的颜色多样，从内到外颜色一致，可一次成材，且具有良好的阻燃性能。

本发明所述的木塑橱柜板材，是由以下重量份数的原料制成：

PVC树脂粉：100份；

木质纤维粉：10～40份；

钙质填充剂：10～30份；

增塑调节剂：5-20份；

稳定剂：1～6份；

内外润滑剂：0.5～1.5份；

硬脂酸：0.5～1.0份；

发泡剂：0.5～2.0份；

发泡调节剂：5～10份；

阻燃剂5～10份；

颜料：1～2.0份。

优选的，所述木塑橱柜板材是由以下重量份数的原料制成：

PVC树脂粉：100份；

木质纤维粉：10～15份；

钙质填充剂：20～30份；

增塑调节剂：5-15份；

稳定剂：3～6份；

内外润滑剂：0.8～1.5份；

硬脂酸：0.5～0.7份；

发泡剂：0.5～1份；

发泡调节剂：8～10份；

阻燃剂：5～10份；

颜料：1～1.5份。

其中，PVC树脂粉可选用本领域常用的PVC树脂粉。

所述木质纤维粉可采用回收的农林废弃物，如选用取自含木纤维的秸秆、棉杆、枝桠、竹子和芦苇的生物质制成的木质纤维粉，为保证制备的木塑材料的强度，粉末的粒度优选为100～120目。

所述木质纤维粉是阻燃剂包覆的木质纤维粉。

所述包覆如下进行：先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量1-5％的乙醇或石油醚混合均匀，密封保持5-30min，然后加入阻燃剂，使木质纤维粉完全被包覆。

所述的PVC树脂粉可选用本领域常用的通用性PVC树脂粉，即悬浮法生产的疏松型树脂，俗称SG树脂，其组织疏松，表面形状不规则，断面输送多孔呈网状。因此，SG型树脂吸收增塑剂快，塑化速度快。一般粒度为10～400μm，优选与木质纤维粉粒度接近的20～200μm。

所述钙质填充剂可选用碳酸钙。向木塑材料中加入适量的填充剂，会使其具有较好的手感，光面干燥而不显光亮，且耐热压性高，永久形变小。优选轻质碳酸钙粉或轻度活化碳酸钙。所述轻质碳酸钙是沉降体积为2.4-2.8mL/g的碳酸钙，一般是将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙)，然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得；或先用碳酸纳和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。所述轻质碳酸钙的粒度为2-1000nm；优选粒度为2-50nm的超微细轻质碳酸钙。所述活化碳酸钙是改进工艺条件制备的轻质碳酸钙粉，可选用市场上常见的活化碳酸钙产品，如石家庄井陉碳酸钙厂生产的钙粉。

所述增塑调节剂的加入，可以降低PVC分子链间的作用力，使PVC塑料的玻璃化温度、流动温度与所含微晶的熔点均降低，赋予熔体优秀的熔体强度，提高树脂的可塑性，使制品柔软、耐低温性能好。所述增塑调节剂有邻苯二甲酸酯类、直链酯类、环氧类、磷酸酯类等，优选邻苯二甲酸酯类中的一种或多种的混合物，如DHP、DNP。

PVC在高温下加工，极易放出HCL，形成不稳定的聚烯结构。同时，HCL具有自催化作用，会使PVC进一步降解。另外，如果有氧存在或有铁、铝、锌、锡、铜和镉等离子存在，都会对PVC降解起催化作用，加速其老化。因此塑料将出现各种不良现象，如变色、变形、龟裂、机械强度下降、电绝缘性能下降、发脆等。为了解决这些问题，配方中必须加入稳定剂，尤其热稳定剂更是必不可少。PVC用的稳定剂包括热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和螯合剂。配方设计时根据制品使用要求和加工工艺要求选用不同品种，不同数量的稳定剂。本发明中，所述稳定剂为钙锌系列稳定剂或稀土类稳定剂，可采用本领域市购的上述稳定剂，如深圳市森德利塑料助剂有限公司的CZX系列无毒钙锌稳定剂等；稀土稳定剂的加工性能极好，可选用济南金昌顺化工有限公司生产的PVC无尘稀土复合热稳定剂。

所述内外润滑剂的作用是降低熔体流动性，使产品易于脱模，为聚乙烯类，可选用市购的聚乙烯蜡，聚丙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的一种或多种的混合物.

其中，聚乙烯蜡分子量一般为1500～50000，平均不超10000，为蜡状树脂。外观是白色或黄色小颗粒。聚乙烯蜡热稳定性、化学稳定性和电性能都很好，熔融粘度和硬度均接近于石蜡，具有较强的内部润滑作用。

聚丙烯蜡的熔点高于聚乙烯蜡，具有耐化学性能强、电性能优良、常温抗湿能力强、熔融粘度高、分散性能和润滑效果好等特点。

氧化聚乙烯蜡是含有部分如羧基、羟基和酮基等极性基团的改性蜡产品，具有抗磨痕性、自修复性、可抛光性和耐用性，而且化学性能稳定、无毒无腐蚀，与聚氯乙烯等极性树脂的相容性较好。作为润滑剂，OPE蜡的酸酯一般控制在15～25mgKOH/g之间。在挤出和注塑生产工艺中，OPE蜡是目前较为良好的外润滑剂和脱模剂。

硬脂酸也是一种常用的润滑剂，它可以充当外润滑剂，主要通过与木粉混合，均匀地覆盖在木粉表面，从而提高其与聚合物基体的粘接。所述硬脂酸选用本领域常用的硬脂酸即可。

发泡调节剂为聚丙烯酸酯类发泡调节剂，可选用本领域常用的类型，如ACR发泡调节剂，如山东东临化工公司生产的二双甲酯。

所述发泡剂为偶氮酰胺类放热型发泡剂，如本领域常用的偶氮二甲酰胺。

所述阻燃剂选用水和金属氢氧化物和金属氧化物的混合物，所述的水合金属氧化物选用氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或两种，如氢氧化铝和氢氧化镁，以及氧化铝和氧化镁中的一种或多种的混合物，优选纳米氢氧化铝和氧化铝的混合物，或纳米氢氧化镁和氧化镁的混合物。以氢氧化铝为例，当阻燃木塑复合材料遇火准备燃烧时，水合金属氧化物受热并生成氧化铝和水汽，热量和氧气难以渗透进入底层材料，火焰在材料表面得不到传播，水合金属氧化物对木塑复合材料的阻燃效用得以实现。纳米氢氧化铝或氢氧化镁，氧化铝和氧化镁一方面能够起到很好的阻燃效果，另一方面能够作为填料，增强木塑板材的物理性能，但由于其与木质纤维一样具有较好的亲水性，因此，需要对其进行进一步处理。

在本发明中，先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量1-5％的乙醇或石油醚混合均匀，密封保持5-30min，然后加入阻燃剂纳米氢氧化铝和氧化铝纳米粉的混合物，或纳米氢氧化镁和氧化镁纳米粉混合物，使木质纤维粉完全被氢氧化铝或氢氧化镁纳米粉包覆。

实验发现，纳米氢氧化铝和氧化铝的质量比为2:0.8-1时，具有最好的阻燃效果。

纳米氢氧化镁和氧化镁的质量比为2:1-2时，具有最好的阻燃效果。

将木质纤维粉采用乙醇或石油醚处理后，木质纤维粉的表面润湿，且有机溶剂能够较好的进入木质纤维粉的内部，可以剥除木质纤维粉中的半纤维素、小分子酯类等不稳定物质，促进纳米氢氧化铝或氢氧化镁对木质纤维粉的紧密包覆。

考虑到乙醇的亲水性，采用的有机溶剂优选石油醚，利用石油醚的挥发性，将水分和部分小分子酯类去除。

所述颜料可选用本领域常用的各种颜料，如有机颜料，金属氧化物等。

另外，本发明还提供上述木塑橱柜板材的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：

1)先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量1-5％的乙醇或石油醚混合均匀，密封保持5-30min，然后加入阻燃剂，使木质纤维粉完全被阻燃剂包覆；

2)将步骤1)制备的混合物置于100-115℃干燥箱中干燥5-6个小时，进行脱脂和烘干，烘干后经机械研磨成500～800目颗粒；

3)然后将步骤2)制备的颗粒加入搅拌混料机混合，依次加入硬脂酸，增塑调节剂，加热到100～120℃，混合均匀后，再依次加入颜料，钙质填充剂，内外润滑剂，加热到130～140℃，混合均匀后，最后依次加入PVC树脂粉，发泡剂，发泡调节剂和稳定剂，加热到130～150℃，混合均匀后，冷却至70～80℃放出；

4)将混合好的原料加入挤出机，加热至140～180℃挤出，经磨具定型、冷却、牵引、定尺、切割成橱柜板。

橱柜板的长度、宽度、厚度可根据客户要求任意确定。

步骤3)中，所述加料顺序是为了使各原料更均匀地混合。

与现有技术相比，本发明的橱柜板具有如下优点：

1)橱柜板从内到外颜色一致，这样就可以不需要再在后续的工序中进行着色，能够节省劳动力资源，方便用户安装使用；

2)本发明的木塑橱柜板，其加工长度不受限制，且生产效率高、阻燃性能优良，零甲醛、防水、防潮、防霉、防蛀，将来是取代普通密度板、多层板材的理想橱柜板；

3)本发明的木塑橱柜板，易于加工，且表面结皮硬、平整，无需人工打磨，能够节省劳动力资源，使用数年后，可100％回收再利用。

4)本发明的木塑橱柜板，其生产工艺简单、易于操作，稳定性好、易于加工。

具体实施方式

以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的发明范围。该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

如无特别说明，所采用的方法是本领域常用的方法。本实施例采用的设备是本领域常用的设备。其中实施例1-4所用的各原料的名称和生产厂家如表1所示：[

表1实施例1-4的原料及厂家

其他原料：木质纤维粉选用临沂顺兴木质纤维粉有限公司生产的100～120目木粉；钙质填充剂选用石家庄井陉碳酸钙厂的轻质碳酸钙；PE蜡选用江阴红盛塑料助剂厂的聚乙烯蜡；发泡剂选用杭州海虹精细化工有限公司生产的偶氮二甲酰胺；硬脂酸采用江阴红盛塑料助剂厂的硬脂酸；颜料采用武汉永泰颜料厂的各色颜料。

实施例1

按照以下重量配比称取原料：

PVC树脂粉：100份；

木质纤维粉：10份；

钙质填充剂：20份；

增塑调节剂：15份；

稳定剂：6份；

内外润滑剂：0.8份；

硬脂酸：0.5份；

发泡剂：0.5份；

发泡调节剂：8份；

阻燃剂：40份；

颜料：1.5份。

然后利用以下方法制备木塑橱柜板材：

1)先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量5％的石油醚混合均匀，密封保持30min，然后加入阻燃剂，使木质纤维粉完全被阻燃剂包覆；

2)将步骤1)制备的混合物置于115℃干燥箱中干燥6个小时，进行脱脂和烘干，烘干后经机械研磨成800目颗粒；

3)然后将步骤2)制备的颗粒加入搅拌混料机混合，依次加入硬脂酸，增塑调节剂，加热到120℃，混合均匀后，再依次加入颜料，钙质填充剂，内外润滑剂，加热到130℃，混合均匀后，最后依次加入PVC树脂粉，发泡剂，发泡调节剂和稳定剂，加热到150℃，混合均匀后，冷却至70℃放出；

4)将混合好的原料加入挤出机，加热至140℃挤出，经磨具定型、冷却、牵引、定尺、切割成橱柜板。

实施例2

按照以下重量配比称取原料：

PVC树脂粉：100份；

木质纤维粉：15份；

钙质填充剂：30份；

增塑调节剂：5份；

稳定剂：6份；

内外润滑剂：1.5份；

硬脂酸：0.7份；

发泡剂：1份；

发泡调节剂：10份；

阻燃剂：35份；

颜料：1份。

然后利用以下方法制备木塑橱柜板材：

1)先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量1％的乙醇或石油醚混合均匀，密封保持10min，然后加入阻燃剂，使木质纤维粉完全被阻燃剂包覆；

2)将步骤1)制备的混合物置于105℃干燥箱中干燥5个小时，进行脱脂和烘干，烘干后经机械研磨成500目颗粒；

3)然后将步骤2)制备的颗粒加入搅拌混料机混合，依次加入硬脂酸，增塑调节剂，加热到100℃，混合均匀后，再依次加入颜料，钙质填充剂，内外润滑剂，加热到140℃，混合均匀后，最后依次加入PVC树脂粉，发泡剂，发泡调节剂和稳定剂，加热到150℃，混合均匀后，冷却至75℃放出；

4)将混合好的原料加入挤出机，加热至180℃挤出，经磨具定型、冷却、牵引、定尺、切割成橱柜板。

实施例3

按照以下重量配比称取原料：

PVC树脂粉：100份；

木质纤维粉：15份；

钙质填充剂：20份；

增塑调节剂：10份；

稳定剂：6份；

内外润滑剂：1.5份；

硬脂酸：0.7份；

发泡剂：1份；

发泡调节剂：10份；

阻燃剂：32份；

颜料：1份。

然后利用以下方法制备木塑橱柜板材：

1)先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量5％的乙醇或石油醚混合均匀，密封保持5min，然后加入阻燃剂，使木质纤维粉完全被阻燃剂包覆；

2)将步骤1)制备的混合物置于115℃干燥箱中干燥6个小时，进行脱脂和烘干，烘干后经机械研磨成800目颗粒；

3)然后将步骤2)制备的颗粒加入搅拌混料机混合，依次加入硬脂酸，增塑调节剂，加热到110℃，混合均匀后，再依次加入颜料，钙质填充剂，内外润滑剂，加热到1301℃，混合均匀后，最后依次加入PVC树脂粉，发泡剂，发泡调节剂和稳定剂，加热到140℃，混合均匀后，冷却至80℃放出；

4)将混合好的原料加入挤出机，加热至160℃挤出，经磨具定型、冷却、牵引、定尺、切割成橱柜板。

实施例4

按照以下重量配比称取原料：

PVC树脂粉：100份；

木质纤维粉：12份；

钙质填充剂：25份；

增塑调节剂：10份；

稳定剂：5份；

内外润滑剂：1份；

硬脂酸：0.6份；

发泡剂：0.8份；

发泡调节剂：10份；

阻燃剂：40份；

颜料：1.5份。

然后利用以下方法制备木塑橱柜板材：

1)先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量3％的乙醇或石油醚混合均匀，密封保持20min，然后加入阻燃剂，使木质纤维粉完全被阻燃剂包覆；

2)将步骤1)制备的混合物置于110℃干燥箱中干燥5个小时，进行脱脂和烘干，烘干后经机械研磨成500目颗粒；

3)然后将步骤2)制备的颗粒加入搅拌混料机混合，依次加入硬脂酸，增塑调节剂，加热到110℃，混合均匀后，再依次加入颜料，钙质填充剂，内外润滑剂，加热到135℃，混合均匀后，最后依次加入PVC树脂粉，发泡剂，发泡调节剂和稳定剂，加热到145℃，混合均匀后，冷却至80℃放出；

4)将混合好的原料加入挤出机，加热至170℃挤出，经磨具定型、冷却、牵引、定尺、切割成橱柜板。

本发明制得的阻燃木塑橱柜板材采用如下方法进行测试及表征：

1.物理性能测试：按照ASTM D6109四点弯曲标准。

2.阻燃性能测试：按照美国UL94标准，测试阻燃等级为V0、V1和V2。

表2木塑橱柜板的性能

显然，与现有的橱柜板材相比，本发明的橱柜板物理性能好，阻燃性能好，而且颜色多样，从内到外颜色一致，可一次成材，且零甲醛、防水、防潮、防霉、防蛀，其生产工艺简单、易于操作，稳定性好、易于加工，使用数年后，可100％回收再利用，是取代普通密度板、多层板材的理想橱柜板。

Claims (7)

1.一种木塑橱柜板材，其特征在于，所述木塑橱柜板材是由以下重量份数的原料制成：

PVC树脂粉：100份；

木质纤维粉：10～40份；

钙质填充剂：10～30份；

增塑调节剂：5-20份；

稳定剂：1～6份；

内外润滑剂：0.5～1.5份；

硬脂酸：0.5～1.0份；

发泡剂：0.5～2.0份；

发泡调节剂：5～10份；

阻燃剂：5～10份；

颜料：1～2.0份。

2.如权利要求1所述的木塑橱柜板，其特征在于，所述木塑橱柜板材是由以下重量份数的原料制成：

PVC树脂粉：100份；

木质纤维粉：10～15份；

钙质填充剂：20～30份；

增塑调节剂：5-15份；

稳定剂：3～6份；

内外润滑剂：0.8～1.5份；

硬脂酸：0.5～0.7份；

发泡剂：0.5～1份；

发泡调节剂：8～10份；

阻燃剂5～10份；

颜料：1～1.5份。

3.如权利要求1或2所述的木塑橱柜板，其特征在于，所述木质纤维粉是阻燃剂包覆的木质纤维粉。

4.如权利要求3所述的木塑橱柜板，其特征在于，所述包覆如下进行：先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量1-5％的乙醇或石油醚混合均匀，密封保持5-30min，然后加入阻燃剂，混合使木质纤维粉完全被包覆。

5.如权利要求1-4任意一项所述的木塑橱柜板，其特征在于，所述阻燃剂为水和金属氢氧化物和金属氧化物的混合物。

6.如权利要求1-5任意一项所述的木塑橱柜板，其特征在于，所述阻燃剂为纳米氢氧化铝和氧化铝的混合物，或纳米氢氧化镁和氧化镁的混合物。

7.如权利要求1-6任意一项所述的木塑橱柜板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)先将木质纤维粉与质量为木质纤维粉质量1-5％的乙醇或石油醚混合均匀，密封保持5-30min，然后加入阻燃剂，使木质纤维粉完全被阻燃剂包覆；

2)将步骤1)制备的混合物置于100-115℃干燥箱中干燥5-6个小时，进行脱脂和烘干，烘干后经机械研磨成500～800目颗粒；

3)然后将步骤2)制备的颗粒加入搅拌混料机混合，依次加入硬脂酸，增塑调节剂，加热到100～120℃，混合均匀后，再依次加入颜料，钙质填充剂，内外润滑剂，加热到130～140℃，混合均匀后，最后依次加入PVC树脂粉，发泡剂，发泡调节剂和稳定剂，加热到130～150℃，混合均匀后，冷却至70～80℃放出；

4)将混合好的原料加入挤出机，加热至140～180℃挤出，经磨具定型、冷却、牵引、定尺、切割成橱柜板。