CN104130517A - 一种复合材料板材及其制作方法及其成品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合材料板材及其制作方法及其成品，属于复合材料技术领域。它解决了目前工业废边角塑料数量庞大、材质混杂、回收利用率低等问题。本复合材料板材，其特征在于：是用如下重量百分比的物质制备而成的基板：工业废PVC、PE、PU料(60.0-69.0)％；增塑剂(3.4-7.0)％；热稳定剂(1.0-2.0)％；无机填充剂(26.0-29.0)％；润滑剂(0.5-1.0)％；抗氧剂(0.1-1.0)％。本发明具有采用废工业塑料其原料成本低、板材生产成本低、市场销量大、减少了废工业塑料污染环境、避免了废工业塑料燃烧处理二次污染环境等优点。

Description

一种复合材料板材及其制作方法及其成品

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，特指一种复合材料板材及其制作方法及其成品。

背景技术

复合材料是以工业产品制作后的废边角塑料和农村废弃物(竹、木)为主要原料，通过高分子界面相容原理制备而成，是一种新型代木产品。该产品对于资源的综合利用、保护环境、节约森林资源具有十分重要的意义。复合材料兼具木材和树脂的双重特性，具有优异的力学性能，强度高、尺寸稳定性好，同时还有优异的加工性,可钉、可铇、可锯。该材料还可以反复回收利用，是真正的“绿色环保”新材料。可广泛用于工民建筑、装饰装修、物流运输等领域。随着应用领域的拓宽，复合材料正向建筑模板、物流托盘、地板等领域的拓展，特别是在传统的建筑行业中，在现有主流的浇筑模板中，可分为木模板，竹、木胶合板模板和钢模板等多种，其中木模板和竹、木胶合模板存在着不可回收，不阻燃且吸水易变形及脱胶，有毒等缺点，钢模板存在容易生锈变形，成本高和制作不便的缺点，现兴起一种塑料制的建筑模板，塑料制作的建筑模板存在的优点显著，有效地解决了上述材料模板存在的问题，并且具备上述材料的所有优点还有一些优于常规模板的其他特性，逐渐被市场所接受。

目前，工业产品制作后产生的废边角塑料数量庞大，材质混杂，回收利用率低，焚烧处理不仅成本过高，而且产生二次污染，因此不处理又造成了严重的环境污染，逐渐成为了环保工作中迫切需要解决的重要问题之一。

在上述现有情况的基础上，申请人提出了将目前尚无加工利用只能靠政府贴钱焚烧，且堆积如山的废边角塑料变废为宝的概念，采用特定的制作方法，将废边角塑料制作成复合材料板材及其建筑模板，板材的质量达标。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料板材及其制作方法及其成品：①它解决了废塑料对环境的问题；②建筑竹、木、钢材消耗问题；③现今同类板材及其建筑模板生产成本高的问题；④技术性方面主要有二种方法，其中方法一是基板上改变结构提高材料使用性能和机械强度；方法二是改变材料成分结构，提高材料使用性能和机械强度。

本发明的目的是这样实现的，本发明基于发明人的以下构思得到的：

本发明采用工业产品制作后的废边角料中有15-20％聚氨酯塑料，聚氨酯是由多元醇、多异氰酸酯和扩链剂加成聚合而成，由于竹木粉分子中含有大量羟基(-OH)经交联剂DCP(过氧化二异丙苯)交联作用，异氰酸酯中异氰酸基(-N＝C＝O)和木粉表面的羟基(-OH)发生了化学反应形成化学键，聚异氰酸酯长链与PVC(废边角料中有10-20％)大分子有很好的相容性，从而使复合材料的性能得到改善，取得出乎意料的技术效果。

一种复合材料板材，其特征在于：是用如下重量百分比的物质制备而成的基板：

①工业废PVC、PE、PU及少量其他废塑料(60-69)％；

增塑剂(3.4-7.0)％；

热稳定剂(1.0-2.0)％；

无机填充剂(26.0-29.0)％；

润滑剂(0.5-1.0)％；

抗氧剂(0.1-1.0)％。

②工业废PVC、PE、PU及少量其他废塑料(35.2-52.6)％；

竹木粉(25.0-30.0)％

增塑剂(3.4-7.0)％；

热稳定剂(1.0-2.0)％；

无机填充剂(15.0-18.0)％；

内外润滑剂(0.8-1.8)％；

偶联剂(1.0-3.0)％

交联剂(1.0-2.0)％

抗氧剂(0.2-1.0)％

在上述配方①的一种复合材料板材中，所述的增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯，所述的热稳定剂是铅复盐或钙/锌复合剂，所述的无机填充剂是轻质碳酸钙或重质碳酸钙，所述的润滑剂是石蜡或聚乙烯蜡，所述的抗氧剂是双酚A或抗氧剂264。

在上述配方②中的一种复合材料板材中，所述的木粉是竹粉或木粉，所述的增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯，所述的热稳定剂是铅复盐或钙/锌复合剂，所述的无机填充剂是轻质碳酸钙或重质碳酸钙，所述的内外润滑剂是硬脂酸丁酯或硬脂酸和石蜡或聚乙烯蜡，所述的交联剂是过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰，所述的偶联剂是钛酸酯或硅烷偶联剂，所述的抗氧剂是双酚A或抗氧剂264。

在上述的一种复合材料基板材可直接使用，也可以进行以下几种方法加工成复合材料板材成品：所述基板的两表面均设有玻璃纤维网，所述基板的两表面的玻璃纤维网的外表面均设有塑料层或均铺设有装饰膜。

或者是基板的两表面铺设有装饰膜。

在上述的一种复合材料板材成品中，所述的塑料层是由工业废PVC或PE塑料制成，塑料层的厚度为0.5—1mm，所述的装饰膜由PVC或PE料制作形成，装饰膜的厚度为10μm。

在上述的一种复合材料板材成品中，所述基板的两表面均铺设有装饰膜或喷漆。

一种复合材料板材的制作方法，包括如下步骤：

a、将工业废PVC、PE、PU及少量其他废塑料中的沙石和泥土除去；

b、将工业废PVC、PE、PU及少量其他废塑料中的铁除去；

c、将工业废PVC、PE、PU及少量其他废塑料分别破碎形成5-8mm碎片；

d、将步骤c取得的工业废PVC料碎片与增塑剂和热稳定剂投入混合机内，搅拌8—10min，搅拌时温度不超过115度；

e、将步骤c取得的工业废PU、PE料碎片与无机填充剂、润滑剂和抗氧剂投入步骤d所述的混合机内与步骤d混合机内的混合物共同搅拌8—10min,搅拌时温度不超过115度；

f、将步骤e搅拌完成后混合物送入挤出机进行混炼、破碎造粒成8-10mm的碎块；

g、以步骤f取得的混合物碎块作为原料，送入挤出机内熔融、塑化挤出的复合材料基板。

做为本发明可制作出的第一种复合板材成品或是在复合材料基板的基础上进行加工，在上述的一种复合材料板材的制作方法中，还包括如下步骤：

h、在步骤g取得的复合材料基板的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网，通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应力、切边，形成复合材料板材成品；

做为本发明可制作出的第二种复合板材成品，是在复合材料基板的基础上进行加工，在上述的一种复合材料板材的制作方法中，还包括如下步骤：

i、在步骤g取得的复合材料基板的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网，再在上下两玻璃纤维网表面上铺上一层厚度为0.5—1.0mm的塑料层，然后通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应边、切边，形成复合材料板材成品。

做为本发明可制作出的第三种复合板材成品，是在复合材料基板的基础上进行加工，在上述的一种复合材料板材的制作方法中，还包括如下步骤：

j、在步骤g取得的复合材料基板的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网，再在上下两玻璃纤维网表面上铺上一层厚度为10μm的装饰膜，然后通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应边、切边，形成复合材料板材成品。

做为本发明可制作出第四中复合材料成品，是在第二种配方的复合材料基板上通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应边、切边，形成复合材料板材成品。

d1、将步骤c取得的工业废边角PU、PE料碎片与热稳定剂、交联剂、偶联剂、竹、木粉投入高速混合机中在100-130温度下混合搅拌20-30min，制得共混料I。

e1、将步骤dl取得的共混料I与工业废边角PVC碎料与增塑剂投入混合机内搅拌8-10min，搅拌温度不超过115度，制得混合料II。

e2、将步骤e1取得的混合料II与润滑剂、无机填充剂、抗氧剂投入步骤e1所述的混合机内与步骤e1混合机内的混合物共同搅拌8-10min，搅拌温度不超过115度。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：

1、本发明制作板材的原料是随处可见目前尚无加工利用只能靠政府贴钱焚烧且堆积如山的工业废塑料，其原料成本低。

2、本发明由于采用工业废塑料和农村废弃物(竹、木)，因此工民建筑、物流运输、装饰装修行业的木材、竹材、钢材的使用量得到减少，同时可减少竹、木胶合板材制作和使用过程中甲醛对环境的污染。

3、本发明由于采用工业废塑料和农村废弃物(竹、木)，因此有效地处理了令群众烦恼政府头痛的废塑料及农村废弃物，防止其严重污染环境。

4、本发明由于采用工业废塑料和农村废弃物(竹、木)，因此减少了废弃物处理设备的使用及处理成本。

5、本发明由于采用政府贴钱处理的工业废塑料和农村废弃物(竹、木)，制作的板材的生产成本低，市场销量巨大。

6、本发明中提供的制作方法，制成的板材性能合规，质量达标。

附图说明

图1是本发明的复合材料板材成品之一结构剖面图。

图2是本发明的复合材料板材成品之二结构剖面图。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—2：

一种复合材料板材，包括基板，基板是用如下重量百分比的物质制备而成：

分为两种配方：

配方1：

工业废PVC、PE、PU及少量其他废料(60.0-69.0)％；

增塑剂(3.4-7.0)％；

热稳定剂(1.0-2.0)％；

无机填充剂(26.0-29.0)％；

润滑剂(0.5-1.0)％；

抗氧剂(0.1-1.0)％。

配方2：

工业废PVC、PE、PU料(35.2-52.6)％；

木粉(25.0-30.0)％

增塑剂(3.4-7.0)％；

热稳定剂(1.0-2.0)％；

无机填充剂(15.0-18.0)％；

内外润滑剂(0.8-1.8)％；

偶联剂(1.0-3.0)％

交联剂(1.0-2.0)％

抗氧剂(0.2-1.0)％

配方1中：增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯，热稳定剂是铅复盐或钙/锌复合剂，无机填充剂是轻质碳酸钙或重质碳酸钙，润滑剂是石蜡或聚乙烯蜡，抗氧剂是双酚A或抗氧剂264。

配方2中：木粉是竹粉或木粉，增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯，热稳定剂是铅复盐或钙/锌复合剂，无机填充剂是轻质碳酸钙或重质碳酸钙，内外润滑剂是酸脂酸丁酯或硬脂酸或石蜡或聚乙烯蜡，交联剂是过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰，偶联剂是钛酸酯或硅烷偶联剂，抗氧剂是双酚A或抗氧剂264。

参见图1：是本发明所生产出的复合材料板材成品的剖面图，其具体的制作方法在下文中描述，所述基板1的两表面均设有玻璃纤维网2，所述基板的两表面的玻璃纤维网的上下外表面均设有塑料层3，塑料层是由工业废PVC或PE塑料制成，塑料层的厚度为0.5—1mm；

参见图2：复合材料板材成品的另一种结构，所述基板的两表面的玻璃纤维网的上下外表面铺上一层厚度为10μm的装饰膜4。

上述的基板上设有玻璃纤维网和塑料层。多层复合材料板材成品的强度更高，韧性更强。

配方2制作形成的复合材料板材，可直接使用或是在基板上再铺设装饰膜后使用。

上述配方1和配方2中形成的复合材料板材的制作方法，包括如下步骤：

a、将工业废PVC、PE、PU及少量其他废塑料中的沙石和泥土除去(该处可采用水清洗的方式)；

b、将工业废PVC、PE、PU及少量其他废塑料中的铁除去(采用磁石吸铁，同理可得b步骤可在c步骤结束后再次进行操作，确保除铁效果佳)；

c、将工业废PVC、PE、PU及少量其他废塑料分别破碎形成5-8mm碎片(破碎后碎片混合物的含水量少于3％)。

d、将步骤c取得的工业废PVC碎片与增塑剂和热稳定剂投入混合机内，搅拌8—10min，搅拌时温度不超过115度；

e、将步骤c取得的工业废PE、PU碎片及少量其他废塑料碎片和与无机填充剂、润滑剂和抗氧剂投入步骤d所述的混合机内与步骤d混合机内的混合物共同搅拌8—10min,搅拌时温度不超过115度；

f、将步骤e搅拌完成后的混合物加入挤出机进行混炼、破碎成为8-10mm碎块，是为了保证后续挤出成型板材的质量。

g、以步骤f取得的混合物碎块作为原料，送入挤出机内熔融、塑化、挤出的复合材料基板。

在上述几道步骤生产取得的复合材料基板，可通过下述步骤分别制成不同的复合材料板材成品，分如下三种情况：

①、在步骤g取得的复合材料基板的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网，通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应力、切边，形成复合材料板材成品。

②、参见图1：在步骤g取得的复合材料基板的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网，再在上下两玻璃纤维网表面上铺上一层厚度为0.5—1.0mm的塑料层，然后通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应边、切边，形成复合材料板材成品。

③、参见图2：在步骤g取得的复合材料基板的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网，再在上下两玻璃纤维网表面上铺上一层厚度为10um的装饰膜，然后通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应边、切边，形成复合材料板材成品。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化及使用范围，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种复合材料板材，其特征在于：是用如下重量百分比的物质制备而成的基板： 

工业废PVC、PE、PU料(60.0-69.0)％； 

增塑剂(3.4-7.0)％； 

热稳定剂(1.0-2.0)％； 

无机填充剂(26.0-29.0)％； 

润滑剂(0.5-1.0)％； 

抗氧剂(0.1-1.0)％。 

2.根据权利要求1所述的一种复合材料板材，其特征在于： 

增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯， 

热稳定剂是铅复盐或钙/锌复合剂， 

无机填充剂是轻质碳酸钙或重质碳酸钙， 

润滑剂是石蜡或聚乙烯蜡， 

抗氧剂是双酚A或抗氧剂264。 

3.如权利要求1所述的一种复合材料板材的制作方法，其特征在于：包括如下步骤： 

①、工业废PVC、PE、PU料的预处理: 

a、将工业废PVC、PE、PU塑料中的沙石和泥土除去； 

b、将工业废PVC、PE、PU塑料中的铁除去； 

c、将工业废PVC、PE、PU塑料分别破碎形成5-8mm碎片； 

②、工业废PVC、PE、PU料的混合、混炼、造粒： 

d、将步骤c取得的工业废PVC料碎片与增塑剂和热稳定剂投入混合机内， 搅拌8—10min，搅拌时温度不超过115度； 

e、将步骤c取得的工业废PU、PE料碎片与无机填充剂、润滑剂和抗氧剂投入步骤d所述的混合机内与步骤d混合机内的混合物共同搅拌8—10min,搅拌时温度不超过115度； 

f、将步骤e搅拌完成后的混合物送入挤出机进行混炼、破碎造粒成10—15mm的碎块； 

③、工业废PVC、PE、PU料的熔融、塑化、挤出成型： 

g、以步骤f取得的塑料碎块作为原料，送入挤出机内熔融、塑化挤出的复合材料基板(1)。 

4.根据权利要求3所述的一种复合材料板材的制作方法，其特征在于：还包括如下步骤： 

h、在步骤g取得的复合材料基板(1)的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网(2)，通过三辊轮机进行冷却定型、红外线消除内应力、切边，形成复合材料板材成品。 

5.根据权利要求3所述的一种复合材料板材的制作方法，其特征在于： 

i、在步骤g取得的复合材料基板(1)的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网(2)，再在上下两玻璃纤维网表面上铺上一层厚度为0.5—1.0mm的塑料层(3)，然后通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应边、切边，形成复合材料板材成品。 

6.根据权利要求3所述的一种复合材料板材的制作方法，其特征在于： 

j、在步骤g取得的复合材料基板(1)的上下表面分别铺上一层玻璃纤维网(2)，再在上下两玻璃纤维网表面上铺上一层厚度为10μm的装饰膜(4)， 然后通过三辊机进行冷却定型、红外线消除内应边、切边，形成复合材料板材成品。 

7.一种复合材料板材，其特征在于：是用如下重量百分比的物质制备而成的基板： 

工业废PVC、PE、PU料(35.2-52.6)％； 

木粉(25.0-30.0)％ 

增塑剂(3.4-7.0)％； 

热稳定剂(1.0-2.0)％； 

无机填充剂(15.0-18.0)％； 

内外润滑剂(0.8-1.8)％； 

偶联剂(1.0-3.0)％ 

交联剂(1.0-2.0)％ 

抗氧剂(0.2-1.0)％ 。

8.根据权利要求7所述的一种复合材料板材，其特征在于： 

木粉是竹粉或木粉， 

增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯， 

热稳定剂是铅复盐或钙/锌复合剂， 

无机填充剂是轻质碳酸钙或重质碳酸钙， 

内外润滑剂是酸脂酸丁酯或硬脂酸或石蜡或聚乙烯蜡， 

交联剂是过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰， 

偶联剂是钛酸酯或硅烷偶联剂， 

抗氧剂是双酚A或抗氧剂264。 

9.如权利要求7所述的一种复合材料板材的制作方法，其特征在于：包括如下步骤： 

①、工业废PVC、PE、PU料的预处理: 

a1、将工业废PVC、PE、PU塑料中的沙石和泥土除去； 

b1、将工业废PVC、PE、PU塑料中的铁除去； 

c1、将工业废PVC、PE、PU塑料分别破碎形成5-8mm碎片； 

d1、将步骤c1取得的工业废边角PU、PE料碎片与热稳定剂、交联剂、偶联剂、木粉投入高速混合机中在100-130度温度下混合搅拌20-30min，制得共混料I； 

e1、将步骤d1取得的共混料I与工业废PVC碎片、增塑剂投入混合机内搅拌8-10min，搅拌温度不超过115度，制得混合料II； 

②、工业废PVC、PE、PU料的混合、混炼、造粒： 

e2、将步骤e1取得的混合料II与润滑剂、无机填充剂、抗氧剂投入步骤e1所述的混合机内与步骤e1混合机内的混合物共同搅拌8-10min，搅拌温度不超过115度； 

f1、将步骤e2搅拌完成后的混合物送入挤出机进行混炼、破碎造粒成10—15mm的碎块； 

③、工业废PVC、PE、PU料的熔融、塑化、挤出成型： 

g1、以步骤f1取得的塑料碎块作为原料，送入挤出机内熔融、塑化挤出的复合材料基板(1)。 

10.根据权利要求9所述的一种复合材料板材的制作方法，其特征在于：还包括如下步骤： 

h1、在步骤g1取得的复合材料基板的上下表面分别铺上一层厚度为10μm的装饰膜(4)，通过三辊轮机进行冷却定型、红外线消除内应力、切边，形成复合材料板材成品。 

11.一种复合材料板材成品，包括基板，其特征在于：所述基板(1)的两表面均设有玻璃纤维网(2)，所述基板的两表面的玻璃纤维网的外表面均设有塑料层(3)或均铺设有装饰膜(4)。 

12.根据权利要求13所述的一种复合材料板材成品，其特征在于：所述的塑料层是由工业废PVC或PE塑料制成，塑料层的厚度为0.5—1mm，所述的装饰膜由PVC或PE料制作形成，装饰膜的厚度为10μm。