CN104672939A - 一种抗静电耐老化塑木复合材料板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种塑木复合材料板材及其制备方法。所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材，由包括以下重量份的组分制成：木粉100份，塑料粒子35-55份，润滑剂3-6份，抗氧剂8-14份，光稳定剂5-10份，抗静电剂3-6份，马来酸酐接枝塑料粒子9-15份，金属粒子2-5份。本发明制备的抗静电耐老化塑木复合材料板材塑料、木材用量少，可重复再生，环境友好；模量高，刚性大，抗蠕变，不发生翘曲变形；抗静电效果佳。该板材除了与传统塑木板材一样广泛应用于公园、球场、市政等场合，用作露天桌椅、板凳、野餐桌、花箱、护栏、指示牌等产品外，更可在化工、石油等特殊环境中使用。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种塑木复合材料板材及其制备方法。
背景技术
塑木复合材料是利用热塑性塑料，包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及它们的共聚物等作为基体材料，用木粉、稻壳、麦秸、玉米杆、花生壳等废弃天然纤维作增强相，再加入少量的化学添加剂和填料，通过一定的加工工艺制作的一种复合材料。它兼备热塑性聚合物和木材的主要优点，具有防腐、防潮、防虫蛀、尺寸稳定性高、不开裂、不翘曲等优点，可广泛用作户外地板、泳池包边、花箱、树池、篱笆、垃圾桶、遮阳板、座凳、椅条、靠背条、休闲桌面、指示牌、宣传栏、横梁、码头铺板、水上通道、扶手、护栏、栅栏、隔断、花架走廊、户外凉亭、露天平台、浴室板、门窗框套、吸音板、顶板等。但虽则如此，塑木复合材料在使用过程中也存在一些明显不足，如长期使用，特别是露天使用时，在光、氧作用下容易发生开裂、褪色等老化现象，从而缩短了其使用寿命、限定了其使用范围，另外，塑木复合材料在特殊环境下使用过程中也存在一些明显不足，如在石油化工区域使用时，往往需要所用板材或其制品具有一定的防静电性能，以免产生静电火花，严重情况下甚至可能发生爆炸。所以，对传统塑木复合材料进行改性，改善其耐老化性和抗静电性就十分必要。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种抗静电耐老化塑木复合材料板材及其制备方。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种抗静电耐老化塑木复合材料板材，由包括以下重量份数的原料制成：
优选的，所述的塑料粒子为40-50重量份；
优选的，所述的马来酸酐接枝塑料粒子为10-14重量份；
优选的，所述的润滑剂为4-5重量份；
优选的，所述的抗氧剂为9-13重量份；
优选的，所述的光稳定剂为6-9重量份；
优选的，所述的抗静电剂为4-5重量份；
优选的，所述的金属粒子为3-4重量份。
所述的木粉粒径为50-120目。
所述的塑料粒子选自聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯中的一种。
所述的马来酸酐接枝塑料粒子选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚苯乙烯。
马来酸酐接枝塑料粒子中塑料的种类与塑料粒子的种类一致，即塑料粒子为聚乙烯时，选用马来酸酐接枝聚乙烯；塑料粒子为聚丙烯时，选用马来酸酐接枝聚丙烯；塑料粒子为聚苯乙烯时，选用马来酸酐接枝聚苯乙烯。
所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锂或硬脂酸锌中的一种或一种以上。
所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂DLTP或抗氧剂CA中的一种或一种以上。
所述的光稳定剂选自水杨酸-4-叔丁基苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基三苯甲酮中的一种或一种以上。
所述的抗静电剂选自导电乙炔炭黑、乙二醇月桂酸酰胺、钠磺酸盐、抗静电剂SN、抗静电剂HK或抗静电剂HZ-1。
所述的金属颗粒选自铜粉或铁粉，粒径为325目。
一种上述抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）按重量份称取原料：木粉100份，塑料粒子35-55份，润滑剂3-6份，抗氧剂8-14份，光稳定剂5-10份，抗静电剂3-6份，马来酸酐接枝塑料粒子9-15份，金属粒子2-5份；
（2）将步骤（1）称取的木粉、塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、抗氧剂、光稳定剂及抗静电剂加入混合机中混合均匀；
（3）将步骤（2）中得到的混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出后，冷却切粒得到塑木复合材料粒料；
（4）将上述塑木复合材料粒料、金属粒子和润滑剂加入混合机中混合均匀；
（5）将步骤（4）中得到的混合料加入挤出机中，熔融共混，通过模头挤出成型制得所述抗静电耐老化塑木复合材料板材。
所述的步骤（3）中熔融挤出的温度为挤出机筒温度155-200℃，模头温度165-205℃；
所述的步骤（5）中所述的熔融共混的温度为挤出机机筒温度160-200℃，模头温度170-210℃；
所述的步骤（2）和步骤（4）中的混合时间为10-20min，混合速度55-85r/min。
本发明的一种抗静电耐老化塑木复合材料板材，具有以下有益效果：
（1）生产制造方便，传统的塑木复合材料生产工艺无需改进即可用于其生产及加工制作，生产过程中机械化程度较高，所需劳动力较少，生产成本低。
（2）本发明提供的抗静电塑木复合材料板材和普通塑料板材相比，塑料用量减小，对环境更加友好，模量更高，刚性更大，更加抗蠕变，不容易发生翘曲变形，同时可对木粉等工农业边角料进行废物利用，降低产品原料成本，抗静电效果佳。
（3）另外，本发明提供的抗静电耐老化塑木复合材料板材和普通木材板材相比，木材使用量少，可减少木材的砍伐量，有利于水土保持、空气净化及环境保护，不会象木材板材那样易开裂、虫蛀、翘曲变形等，无需进行抗静电处理,使用过程中不会产生静电。
（4）和其它塑木复合材料板材相比，具有强度高、耐紫外光及氧气老化程度更高、不褪色、不腐烂等特点，使用寿命更长。
因而，本发明可广泛应用于公园、球场、市政、船坞码头等场合，用作露天桌椅、板凳、野餐桌、花箱、护栏、指示牌等，更因为其拥有优越的抗静电性能可用在石油和化工类等特殊场所。
具体实施方式
以下采用实施例具体说明本发明的一种抗静电耐老化塑木复合材料板材及其制备方法。实施例1
本发明一种抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉（50目）、塑料粒子（聚乙烯）、马来酸酐接枝（聚乙烯）塑料粒子、抗氧剂（抗氧剂1010）、光稳定剂（水杨酸-4-叔丁基苯酯）及抗静电剂（导电乙炔炭黑）加入混合机中混合10min，混合速度55r/min；
（3）、将上述混合料通过双螺杆挤出机挤出后，冷却破碎得到塑木复合材料粒料，挤出温度155℃，模头温度165℃；
（4）将上述塑木复合材料粒料、铜粉、润滑剂（硬脂酸锌）加入混合机中混合10min，混合速度55r/min；
（5）、采用挤出机将步骤（4）的混合料进行熔融共混并挤出成型，挤出机机筒温度160℃，模头温度170℃，即完成。
实施例2
本发明一种抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉（60目）、塑料粒子（聚丙烯）、马来酸酐接枝（聚丙烯）塑料粒子、抗氧剂（抗氧剂DLTP）、光稳定剂（2-羟基-4-正辛氧基三苯甲酮）及抗静电剂（钠磺酸盐）加入混合机中混合15min，混合速度60r/min；
（3）、将上述混合料通过双螺杆挤出机挤出后，冷却破碎得到塑木复合材料粒料，挤出温度160℃，模头温度170℃；
（4）将上述塑木复合材料粒料、铜粉、润滑剂（硬脂酸锌）加入混合机中混合16min，混合速度60r/min；
（5）、采用挤出机将步骤（4）的混合料进行熔融共混并挤出成型，挤出机机筒温度170℃，模头温度175℃，即完成。
实施例3
本发明一种抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉（70目）、塑料粒子（聚苯乙烯）、马来酸酐接枝（聚苯乙烯）塑料粒子、抗氧剂（抗氧剂CA）、光稳定剂（2-羟基-4-正辛氧基三苯甲酮）及抗静电剂（乙二醇月桂酸酰胺）加入混合机中混合17min，混合速度70r/min；
（3）、将上述混合料通过双螺杆挤出机挤出后，冷却破碎得到塑木复合材料粒料，挤出温度190℃，模头温度205℃；
（4）将上述塑木复合材料粒料、铁粉、润滑剂（硬脂酸）加入混合机中混合18min，混合速度70r/min；
（5）、采用挤出机将步骤（4）的混合料进行熔融共混并挤出成型，挤出机机筒温度190℃，模头温度210℃，即完成。
实施例4
本发明一种抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉（80目）、塑料粒子（聚苯乙烯）、马来酸酐接枝（聚苯乙烯）塑料粒子、抗氧剂（抗氧剂1010）、光稳定剂（2-羟基-4-正辛氧基三苯甲酮）及抗静电剂（乙二醇月桂酸酰胺）加入混合机中混合19min，混合速度75r/min；
（3）、将上述混合料通过双螺杆挤出机挤出后，冷却破碎得到塑木复合材料粒料，挤出温度190℃，模头温度205℃；
（4）将上述塑木复合材料粒料、铜粉、润滑剂（硬脂酸锌）加入混合机中混合20min，混合速度75r/min；
（5）、采用挤出机将步骤（4）的混合料进行熔融共混并挤出成型，挤出机机筒温度190℃，模头温度210℃，即完成。
实施例5
本发明一种抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉（100目）、塑料粒子（聚苯乙烯）、马来酸酐接枝（聚苯乙烯）塑料粒子、抗氧剂（抗氧剂DLTP）、光稳定剂（水杨酸-4-叔丁基苯酯）及抗静电剂（抗静电剂HK）加入混合机中混合20min，混合速度85r/min；
（3）、将上述混合料通过双螺杆挤出机挤出后，冷却破碎得到塑木复合材料粒料，挤出温度200℃，模头温度205℃；
（4）将上述塑木复合材料粒料、铜粉、润滑剂（硬脂酸锂）加入混合机中混合20min，混合速度85r/min；
（5）、采用挤出机将步骤（4）的混合料进行熔融共混并挤出成型，挤出机机筒温度200℃，模头温度210℃，即完成。
实施例6
本发明一种抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉（110目）、塑料粒子（聚丙烯）、马来酸酐接枝（聚丙烯）塑料粒子、抗氧剂（抗氧剂1010）、光稳定剂（水杨酸-4-叔丁基苯酯）及抗静电剂（抗静电剂SN）加入混合机中混合15min，混合速度65r/min；
（3）、将上述混合料通过双螺杆挤出机挤出后，冷却破碎得到塑木复合材料粒料，挤出温度160℃，模头温度170℃；
（4）将上述塑木复合材料粒料、铁粉、润滑剂（硬脂酸锌）加入混合机中混合16min，混合速度65r/min；
（5）、采用挤出机将步骤（4）的混合料进行熔融共混并挤出成型，挤出机机筒温度170℃，模头温度175℃，即完成。
实施例7
本发明一种抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉（50目）、塑料粒子（聚乙烯）、马来酸酐接枝（聚乙烯）塑料粒子、抗氧剂（抗氧剂1010）、光稳定剂（水杨酸-4-叔丁基苯酯）及抗静电剂（导电乙炔炭黑）加入混合机中混合12min，混合速度80r/min；
（3）、将上述混合料通过双螺杆挤出机挤出后，冷却破碎得到塑木复合材料粒料，挤出温度155℃，模头温度170℃；
（4）将上述塑木复合材料粒料、铜粉、润滑剂（硬脂酸锌）加入混合机中混合13min，混合速度80r/min；
（5）、采用挤出机将步骤（4）的混合料进行熔融共混并挤出成型，挤出机机筒温度160℃，模头温度175℃，即完成。
以下通过检测证明本发明实施例1的抗静电耐老化塑木复合材料板材的效果，其检测结果如下：
静曲强度：28.5MPa，静曲模量：1.78Gpa，表面电阻率：1.6×109Ω；
90℃下热氧老化3000h，静曲强度保持率：90.3%，静曲模量保持率：91.2%，无粉化、开裂等现象；
紫外光老化2000h，静曲强度保持率：89.6%，静曲模量保持率：93.4%，无粉化、开裂等现象。
以下通过检测证明本发明实施例2的抗静电耐老化塑木复合材料板材的效果，其检测结果如下：
静曲强度：30.5MPa，静曲模量：1.89Gpa，表面电阻率：1.71×109Ω；
90℃下热氧老化3000h，静曲强度保持率：913%，静曲模量保持率：91.5%，无粉化、开裂等现象；
紫外光老化2000h，静曲强度保持率：90.6%，静曲模量保持率：93.8%，无粉化、开裂等现象。
以下通过检测证明本发明实施例3的抗静电耐老化塑木复合材料板材的效果，其检测结果如下：
静曲强度：31.3MPa，静曲模量：1.91Gpa，表面电阻率：1.75×109Ω；
90℃下热氧老化3000h，静曲强度保持率：91.7%，静曲模量保持率：91.9%，无粉化、开裂等现象；
紫外光老化2000h，静曲强度保持率：91.9%，静曲模量保持率：94..1%，无粉化、开裂等现象。
上述结果表明，本发明实施例1实施例2实施例3静曲强度和静曲模量，检测值超过中华人民共和国林业行业标准LY/T1613-2004的要求。本发明提供的板材除具有传统塑木复合材料板可回收、可再生、较高的力学性能等特点外，还同时具有抗静电、耐老化、不腐烂等特点。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗静电耐老化塑木复合材料板材，其特征在于：由包括以下重量份数的原料制成：
2.根据权利要求1所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材，其特征在于：所述的塑料粒子为40-50重量份；
或所述的马来酸酐接枝塑料粒子为10-14重量份；
或所述的润滑剂为4-5重量份；
或所述的抗氧剂为9-13重量份；
或所述的光稳定剂为6-9重量份；
或所述的抗静电剂为4-5重量份；
或所述的金属粒子为3-4重量份。
3.根据权利要求1所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材，其特征在于：所述的木粉粒径为50-120目；
或所述的塑料粒子选自聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯；
或所述的马来酸酐接枝塑料粒子选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚苯乙烯。
4.根据权利要求3所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材，其特征在于：所述的马来酸酐接枝塑料粒子中塑料的种类与塑料粒子的种类一致。
5.根据权利要求1所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锂或硬脂酸锌中的一种或一种以上；
或所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂DLTP或抗氧剂CA中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材，其特征在于：所述的光稳定剂选自水杨酸-4-叔丁基苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基三苯甲酮中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材，其特征在于：所述的抗静电剂选自导电乙炔炭黑、乙二醇月桂酸酰胺、钠磺酸盐、抗静电剂SN、抗静电剂HK或抗静电剂HZ-1。
8.根据权利要求1所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材，其特征在于：所述的金属颗粒选自铜粉或铁粉，优选粒径为325目。
9.一种权利要求1-8中任一所述的抗静电耐老化塑木复合材料板材的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）按重量份称取原料：木粉100份，塑料粒子35-55份，润滑剂3-6份，抗氧剂8-14份，光稳定剂5-10份，抗静电剂3-6份，马来酸酐接枝塑料粒子9-15份，金属粒子2-5份；
（2）将步骤（1）称取的木粉、塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、抗氧剂、光稳定剂及抗静电剂加入混合机中混合均匀；
（3）将步骤（2）中得到的混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出后，冷却切粒得到塑木复合材料粒料；
（4）将上述塑木复合材料粒料、金属粒子和润滑剂加入混合机中混合均匀；
（5）将步骤（4）中得到的混合料加入挤出机中，熔融共混，通过模头挤出成型制得所述抗静电耐老化塑木复合材料板材。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）中熔融挤出的温度为挤出机筒温度155-200℃，模头温度165-205℃；
或所述的步骤（5）中所述的熔融共混的温度为挤出机机筒温度160-200℃，模头温度170-210℃；
或所述的步骤（2）和步骤（4）中的混合时间为10-20min，混合速度55-85r/min。
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