CN104672941A - 一种耐高低温铝塑木共挤复合型材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高低温铝塑木共挤复合型材,由铝芯和以共挤成型方式包覆在铝芯外表面的塑木外层组成,塑木外层由以下组分按质量百分含量组成:EVA和EAA的混合物:2-7%,耐寒剂M711:1-3%,木粉:40-50%抗,氧剂2246:0.2-0.5%,光稳定剂GW-540:0.2-0.5%,色粉:2-3%,润滑剂:1-3%,膨润土:3-10%,低密度聚乙烯:余量。本发明解决现有产品在温差较大地区出现的塑木外层脱离铝芯和塑木外层开裂的问题,同时也提高了现有型材抗紫外和机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝塑木共挤复合型材,具体涉及一种耐高低温铝塑木共挤复合型材及其制备方法。
背景技术
铝塑木复合型材是铝芯与塑木紧密复合为一体的复合型材,其型材制作是将塑木复合在铝芯表面上,达到内金属与外塑木结合为一体。这种型材把金属和塑木融为一体,同时兼容了金属的高强度和塑木的保温和抗紫外等优点,在建筑材料,包括装饰装修及结构装修领域占据着十分重要的地位。
但因为两种材料的线性热膨胀系数相差很大,在温度降低的情况下,塑木部分的变化量比铝合金部分大,铝芯断面处会突出于塑木,在组装时需要先用钻铣床(专用设备)将型材端头外的铝芯铣去一部分,将外层包覆的塑木层留下,但是另一种因为材料的线性热膨胀系数不同导致的塑木层开裂的问题不能通过组装工艺解决问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足,提供一种耐高低温铝塑木共挤复合型材,解决现有产品在温差较大地区出现的塑木外层脱离铝芯和塑木外层开裂的问题,同时也提高了现有型材抗紫外和机械性能。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种耐高低温铝塑木共挤复合型材,由铝芯和以共挤成型方式包覆在铝芯外表面的塑木外层组成,所述的塑木外层由以下组分按质量百分含量组成:
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)的混合物:2-7%,
耐寒剂M711:1-3%,
木粉:40-50%,
抗氧剂2246:0.2-0.5%,
光稳定剂GW-540:0.2-0.5%,
色粉:2-3%,
润滑剂:1-3%,
膨润土:3-10%,
低密度聚乙烯:余量。
优选的,所述塑木外层的材料由以下组分按质量百分含量组成:
低密度聚乙烯:35%,
EVA和EAA的混合物:6%,
耐寒剂M711:2%,
木粉:45%,
抗氧剂2246:0.3%,
光稳定剂GW-540:0.3%,
色粉:2.4%,
润滑剂:2%,
膨润土:7%,
所述的耐寒剂M711主要成分是甲基丙烯酸甲酯-丁二稀-苯乙烯(MBS)核-壳型抗冲击改性剂,MBS中心的橡胶和可以使本发明产品具有良好的抗冲击性,增强产品在低温条件下的韧性和抗冲击性的作用。同时还能与低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物协同作用,使产品的塑木外层的线性热膨胀系数使和铝芯的线性热膨胀系数较现有技术更加接近。
所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物的混合物质量比为:
乙烯-醋酸乙烯共聚物:乙烯-丙烯酸共聚物=2:1。
所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为40%~70%,所述的乙烯-丙烯酸共聚物中的丙烯酸含量为50%-70%。将所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)混合后引入本发明的塑木外层配方中并优化其用量,两者共同作用增强了塑木外层和铝芯之间的粘结性和耐环境开裂应力,使塑木外层对铝芯的附着力有很大的提高,并且添加量较少。同时改善了塑木外层材料在共挤工艺中的的流动性,同时提高了塑木外层的抗冲击性和硬度等机械性能。
所述的抗氧剂2246、光稳定剂GW-540和色粉(氧化铁黄、氧化铁红、钛白粉,碳黑中的一种或几种)的组合体系改性低密度聚乙烯基塑木,使产品在与使用现有的任一组合时相比具有更优良的光稳定性能。色粉的作用是使产品的外观效果更好,并具有天然木质纹路,可根据环境对产品颜色的需求选择。
所述的木粉的粒径为80-120目,使产品更接近实木外观,降低产品的重量,使其应用范围更广。
所述的润滑剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡、EBS、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸盐中的一种或几种。所述的膨润土和润滑剂协同作用增加流动性,同时增加木粉和其他成分的相容性。
所述的塑木外层为3-5mm。
所述的铝塑木共挤复合型材制备方法为:
a.塑木外层材料的制备:将各组分均匀混合后,经双螺杆挤出机造粒,螺杆直径为φ73.4mm,主机长径比为L/D=40:1,加工温度为160-190℃。
b.共挤成型:预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,步骤a造粒得到的的塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为65/132mm或80/156mm,加工温度为150-180℃,转速为15-35rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
本发明取得的有益效果在于:
1.通常情况下塑木复合材料的线性热膨胀系数为7.0-8.5ⅹ10-5mm/mm℃,铝合金的热膨胀系数为1.881-2.360×10-5℃-1,塑木复合材料不适合做铝塑木型材的外层使用。发明人在长期的研究中发现,上塑木外层的原料组分的协同作用,不仅使铝塑木共挤产品具有良好的机械性能,更加使塑木外层具有更加接近铝芯的线性热膨胀系数,解决了现有产品在温差较大地区出现塑木外层开裂现象的问题。
2.本发明在塑木外层原料配方中引入少量EVA和EAA的混合物,提高了塑木外层对钢芯的附着力,防止塑木外层脱离铝芯。
3.本发明采用的共挤出工艺制得的铝塑木复合型材两层结合更紧密,具有简单环保,形状和尺寸更加稳定的优点。制备方法是根据各原料组分的特点对共挤工艺中各参数优化而得,保证了产品达到本发明所追寻的技术效果,实际应用价值更高,适用范围更广。
具体实施方式
为了更详细地说明本发明,给出下述制备实施例,但本发明的范围并不局限于此。
实施例1:
(1)塑木外层材料的制备:
低密度聚乙烯:35%,
EVA(醋酸乙烯含量:40%)和EAA(丙烯酸含量:50%)的混合物(重量比2:1):6%,
耐寒剂M711:2%,
木粉(100目):45%,
抗氧剂2246:0.3%,
光稳定剂GW-540:0.3%,
氧化铁红:2.4%,
马来酸酐接枝聚乙烯蜡:2%,
膨润土:7%,
各组分混合均匀后,经双螺杆挤出机造粒,螺杆直径为φ73.4mm,主机长径比为L/D=40:1,加工温度为160℃。
(2)共挤成型:预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,经步骤(1)造粒的塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为65/132mm,加工温度为180℃,转速为15rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
实施例2:
(1)塑木外层材料的制备:
低密度聚乙烯:50.6%,
EVA(醋酸乙烯含量:50%)和EAA(丙烯酸含量:60%)的混合物(重量比1:2):2%,
耐寒剂M711:1%,
木粉(80目):40%,
抗氧剂2246:0.2%,
光稳定剂GW-540:0.2%,
氧化铁黄和碳黑:2%,
硬脂酸盐:1%,
膨润土:3%,
各组分混合均匀后,经双螺杆挤出机造粒,螺杆直径为φ73.4mm,主机长径比为L/D=40:1,加工温度为170℃。
(2)共挤成型:预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,经步骤(1)造粒的塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为80/156mm,加工温度为178℃,转速为23rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
实施例3:
(1)塑木外层材料的制备:
低密度聚乙烯:40.5%,
EVA(醋酸乙烯含量:60%)和EAA(丙烯酸含量:70%)的混合物(重量比1.5:1):5%,
耐寒剂M711:2.5%,
木粉(120目):42%,
抗氧剂2246:0.5%,
光稳定剂GW-540:0.5%,
氧化铁红和钛白粉和碳黑:2.4%,
马来酸酐接枝聚乙烯蜡:2.6%,
膨润土:4%,
各组分混合均匀后,经双螺杆挤出机造粒,螺杆直径为φ73.4mm,主机长径比为L/D=40:1,加工温度为180℃。
(2)共挤成型:预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,经步骤(1)造粒的塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为80/156mm,加工温度为175℃,转速为31rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
实施例4:
(1)塑木外层材料的制备:
低密度聚乙烯:35.3%,
EVA(醋酸乙烯含量:70%)和EAA(丙烯酸含量:55%)的混合物(重量比1.3:1):3%,
耐寒剂M711:2.7%,
木粉(100目):47%,
抗氧剂2246:0.5%,
光稳定剂GW-540:0.5%,
氧化铁红和碳黑:2.5%,
EBS和硬脂酸盐:2.5%,
膨润土:6%,
各组分混合均匀后,经双螺杆挤出机造粒,螺杆直径为φ73.4mm,主机长径比为L/D=40:1,加工温度为186℃。
(2)共挤成型:预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,经步骤(1)造粒的塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为80/156mm,加工温度为170℃,转速为28rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
实施例5:
(1)塑木外层材料的制备:
低密度聚乙烯:38.8%,
EVA(醋酸乙烯含量:55%)和EAA(丙烯酸含量:65%)的混合物(重量比1:1):4%,
耐寒剂M711:2.2%,
木粉(80目):44%,
抗氧剂2246:0.5%,
光稳定剂GW-540:0.5%,
氧化铁黄和钛白粉和碳黑:2%,
EBS:3%,
膨润土:5%,
各组分混合均匀后,经双螺杆挤出机造粒,螺杆直径为φ73.4mm,主机长径比为L/D=40:1,加工温度为190℃。
(2)共挤成型:预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,经步骤(1)造粒的塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为65/132mm,加工温度为160℃,转速为35rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
实施例6:
(1)塑木外层材料的制备:
低密度聚乙烯:50.6%,
EVA(醋酸乙烯含量:56%)和EAA(丙烯酸含量:63%)的混合物(重量比1:1.5):2%,
耐寒剂M711:1%,
木粉(120目):40%,
抗氧剂2246:0.2%,
光稳定剂GW-540:0.2%,
氧化铁红和碳黑:2%,
氧化聚乙烯蜡:1%,
膨润土:3%,
各组分混合均匀后,经双螺杆挤出机造粒,螺杆直径为φ73.4mm,主机长径比为L/D=40:1,加工温度为175℃。
(2)共挤成型:预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,经步骤(1)造粒的塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为80/156mm,加工温度为150℃,转速为32rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
对比例1:
本对比例提供一种现有的铝塑木复合材料的塑木外层,由如下原料及质量百分比组成:
聚丙烯塑料:60%,
木粉:20%,
磁粉:15%,
聚乙烯接枝马来酸酐:2%,
邻苯二甲酸二辛酯:1%。
将以上各组分混合均匀后,经双螺杆挤出机造粒后备用;预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,将塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为80/156mm,加工温度为170℃,转速为20pm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
对比例2
本对比例提供一种现有的铝塑木复合材料的塑木外层,由如下原料及质量百分比组成:
低压聚乙烯:40%
聚丙烯:20%
乙烯-丙烯酸共聚物:20%
纳米氧化锌:10%
高岭土:8%
抗氧剂:0.2%
光稳定剂:0.3%
色粉:1%
防霉剂:0.5%
将以上各组分混合均匀后,经双螺杆挤出机造粒后备用;预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,将塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为80/156mm,加工温度为165℃,转速为20rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
取实施例1-6和对比例1-2制得的铝塑木共挤复合型材进行性能测试,结果如下表:
结果表明:本发明实施例中制得的铝塑木共挤复合型材可视面铝衬与塑料之间无明显分离现象,大幅度提升产品的耐高低温性能和有效保证产品的可靠性,是目前门窗、墙板和地板等建筑材料的优选用材。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制,但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种耐高低温铝塑木共挤复合型材,由铝芯和以共挤成型方式包覆在铝芯外表面的塑木外层组成,其特征在于,所述的塑木外层由以下组分按质量百分含量组成:
乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物的混合物:2-7%,
耐寒剂M711:1-3%,
木粉:40-50%,
抗氧剂2246:0.2-0.5%,
光稳定剂GW-540:0.2-0.5%,
色粉:2-3%,
润滑剂:1-3%,
膨润土:3-10%,
低密度聚乙烯:余量。
2.如权利要求1所述的耐高低温铝塑木共挤复合型材,其特征在于,所述的塑木外层由以下组分按质量百分含量组成:
低密度聚乙烯:35%,
乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物的混合物:6%,
耐寒剂M711:2%,
木粉:45%,
抗氧剂2246:0.3%,
光稳定剂GW-540:0.3%,
色粉:2.4%,
润滑剂:2%,
膨润土:7%。
3.如权利要求1或2所述的耐高低温铝塑木共挤复合型材,其特征在于,所述的乙烯- 醋酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物的混合物质量比为:
乙烯-醋酸乙烯共聚物:乙烯-丙烯酸共聚物=2:1。
4.如权利要求1所述的耐高低温铝塑木共挤复合型材,其特征在于,所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为40%~70%,所述的乙烯-丙烯酸共聚物中的丙烯酸含量为50%-70%。
5.如权利要求1所述的耐高低温铝塑木共挤复合型材,其特征在于,所述色粉为氧化铁黄、氧化铁红、钛白粉,碳黑中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的耐高低温铝塑木共挤复合型材,其特征在于,所述的木粉的粒径为80-120目。
7.如权利要求1所述的耐高低温铝塑木共挤复合型材,其特征在于,所述的润滑剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡、EBS、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸盐中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的耐高低温铝塑木共挤复合型材的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
a.塑木外层的制备:将权利要求1中各组分均匀混合后,经双螺杆挤出机造粒,螺杆直径为φ73.4mm,主机长径比为L/D=40:1,加工温度为160-190℃;
b.共挤成型:预热120℃的铝型材经牵引机匀速通过共挤模具,经步骤a造粒的塑木颗粒在锥形双螺杆挤出机挤出到共挤模具包覆在铝芯外层,锥形双螺杆挤出机螺杆直径小头/大头为65/132mm或80/156mm,加工温度为150-180℃,转速为15-35rpm,铝芯和塑木通过共挤模具后形成牢固的铝塑木共挤型材,经水箱冷却后切割成产品。
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