CN104746844A - 一种共挤高分子复合材料耐磨地板及其制备方法 - Google Patents

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薛平
张志平
贾明印
吴天致
高小磊
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Abstract

本发明涉及一种共挤高分子复合材料耐磨地板及制备方法，该地板由表层和芯层组成。表层位于芯层的上表面和两侧的上半部分，表层的厚度设计为1.5-2.0mm。表层和芯层通过共挤复合一次性连续成型。表层材料由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚乙烯蜡和无机着色剂组成，芯层材料由废旧聚乙烯、木粉、粉煤灰、发泡成核剂、发泡剂、交联剂、助发泡剂、聚乙烯蜡组成。本发明的复合地板具有轻质、高强、耐磨、抗老化及成本低的显著特点。

Description

一种共挤高分子复合材料耐磨地板及其制备方法
技术领域
本发明涉及用于市政、园林、户外装潢等材料技术领域，尤其涉及一种共挤高分子复合材料耐磨地板及其制备方法。
背景技术
目前市场上用于市政、园林、别墅户外地板、护栏、栅栏、亭台等通常是采用防腐木材、实木地板或木塑复合地板。防腐木、实木地板需要消耗大量的木材，且价格昂贵，虽其也具有耐磨等优点，但铺设使用后耐水性差，防腐性差，且易开裂、翘曲。木塑复合地板是采用木屑、废旧塑料经混合挤压而成。其虽具有防腐、防水等优点，但抗老化性差，易褪色，机械性能随老化逐渐降低，影响了其使用寿命。同时木塑复合地板还存在比木材比重大、原料及生产成本高和不耐磨损等缺点，导致木塑复合材料的户外应用并不是十分普及。有一种多层塑木复合材料板材，如专利CN103818072A，其表层由聚乙烯、改性木粉、马来酸酐接枝聚乙烯等组成，因所用塑料为普通聚乙烯，分子量低，不具有耐磨性和老化性，导致该板材表面耐磨性差、耐老化差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以废旧混杂塑料、木粉、粉煤灰为主要原料，同时在外表面包覆一层耐磨的超高分子量聚乙烯树脂的复合地板。该复合地板具有轻质、高强、耐磨、抗老化及成本低等显著优点。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种共挤高分子复合材料耐磨地板，包括表层和芯层，表层位于地板的上表面和两侧的上半部分，其中，表层为超高分子量聚乙烯耐磨表层，包括如下重量百分比的材料：粘均分子量为150-450万的超高分子量聚乙烯粉料95％、聚乙烯蜡1-2％、无机着色剂3-5％；芯层为废旧塑料发泡芯层，包括如下重量百分比的材料：废旧塑料40-45％、木粉5-10％、粉煤灰40-45％、发泡剂成核剂3-6％、发泡剂0.4-0.7％、交联剂0.2-0.5％、助发泡剂1-2％、聚乙烯蜡1-2％。
其中，表层的厚度为1.5-2.0mm。
其中，无机着色剂为氧化铁棕，发泡成核剂为超细活性碳酸钙，发泡剂为偶氮二甲酰胺，交联剂为DCP，助发泡剂为ZnO。
其中，表层和芯层通过共挤复合一次性连续成型。
本发明还提供了上述共挤高分子复合材料耐磨地板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将表层原料按比例称取后加入到高速混合机，高速混合7-10min后，排放到表层贮料仓，经弹簧上料器自动上料至表层加工用Φ45型超高分子量聚乙烯专用单螺杆挤出机的加料斗中；
(2)将芯层原料按比例称取后加入到高速混合机中高速混合10-15min，控制混合温度不超过110℃，然后排放到冷却混合机中进行冷却混合至40℃以下，最后排放到芯层贮料仓；
(3)共混好的表层原料和芯层原料分别通过Φ45型单螺杆挤出机和SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机熔融塑化，塑化后的表层原料和芯层原料由模具分配器分配后通过共挤板材模具进行复合，芯层物料离模后发泡膨胀，表层不发泡，芯层和表层厚度可以通过共挤板材模具的模唇间隙进行调整；
(4)表层原料和芯层原料通过共挤板材模具复合后，通过定型台冷却定型，之后通过表面压花机和牵引机，最后通过自动定长切割装置定长切割，得到共挤高分子复合材料耐磨地板。
其中，步骤(3)中，表层原料加工用Φ45型单螺杆挤出机的温度设定为：固体输送段160℃、压缩段200℃、熔融段230℃、计量段210℃，芯层原料加工用SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机的温度设定为：固体输送段185℃、压缩段180℃、排气段175℃、计量段175℃、合流芯170℃；模具温度设定为：180℃。合流芯指锥形双螺杆挤出机的两根螺杆合到一起的流道。
与现有的木塑复合地板及制备技术相比，该技术具有以下显著优点：
(1)表层材料采用耐磨型超高分子量聚乙烯树脂，可有效提高复合地板的耐磨性与抗老化性，而且表层厚度可通过共挤复合工艺进行控制，从而可有效控制产品的使用寿命和产品的成本。
(2)芯层材料以废旧混杂塑料、粉煤灰和木粉为主要原料，尤其是工业废弃物粉煤灰的添加量可达到45％，变废为宝，实现资源的循环利用，并能有效降低产品成本；
(3)采用共挤复合工艺，芯层发泡，表层功能强化，既能有效降低密度，又能提高强度。
附图说明
图1为共挤高分子复合材料耐磨地板的结构示意图；
图2为共挤高分子复合材料耐磨地板制备工艺流程图。
其中：1-表层；2-芯层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
根据本发明的共挤高分子复合材料耐磨地板，表层1包括如下重量百分比的材料：粘均分子量为150-450万的超高分子量聚乙烯粉料95％、聚乙烯蜡1％、氧化铁棕4％；芯层2包括如下重量百分比的材料：废旧聚乙烯40％、木粉6％、粉煤灰45％、超细活性碳酸钙6％、偶氮二甲酰胺0.7％、DCP0.3％、Zn01％、聚乙烯蜡1％。
制备方法如下：
(1)将表层原料按比例称取后加入到高速混合机，高速混合7-10min后，排放到表层贮料仓，经弹簧上料器自动上料至表层加工用Φ45型超高分子量聚乙烯专用单螺杆挤出机的加料斗中；
(2)将芯层原料按比例称取后加入到高速混合机中高速混合15min，控制混合温度为110℃，然后排放到冷却混合机中进行冷却混合至40℃以下，最后排放到芯层贮料仓；
(3)共混好的表层原料和芯层原料分别通过Φ45型单螺杆挤出机和SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机熔融塑化，塑化后的表层原料和芯层原料由模具分配器分配后通过共挤板材模具进行复合，芯层物料离模后发泡膨胀，表层不发泡，芯层和表层厚度可以通过共挤板材模具的模唇间隙进行调整；表层原料加工用Φ45型单螺杆挤出机的温度设定为：固体输送段160℃、压缩段200℃、熔融段230℃、计量段210℃，芯层原料加工用SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机的温度设定为：固体输送段185℃、压缩段180℃、排气段175℃、计量段175℃、合流芯170℃；模具温度设定为：180℃。
(4)表层原料和芯层原料通过共挤板材模具复合后，通过定型台冷却定型，之后通过表面压花机和牵引机，最后通过自动定长切割装置定长切割，得到共挤高分子复合材料耐磨地板。
本实例制备出的共挤复合材料地板，表层厚度为1.5mm，密度为0.85g/cm3，弯曲破坏载荷为2800N，吸水率为0.5％，低温落锤冲击为-10℃无裂纹，表面耐磨达0.05(g/100r)。
实施例2
根据本发明的共挤高分子复合材料耐磨地板，表层1包括如下重量百分比的材料：粘均分子量为300-400万的超高分子量聚乙烯粉料95％、聚乙烯蜡2％、氧化铁棕3％；芯层2包括如下重量百分比的材料：废旧聚丙烯40％、木粉10％、粉煤灰40％、超细活性碳酸钙5％、偶氮二甲酰胺0.6％、DCP0.4％、Zn02％、聚乙烯蜡2％。
制备方法如下：
(1)将表层原料按比例称取后加入到高速混合机，高速混合7-10min后，排放到表层贮料仓，经弹簧上料器自动上料至表层加工用Φ45型超高分子量聚乙烯专用单螺杆挤出机的加料斗中；
(2)将芯层原料按比例称取后加入到高速混合机中高速混合12min，控制混合温度为110℃，然后排放到冷却混合机中进行冷却混合至40℃以下，最后排放到芯层贮料仓；
(3)共混好的表层原料和芯层原料分别通过Φ45型单螺杆挤出机和SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机熔融塑化，塑化后的表层原料和芯层原料由模具分配器分配后通过共挤板材模具进行复合，芯层物料离模后发泡膨胀，表层不发泡，芯层和表层厚度可以通过共挤板材模具的模唇间隙进行调整；表层原料加工用Φ45型单螺杆挤出机的温度设定为：固体输送段160℃、压缩段200℃、熔融段230℃、计量段210℃，芯层原料加工用SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机的温度设定为：固体输送段185℃、压缩段180℃、排气段175℃、计量段175℃、合流芯170℃；模具温度设定为：180℃。
(4)表层原料和芯层原料通过共挤板材模具复合后，通过定型台冷却定型，之后通过表面压花机和牵引机，最后通过自动定长切割装置定长切割，得到共挤高分子复合材料耐磨地板。
本实例制备出的共挤复合材料地板，表层厚度为2mm，密度为0.85g/cm3，弯曲破坏载荷为2600N，吸水率为0.7％，低温落锤冲击为-10℃无裂纹，表面耐磨达0.05(g/100r)。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从那一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，因此，与本发明的权利要求书相当的含有和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种共挤高分子复合材料耐磨地板，包括表层(1)和芯层(2)，表层位于芯层的上表面和两侧的上半部分，其特征在于，
表层为耐磨表层，包括如下重量百分比的材料：粘均分子量为150-450万的超高分子量聚乙烯粉料95％、聚乙烯蜡1-2％、无机着色剂3-5％；
芯层为发泡芯层，包括如下重量百分比的材料：废旧塑料40-45％、木粉5-10％、粉煤灰40-45％、发泡成核剂3-6％、发泡剂0.4-0.7％、交联剂0.2-0.5％、助发泡剂1-2％、聚乙烯蜡1-2％。
2.根据权利要求1所述的共挤高分子复合材料耐磨地板，其特征在于，表层的厚度为1.5-2.0mm。
3.根据权利要求1所述的共挤高分子复合材料耐磨地板，其特征在于，无机着色剂为氧化铁棕，发泡成核剂为超细活性碳酸钙，发泡剂为偶氮二甲酰胺，交联剂为DCP，助发泡剂为ZnO。
4.根据权利要求1所述的共挤高分子复合材料耐磨地板，其特征在于，表层和芯层通过共挤复合一次性连续成型。
5.根据权利要求1-4之一所述的共挤高分子复合材料耐磨地板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将表层原料按比例称取后加入到高速混合机，高速混合7-10min后，排放到表层贮料仓，经弹簧上料器自动上料至表层加工用Φ45型超高分子量聚乙烯专用单螺杆挤出机的加料斗中；
(2)将芯层原料按比例称取后加入到高速混合机中高速混合10-15min，控制混合温度不超过110℃，然后排放到冷却混合机中进行冷却混合至40℃以下，最后排放到芯层贮料仓；
(3)共混好的表层原料和芯层原料分别通过Φ45型单螺杆挤出机和SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机熔融塑化，塑化后的表层原料和芯层原料由模具分配器分配后通过共挤板材模具进行复合，芯层物料离模后发泡膨胀，表层不发泡，芯层和表层厚度可以通过共挤板材模具的模唇间隙进行调整；
(4)表层原料和芯层原料通过共挤板材模具复合后，通过定型台冷却定型，之后通过表面压花机和牵引机，最后通过自动定长切割装置定长切割，得到共挤高分子复合材料耐磨地板。
6.根据权利要求5所述的共挤高分子复合材料耐磨地板的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，表层原料加工用Φ45型单螺杆挤出机的温度设定为：固体输送段160℃、压缩段200℃、熔融段230℃、计量段210℃，芯层原料加工用SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机的温度设定为：固体输送段185℃、压缩段180℃、排气段175℃、计量段175℃、合流芯170℃；模具温度设定为：180℃。
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