CN104861325A - 一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料及其制备方法。本发明的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯20%～30%、木质粉15%～30%、纳米高岭土8%～12%、碳纤维5%～7%、ACR 6%～9%、氰尿酸三聚氰胺5%～8%、氢氧化铝2%～8%、增塑剂4%～8%、马来酸酐接枝聚乙烯2%～4%、烷基磺酸钠1%～3%、着色剂1%～2%、光稳定剂944 0.5%～2%、抗氧剂1010 0.1%～0.5%、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.1%～1%、硬脂酸钙0.1%～1%。本发明的有益效果是，本发明具有优异的力学强度、刚度、韧性、耐热性和阻燃性等优点，可适于建筑装修、家具制造、装璜等领域。

Description

一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及木材生产技术领域，具体地说是一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料及其制备方法。
背景技术
木材由于具有纹理美观、色泽天然、质感舒适、可塑性好、易于加工等优点，目前已在建筑装修、家具制造、包装等领域得到了广泛应用。但由于森林资源有限，寻求和开发一种可替代木材、且广为应用的新型材料将颇显重要和迫切。聚氯乙烯是一种综合性能优良的通用塑料，其产量和用量仅次于聚乙烯。由于聚氯乙烯具有耐腐蚀、绝缘、耐磨损、价格低廉等优点，已被广泛的应用于建材、轻工、农业等领域。因此，研发一种以聚氯乙烯为原料的塑木复合材料替代木材原料，可以很好地缓解当前木材紧缺的问题，将具有很高的实用价值与推广前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、可塑性好、成本低、高效阻燃的纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯20%～30%、木质粉15%～30%、纳米高岭土8%～12%、碳纤维5%～7%、ACR 6%～9%、氰尿酸三聚氰胺5%～8%、氢氧化铝2%～8%、增塑剂4%～8%、马来酸酐接枝聚乙烯2%～4%、烷基磺酸钠1%～3%、着色剂1%～2%、光稳定剂944 0.5%～2%、抗氧剂1010 0.1%～0.5%、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.1%～1%、硬脂酸钙0.1%～1%。
所述聚氯乙烯的平均聚合度在800～1200、重均分子量在10.0万～14.5万、粒度在150～250目范围。
所述木质粉是以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸杆为原料，经过清洁加工、并粉碎成100～200目的木质细粉。
所述纳米高岭土为纵向厚度在20～50nm、片层尺寸在300～500nm范围内的高岭土纳米粒子。
所述碳纤维为直径在50～200nm的气相生长纳米碳纤维。
所述ACR为甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物。
所述氢氧化铝为平均粒径在3～20μm的氢氧化铝微粒。
所述增塑剂为质量比1～3：1的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物。
所述着色剂是以氯化聚乙烯为载体的白色母粒、黑色母粒、红色母粒、蓝色母粒、黄色母粒、灰色母粒中的一种。
上述的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸杆为原料，经过分选、清洁以去除杂质后，通过粉碎机加工成100～200目的细粉，然后干燥至含水量在8%～12%，即得所述的木质粉；
（2）、按重量配比称取各组分，先将纳米高岭土和氢氧化铝加入料筒温度在80℃～120℃的高速混合器中，搅拌10～20min，然后加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷，并按3000～4500r/min的转速高速搅拌20～60min，待完全润湿和均匀分散后，再加入其它组分，包括步骤（1）得到的干燥木质粉，在70℃～95℃温度下、按80～200r/min转速低速搅拌10～30min，待混合均匀后，出料；
（3）、将步骤（2）得到的物料加入双螺杆挤出机熔融挤入到成型模具中注模成型，即得本发明的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料。
本发明的有益效果是，本发明具有优异的力学强度、刚度、韧性、耐热性和阻燃性等优点，而且尺寸稳定性好，耐腐蚀性强，成本低，加工性好，可适于建筑装修、家具制造、装璜等领域，并且具有很好的实用价值和显著的应用效果。
具体实施方式
下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯20%、木质粉15%、纳米高岭土12%、碳纤维7%、ACR 9%、氰尿酸三聚氰胺8%、氢氧化铝8%、增塑剂8%、马来酸酐接枝聚乙烯4%、烷基磺酸钠3%、着色剂2%、光稳定剂944 2%、抗氧剂1010 0.5%、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.5%、硬脂酸钙1%，所述聚氯乙烯的平均聚合度在800～1200、重均分子量在10.0万～14.5万、粒度在150～250目范围，所述木质粉是以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸杆为原料，经过清洁加工、并粉碎成100～200目的木质细粉，所述纳米高岭土为纵向厚度在20～50nm、片层尺寸在300～500nm范围内的高岭土纳米粒子，所述碳纤维为直径在50～200nm的气相生长纳米碳纤维，所述氢氧化铝为平均粒径在3～20μm的氢氧化铝微粒，所述增塑剂为质量比1：1的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物，所述着色剂是以氯化聚乙烯为载体的黑色母粒。
制备方法：（1）、以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸杆为原料，经过分选、清洁以去除杂质后，通过粉碎机加工成100～200目的细粉，然后干燥至含水量在8%～12%，即得所述的木质粉；（2）、按重量配比称取各组分，先将纳米高岭土和氢氧化铝加入料筒温度在80℃～120℃的高速混合器中，搅拌10～20min，然后加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷，并按3000～4500r/min的转速高速搅拌20～60min，待完全润湿和均匀分散后，再加入其它组分，包括步骤（1）得到的干燥木质粉，在70℃～95℃温度下、按80～200r/min转速低速搅拌10～30min，待混合均匀后，出料；（3）、将步骤（2）得到的物料加入双螺杆挤出机熔融挤入到成型模具中注模成型，即得本发明的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料。
实施例2：
一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯30%、木质粉30%、纳米高岭土8%、碳纤维5%、ACR 6%、氰尿酸三聚氰胺5%、氢氧化铝5%、增塑剂4%、马来酸酐接枝聚乙烯3%、烷基磺酸钠1%、着色剂1%、光稳定剂944 0.5%、抗氧剂1010 0.2%、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.3%、硬脂酸钙1%，所述聚氯乙烯的平均聚合度在800～1200、重均分子量在10.0万～14.5万、粒度在150～250目范围，所述木质粉是以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸杆为原料，经过清洁加工、并粉碎成100～200目的木质细粉，所述纳米高岭土为纵向厚度在20～50nm、片层尺寸在300～500nm范围内的高岭土纳米粒子，所述碳纤维为直径在50～200nm的气相生长纳米碳纤维，所述氢氧化铝为平均粒径在3～20μm的氢氧化铝微粒，所述增塑剂为质量比3：1的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物，所述着色剂是以氯化聚乙烯为载体的黄色母粒。
制备方法：（1）、以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸杆为原料，经过分选、清洁以去除杂质后，通过粉碎机加工成100～200目的细粉，然后干燥至含水量在8%～12%，即得所述的木质粉；（2）、按重量配比称取各组分，先将纳米高岭土和氢氧化铝加入料筒温度在80℃～120℃的高速混合器中，搅拌10～20min，然后加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷，并按3000～4500r/min的转速高速搅拌20～60min，待完全润湿和均匀分散后，再加入其它组分，包括步骤（1）得到的干燥木质粉，在70℃～95℃温度下、按80～200r/min转速低速搅拌10～30min，待混合均匀后，出料；（3）、将步骤（2）得到的物料加入双螺杆挤出机熔融挤入到成型模具中注模成型，即得本发明的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料。

Claims (6)

1.一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯20%～30%、木质粉15%～30%、纳米高岭土8%～12%、碳纤维5%～7%、ACR 6%～9%、氰尿酸三聚氰胺5%～8%、氢氧化铝2%～8%、增塑剂4%～8%、马来酸酐接枝聚乙烯2%～4%、烷基磺酸钠1%～3%、着色剂1%～2%、光稳定剂944 0.5%～2%、抗氧剂1010 0.1%～0.5%、γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.1%～1%、硬脂酸钙0.1%～1%。
2.根据权利要求1所述的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其特征在于，所述纳米高岭土为纵向厚度在20～50nm、片层尺寸在300～500nm范围内的高岭土纳米粒子。
3.根据权利要求1所述的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其特征在于，所述碳纤维为直径在50～200nm的气相生长纳米碳纤维。
4.根据权利要求1所述的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其特征在于，所述氢氧化铝为平均粒径在3～20μm的氢氧化铝微粒。
5.根据权利要求1所述的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料，其特征在于，所述增塑剂为质量比1～3：1的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物。
6.根据权利要求1所述的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸杆为原料，经过分选、清洁以去除杂质后，通过粉碎机加工成100～200目的细粉，然后干燥至含水量在8%～12%，即得所述的木质粉；
（2）、按重量配比称取各组分，先将纳米高岭土和氢氧化铝加入料筒温度在80℃～120℃的高速混合器中，搅拌10～20min，然后加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷，并按3000～4500r/min的转速高速搅拌20～60min，待完全润湿和均匀分散后，再加入其它组分，包括步骤（1）得到的干燥木质粉，在70℃～95℃温度下、按80～200r/min转速低速搅拌10～30min，待混合均匀后，出料；
（3）、将步骤（2）得到的物料加入双螺杆挤出机熔融挤入到成型模具中注模成型，即得本发明的一种纳米高岭土改性聚氯乙烯塑木复合材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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