CN104927390A

CN104927390A - 一种木塑材料及其制备方法

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Publication number: CN104927390A
Application number: CN201510428704.3A
Authority: CN
Inventors: 张应波
Original assignee: Henan Shengmei Yangguang Decoration Material Co Ltd
Current assignee: Henan Shengmei Yangguang Decoration Material Co Ltd
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2035-07-21
Also published as: CN104927390B

Abstract

本发明涉及建材技术领域，具体涉及一种木塑材料及其制备方法。所述木塑材料按重量份计由以下原料制备而成：塑钢150-200份，发泡板50-80份，碳酸钙20-50份，木粉15-30份，PVC管料20-50份，偶氮二甲酰胺1-1.5份，硬脂酸0.3-1份，聚乙烯蜡1-2份，PVC加工助剂2-3份，氯化聚乙烯1-2份。本发明提供的木塑材料，具有良好的平整度、光滑度，耐高温、耐老化性能良好，稳定性好，不易变形，且具有良好的阻燃性能。本发明提供的木塑材料的制备方法，其制备工艺简单，可操作性强，过程易于控制，适于工业化推广。

Description

一种木塑材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建材技术领域，具体涉及一种木塑材料及其制备方法。

背景技术

木塑，即木塑复合材料(Wood-Plastic Composites WPC)，是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过35％-70％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。木塑材料由于其绿色环保，节约能源，因此越来越受人们关注和重视。

但目前的木塑材料还存在一定缺陷：

1、耐老化性能不够：

目前市场研制的PVC木塑复合材料产品主要都是室内使用的多，户外使用的较少。由于PVC在强光热条件下易分解，所以PVC木塑的耐臭氧性、耐水性、耐候性不高。室外建材一般用PE木塑、PP木塑，PE木塑在抗氧化和抗光分解能力差，就是加有抗氧剂效果也不太理想，所以导致产品的强度和色牢度也很不好，产品室外运用寿命有限；耐热性不好，受热易变型屈曲。

2、韧性不好：

木塑的韧性低于塑料母体或树脂，所以在加工的时候，加工设备或模具需要作相应调整和改造以满足加工要求。

3.导热性差：

木塑复合材料的导热性差，且其制品多为异型材，冷却定型比较困难，加工中多采用水冷定型。

4、易燃：

木塑复合材料属于易燃材料，限制了产品的应用范围。

5、在承受冲击或加载结构的工业场合中应用有局限：

亲水性的木粉(如木纤维)和疏水性的塑料之间的粘结力很小，导致制品的力学强度较低，木塑复合材料的拉伸强度和弯曲强度比未填充塑料时要小，脆性比未填充塑料时较大，冲击强度也相应降低，而且其密度一般比纯塑料和木材要高。为扩大木塑产品相应的应用范围，针对以上缺陷，可在配方中加入偶联剂对木粉进行表面改性，提高木塑产品的强度，使它的拉伸弹性模量和弯曲弹性模量得到提高，但其耐冲击性和延展性、脆性和密度没有得到大的改善。

6、加工过程存在一定缺陷。

而如何克服上述缺陷，提供性能更加优良的木塑材料，成为了本领域人员致力于研究的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种木塑材料及其制备方法，该木塑材料防水、阻燃，且稳定性好，不易变形，同时还具有较好的机械强度，该木塑材料具有实木的外形，性能优于实木材料，节约木材用量，更加绿色环保。

本发明的目的还在于提供一种木塑材料的制备方法，该方法制备工艺简单，可操作性强，过程易于控制，适于工业化推广。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种木塑材料，所述木塑材料按重量份计主要由以下原料制备而成：塑钢150-200份，发泡板50-80份，碳酸钙20-50份，木粉15-30份，PVC管料20-50份，偶氮二甲酰胺1-1.5份，硬脂酸0.3-1份，聚乙烯蜡1-2份，PVC加工助剂2-3份，氯化聚乙烯1-2份。

所述原料还包括颜料0.4-1份。

所述发泡板为聚氯乙烯板。

所述PVC加工助剂为山东日科化学股份有限公司生产的HL-100。

所述木塑材料由以下重量份数的原料制成：塑钢165-175份，发泡板60-70份，碳酸钙30-40份，木粉20-25份，PVC管料30-40份，偶氮二甲酰胺1.2-1.3份，硬脂酸0.5-0.7份，聚乙烯蜡1.4-1.7份，PVC加工助剂2.2-2.6份，氯化聚乙烯1.3-1.5份，颜料0.7份。

上述的木塑材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取所述原料，并混合均匀，其中塑钢、发泡板、PVC管料在原料混合前先粉碎；

(2)将步骤(1)混合均匀的物料加热至80-120℃，然后冷却降温；

(3)将冷却后的物料挤出成型，得到成品。

步骤(1)中所述粉碎为塑钢、发泡板、PVC管料分别经破碎、磨粉至30-50目。

步骤(1)中所用碳酸钙为1200目的碳酸钙粉末。

步骤(2)中所述加热过程中需搅拌物料，所述搅拌速度为1000-1400r/min。

上述所用塑钢来自于塑钢管子料头或废料，发泡板来源于广告牌料头或废料，PVC管料也是料头或废料，使用之前，需要分别将这些原料进行清洗，除去异物，然后烘干，保证物料的干燥度，最后再将物料进行破碎、磨粉备用。

碳酸钙，必须保证其粒度在1000-1200目，碳酸钙粉末要细，所得到的木塑板材才能更加光滑、有亮度。碳酸钙粉末在使用之前，需放置于通风良好且干燥的地方存放15-25天左右，确保原料的干燥度。含水量控制是保证产品的稳定性以及塑化性的条件，碳酸钙在使用前，为确保其干燥度，需先经80-90℃高温处理5-10分钟。

偶氮二甲酰胺(英文名称azodicarbonamide)又名偶氮二酰胺，商品名为发泡剂AC或发泡剂ADC，是一种白色或淡黄色粉末，无毒，无嗅，不易燃烧，具有自熄性，可作为发泡剂用于多种泡沫塑料发泡，例如PVC、EVC、PP、PE、PS等塑料的发泡。超细粉适用于在仿皮人造革及EVA鞋材要求高，孔径密而均匀的的塑料制品发泡。采用偶氮二甲酰胺的发泡制品弹性好、泡孔径匀、强度好。

硬脂酸，广泛应用于PVC塑料管材、板材、型材、薄膜的制造，是PVC的热稳定剂，具有很好的润滑性和较好的光、热稳定作用。在塑料PVC管中，硬脂酸有助于防止加工过程中的"焦化"，在PVC薄膜加工中添加是一种有效的热稳定剂，同时可以防御暴置于硫化物中所引起的成品薄膜变色，本申请中，硬脂酸还作为内润滑剂，提高聚合物的流动性，改进制品表面光洁度。

聚乙烯蜡(PE蜡)，又称高分子蜡简称聚乙烯蜡。因其优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到广泛的应用。正常生产中，这部分蜡作为一种添加剂可直接加到聚烯烃加工中，它可以增加产品的光泽和加工性能。作为润滑剂，其化学性质稳定、电性能良好。聚乙烯蜡与聚乙烯、聚丙烯、聚蜡酸乙烯、乙丙橡胶、丁基橡胶相溶性好，能改善聚乙烯、聚丙烯、ABS的流动性和聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯的脱模性。对于PVC的其它外部润滑剂相比，聚乙烯蜡具有更强的润滑作用。同时，聚乙烯蜡在PVC异型材、管材、管件、PE、PP成型加工过程中做分散剂、润滑剂和光亮剂，增强塑化程度，提高塑料制品的韧性和表面光滑度，并在PVC复合稳定剂的生产中广泛应用。由于聚乙烯蜡具有十分优异的外部润滑作用和较强的内部润滑作用，与聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等树脂相溶性好的特点，可作为其在挤出、压延、注射加工中的润滑剂，可提高加工效率，防止和克服薄膜、管材、片材粘结，提高成品的平滑度和光泽度，改善成品外观。

PVC加工助剂：PVC其纯树脂加工时易分解、流动性差、冲击强度低、耐候性差，因此需要在加工过程中添加各类辅助材料以改善其性能。如：润滑剂、热稳定剂、抗冲改性剂、加工助剂等。在加工助剂开发与应用过程中，按产品成份大致分为如下几大类：甲基丙烯酸甲酯(MMA)/丙烯酸酯共聚物，MMA/苯乙烯共聚物，丙烯腈/苯乙烯等，目前使用量最大、效果最好的是MMA/丙烯酸酯共聚物。本发明中PVC加工助剂的主要作用是：

1)加快PVC的塑化过程；

2)改进热塑性熔体的流变性能；

3)改善热弹性状态下熔体力学性能；

4)提高制品的外观质量等综合功能。

尽管加工助剂的添加量少，但对改善PVC加工性能却是十分重要的。

氯化聚乙烯为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、着色性能，韧性良好(在-30℃仍有柔韧性)，与其它高分子材料具有良好的相容性，分解温度较高。氯化聚乙烯树脂是一种新型的合成材料，它是PVC塑料优良的抗冲击改性剂，也是综合性能良好的合成橡胶，有着极为广泛的应用领域，已广泛用于电缆、电线、胶管、胶布、橡塑制品、密封材料、阻燃运输带、防水卷材、薄膜和种种异型材等制品。氯化聚乙烯(CPE)中含有氯元素，具有极佳的阻燃性能，且有燃烧防滴下特性。CPE还能与聚丙烯、高低压聚乙烯、ABS等共混，改善这些塑料的阻燃性能、耐老化性能和制品的印刷性能。CPE可看作是乙烯、聚乙烯和1.2一二氯乙烯的无规共聚物，它分子链饱和，极性氯原子无规分布，因为具有优异的物理性能和化学性能，广泛应用于机械、电力、化工、建材和矿山工业。CPE耐热性、耐臭氧和耐候、耐老化优于多数橡胶，耐油性优于丁腈胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)，耐老化优于氯磺化氯乙烯(CSM)；耐酸、碱、盐等腐蚀性质、无毒、难燃、无爆炸危险。

本发明提供的木塑材料，将木粉与塑钢废料、发泡板、PVC管料混合在一起，然后再加入多种助剂原料，将其进行挤出成型，制得木塑板材。所得木塑板材具有良好的平整度、光滑度，耐高温、耐老化性能良好，稳定性好，不易变形，且具有良好的阻燃性能。本发明提供的木塑材料，其原料主要来源于料头、废料，与木粉混合，加入各种改性剂，将其制备成各方面性能良好的木塑材料，变废为宝，大大节约木材资源，更加绿色环保。

本发明提供的木塑材料的制备方法，其制备工艺简单，可操作性强，过程易于控制，适于工业化推广。

具体实施方式

实施例1

一种木塑材料，按重量份计组成如下：塑钢160份，聚氯乙烯板发泡板65份，碳酸钙34份，木粉23份，PVC管料35份，偶氮二甲酰胺1.23份，硬脂酸0.6份，聚乙烯蜡1.5份，PVC加工助剂HL-100(山东日科化学股份有限公司生产)2.5份，氯化聚乙烯1.4份，颜料0.7份。

该木塑材料的制备方法如下：

(1)按重量份称取所述原料，将所述称取好的原料混合均匀，其中塑钢、发泡板、PVC管料均为废旧料头，其在混合前先清洗干净，烘干，然后分别经破碎、磨粉至30目，所用碳酸钙为1200目的碳酸钙粉末，使用前经80℃高温处理8min，保持其干燥；

(2)将步骤(1)混合均匀的物料加热至113℃，加热过程中边搅拌边加热，搅拌速度为1280r/min，然后冷却降温；

(3)将冷却后的物料经挤塑机加温塑化后挤出成型，得到成品。

实施例2

一种木塑材料，按重量份计组成如下：塑钢150份，聚氯乙烯板发泡板70份，碳酸钙40份，木粉15份，PVC 40份，偶氮二甲酰胺1份，硬脂酸0.5份，聚乙烯蜡1.4份，PVC加工助剂HL-100(山东日科化学股份有限公司生产)2.6份，氯化聚乙烯1份，颜料0.4份。

该木塑材料的制备方法如下：

(1)按重量份称取所述原料，将所述称取好的原料混合均匀，其中塑钢、发泡板、PVC管料均为废旧料头，其在混合前先清洗干净，烘干，然后分别经破碎、磨粉至50目，所用碳酸钙为1200目的碳酸钙粉末，使用前经85℃高温处理10min，保持其干燥；

(2)将步骤(1)混合均匀的物料加热至118℃，加热过程中边搅拌边加热，搅拌速度为1400r/min，然后冷却降温；

实施例3

一种木塑材料，按重量份计组成如下：塑钢200份，聚氯乙烯板发泡板50份，碳酸钙30份，木粉20份，PVC 50份，偶氮二甲酰胺1.3份，硬脂酸0.7份，聚乙烯蜡1.7份，PVC加工助剂HL-100(山东日科化学股份有限公司生产)2.2份，氯化聚乙烯1.5份，颜料0.7份。

该木塑材料的制备方法如下：

(1)按重量份称取所述原料，将所述称取好的原料混合均匀，其中塑钢、发泡板、PVC管料均为废旧料头，其在混合前先清洗干净，烘干，然后分别经破碎、磨粉至40目，所用碳酸钙为1200目的碳酸钙粉末，使用前经90℃高温处理5min，保持其干燥度；

(2)将步骤(1)混合均匀的物料加热至82℃，加热过程中边搅拌边加热，搅拌速度为1000r/min，然后冷却降温；

实施例4

一种木塑材料，按重量份计组成如下：塑钢165份，聚氯乙烯板发泡板60份，碳酸钙50份，木粉30份，PVC 20份，偶氮二甲酰胺1.5份，硬脂酸1.0份，聚乙烯蜡2份，PVC加工助剂HL-100(山东日科化学股份有限公司生产)3份，氯化聚乙烯2份，颜料0.6份。

上述木塑材料的制备方法同实施例2。

实施例5

一种木塑材料，按重量份计组成如下：塑钢175份，聚氯乙烯板发泡板80份，碳酸钙20份，木粉25份，PVC 30份，偶氮二甲酰胺1.2份，硬脂酸0.3份，聚乙烯蜡1份，PVC加工助剂HL-100(山东日科化学股份有限公司生产)2份，氯化聚乙烯1.3份，颜料1份。

上述木塑材料的制备方法同实施例3。

下面是对本发明实施例1-5得到的木塑板材的性能检测：

1、本发明实施例1-5所得到的样品的密度、吸水率、耐腐性、耐磨性、阻燃性及机械强度测试，具体结果见表1。

表1.实施例1-5所得样品性能检测结果

检测项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						密度g/cm³	0.88	0.85	0.97	0.95	0.82
吸水率/48h增重％	0.62	0.58	0.64	0.69	0.56
						耐腐性/失重量％	0.59	0.72	0.68	0.64	0.67
耐磨性g/100r	0.083	0.072	0.089	0.084	0.078
						阻燃性/氧指数	48	42	56	45	43
抗拉强度/MPa	43	58	52	65	63
						抗弯强度/MPa	105	78	95	103	86
冲击强度KJ/m²	46	52	38	68	47

2、平整度检测

取实施例1得到的木塑板材倾斜45℃放置，然后取1200目砂纸放置于木塑板材上，砂纸能够自由下滑，表明其平整度良好。实施例2-5所得板材其检测结果与实施例1相同。

3、光滑度检测

取实施例1得到的木塑板材，水平放置，采用塞规对其进行检测，得起其平整度≤0.2mm。其他实施例检测结果与实施例1相同。

Claims

1.一种木塑材料，其特征在于，所述木塑材料按重量份计主要由以下原料制备而成：塑钢150-200份，发泡板50-80份，碳酸钙20-50份，木粉15-30份，PVC管料20-50份，偶氮二甲酰胺1-1.5份，硬脂酸0.3-1份，聚乙烯蜡1-2份，PVC加工助剂2-3份，氯化聚乙烯1-2份。

2.根据权利要求1所述的木塑材料，其特征在于，所述原料还包括颜料0.4-1份。

3.根据权利要求2所述的木塑材料，其特征在于，所述发泡板为聚氯乙烯板。

4.根据权利要求1所述的木塑材料，其特征在于，所述PVC加工助剂为HL-100。

5.根据权利要求2所述的木塑材料，其特征在于，所述木塑材料由以下重量份数的原料制成：塑钢165-175份，发泡板60-70份，碳酸钙30-40份，木粉20-25份，PVC管料30-40份，偶氮二甲酰胺1.2-1.3份，硬脂酸0.5-0.7份，聚乙烯蜡1.4-1.7份，PVC加工助剂2.2-2.6份，氯化聚乙烯1.3-1.5份，颜料0.7份。

6.一种权利要求1所述的木塑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量份称取所述原料，并混合均匀，其中塑钢、发泡板、PVC管料混合前先粉碎；

(2)将步骤(1)混合均匀的物料加热至80-120℃，然后冷却降温；

(3)将冷却后的物料挤出成型，得到成品。

7.根据权利要求6所述的木塑材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述粉碎为塑钢、发泡板、PVC管料分别经破碎、磨粉至30-50目。

8.根据权利要求6所述的木塑材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所用碳酸钙为1200目的碳酸钙粉末。

9.根据权利要求6所述的木塑材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述加热过程中需搅拌物料，所述搅拌速度为1000-1400r/min。