CN105062108B - 一种微珠木塑复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微珠木塑复合材料，以重量份计，包括以下组分：空心微珠15‑25份，聚乙烯回收料20‑28份，马来酸酐1‑2份，轻质碳酸钙1‑2份，聚乙烯蜡1‑3份，硬脂酸0.5‑1.5份，木粉10‑30份，植物纤维材料20‑40份，分散相容剂0.5‑1.5份。所述微珠木塑复合材料向原料中添加粉煤灰煅烧后的空心微珠，使制得的材料吸水率低，在潮湿环境下防水性能优异，且耐水性能良好，经水泡48h后无任何变化，同时所述微珠木塑复合材料还具有优异的机械性能：高静曲强度、弯曲弹性模量，并且耐热性能良好，加热后无气泡、裂纹、麻点等瑕疵，尺寸变化率小，材料不易变形，适合用作户外建筑围栏、木塑底板、家具等的原料。
Description
技术领域
本发明涉及一种木塑材料，具体地说涉及一种含有空心微珠的木塑复合功能材料。
背景技术
木塑材料是近几年国内外蓬勃兴起的一类新型复合材料，主要以塑料(聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等回收的废旧塑料)为原料，通过添加木粉、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。木塑材料的基础为塑料和木质纤维，结合了植物纤维和高分子材料的诸多优点，这决定了其自身同时具有塑料和木材的某些特性，如良好的加工性能、优良的可调整性和较长的使用寿命，最重要的是，木塑材料可以变废为宝，并且能够100％回收再生产，木塑材料制得的地板既保持了实木地板的亲和性感觉，又具有良好的防潮耐水等物理性能，能大量替代木材，可有效缓解我国森林资源贫乏、木材供应紧缺的矛盾。
虽然木塑材料具有诸多优点，但是木塑材料也存在一些缺点，由于含有植物木质纤维，其吸水性较高，在潮湿环境下木塑材料防水性能差；另外由于木塑材料是由极性较高的木质纤维素和极性较低的高分子材料复合而成，在极性差异较大的接触面容易出现木质纤维素分散不均而团聚，界面传递应力不良，从而导致材料力学性能如拉伸强度和模量较低、耐水性等物理性质较差，制约了材料的发展和应用。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有木塑材料防水性能差，且力学性能、耐水性等物理性质不佳从而提出一种防水性能、力学性能、耐水性优异的微珠木塑复合材料。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种微珠木塑复合材料，以重量份计，包括以下组分：空心微珠15-25份，塑料回收料20-28份，马来酸酐1-2份，轻质碳酸钙1-2份，聚乙烯蜡1-3份，硬脂酸0.5-1.5份，木粉10-30份，植物纤维材料20-40份，分散相容剂0.5-1.5份。
作为优选，所述微珠木塑复合材料以重量份计，包括以下组分：空心微珠18-22份，塑料回收料22-26份，马来酸酐1.2-1.8份，轻质碳酸钙1.3-1.7份，聚乙烯蜡1.5-2.5份，硬脂酸0.8-1.2份，木粉15-25份，植物纤维材料25-35份，分散相容剂0.7-1.3份。
作为优选，所述空心微珠为粉煤灰煅烧后得到的Al2O3和SiO2空心微珠。
作为优选，所述空心纳米微珠的粒径为10-15μm。
作为优选，所述塑料回收料选自高密度聚乙烯、高密度聚丙烯和高密度聚氯乙烯中的一种或几种，所述塑料回收料的分子量为20-50万，粒径为3-5mm。
作为优选，所述聚乙烯蜡的分子量为500-1000，粒径为5-6.5μm。
作为优选，所述木粉的粒径为0.5-2mm。
作为优选，所述植物纤维材料为玉米、马铃薯、棉花的秸秆中的一种或几种经粉碎、过筛、干燥处理后得到的材料，所述材料粒径为0.1-1mm。
作为优选，所述分散相容剂为HD-2099或HI-406。
本发明还提供一种制备所述微珠木塑复合材料的方法，包括如下步骤：
(1)将粉煤灰在800-1000℃下煅烧2-4分钟，得到空心微珠；
(2)将所述空心纳米微珠、聚乙烯回收料、马来酸酐、轻质碳酸钙、聚乙烯蜡、硬脂酸、木粉、植物纤维材料和分散相容剂置于混料机中在100-140℃下混料8-12min，得到混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒加入双螺杆挤出机，在挤出机螺杆转速为13-18r/min、挤出温度为170-185℃的条件下挤出成型，即得所述微珠木塑新型复合材料。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，本发明所提供的微珠木塑复合材料，向原料中添加粉煤灰煅烧后的空心微珠，显著提高了材料的防水性能，吸水率显著降低，并且制得的木塑材料具备良好的物理性能，如静曲强度、弯曲弹性模量、拉伸强度、耐热性、耐热变形性和耐水性。适合用作户外建筑围栏、木塑底板、家具等的原料，制得的产品性能优良、成本低。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供了一种微珠木塑复合材料，包括以下组分：粉煤灰煅烧后得到的Al2O3和SiO2空心微珠15份，粒径为10μm；分子量为20万的高密度聚乙烯回收料28份，粒径为3mm；马来酸酐1份；轻质碳酸钙2份；分子量为500的聚乙烯蜡1份，粒径为5μm；硬脂酸1.5份；木粉10份，粒径0.5mm；玉米秸秆经粉碎、干燥后得到的纤维材料40份，粒径为0.1mm；HD-2099分散相容剂0.5份。
所述微珠木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将粉煤灰在800℃下煅烧2分钟，得到空心微珠；
(2)将所述空心微珠、高密度聚乙烯回收料、马来酸酐、轻质碳酸钙、聚乙烯蜡、硬脂酸、木粉、玉米秸秆纤维材料和HD-2099分散相容剂置于混料机中在100℃下混料8min，得到混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒加入双螺杆挤料机，在挤料机螺杆转速为13r/min、挤出温度为170℃的条件下挤出成型，即得所述微珠木塑复合材料。
实施例2
本实施例提供了一种微珠木塑复合材料，包括以下组分：粉煤灰煅烧后得到的Al2O3和SiO2空心微珠25份，粒径为15μm；分子量为50万的高密度聚丙烯回收料20份，粒径为5mm；马来酸酐2份；轻质碳酸钙1份；分子量为1000的聚乙烯蜡3份，粒径为6.5μm；硬脂酸0.5份；木粉30份，粒径为2mm；马铃薯、小麦秸秆经粉碎、干燥后的混合秸秆纤维材料20份，粒径为1mm；HI-406分散相容剂1.5份。
所述微珠木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将粉煤灰在1000℃下煅烧4h，得到空心微珠；
(2)将所述空心微珠、高密度聚丙烯回收料、马来酸酐、轻质碳酸钙、聚乙烯蜡、硬脂酸、木粉、马铃薯、小麦秸秆纤维材料和HI-406分散相容剂置于混料机中在140℃下混料12min，得到混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒加入双螺杆挤出机，在挤出机螺杆转速为18r/min、挤出温度为185℃的条件下挤出成型，即得所述微珠木塑复合材料。
实施例3
本实施例提供了一种微珠木塑复合材料，包括以下组分：粉煤灰煅烧后得到的Al2O3和SiO2空心微珠20份，粒径为12μm；分子量为30万的高密度聚乙烯回收料15份、高密度聚氯乙烯回收料9份，粒径为4mm；马来酸酐1.5份；轻质碳酸钙1.5份；分子量为800的聚乙烯蜡2份，粒径为6μm；硬脂酸1份；木粉20份，粒径1mm；棉花、马铃薯秸秆经粉碎、干燥后的混合秸秆纤维材料30份，粒径为0.5mm；HD-2099分散相容剂1份。
所述微珠木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将粉煤灰在900℃下煅烧3分钟，得到空心微珠；
(2)将所述空心微珠、高密度聚乙烯、高密度聚氯乙烯回收料、马来酸酐、轻质碳酸钙、聚乙烯蜡、硬脂酸、木粉、棉花、马铃薯秸秆纤维材料和HD-2099分散相容剂置于混料机中在120℃下混料10min，得到混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒加入双螺杆挤料机，在挤料机螺杆转速为15r/min、挤出温度为180℃下挤出成型，即得所述微珠木塑复合材料。
实施例4
本实施例提供了一种微珠木塑复合材料，包括以下组分：粉煤煅烧后得到的Al2O3和SiO2空心微珠18份，粒径为13μm；分子量为40万的高密度聚氯乙烯回收料26份，粒径为4mm；马来酸酐1.2份；轻质碳酸钙1.7份；分子量为700的聚乙烯蜡1.5份，粒径为5μm；硬脂酸1.2份；木粉15份，粒径1.5mm；玉米、棉花秸秆经粉碎、干燥后的混合秸秆纤维材料35份，粒径为0.6mm；HI-406分散相容剂0.7份。
所述微珠木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将粉煤灰在850℃下煅烧3分钟，得到空心纳米微珠；
(2)将所述空心纳米微珠、高密度聚氯乙烯回收料、马来酸酐、轻质碳酸钙、聚乙烯蜡、硬脂酸、木粉、玉米、棉花秸秆纤维材料和HI-406分散相容剂置于混料机中在130℃下混料12min，得到混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒加入双螺杆挤出机，在挤出机螺杆转速为16r/min、挤出温度为170℃的条件下挤出成型，即得所述微珠木塑复合材料。
实施例5
本实施例提供了一种微珠木塑复合材料，包括以下组分：粉煤灰煅烧后得到的Al2O3和SiO2空心微珠22份，粒径为15μm；分子量为20万的高密度聚乙烯回收料22份，粒径为3mm；马来酸酐1.8份；轻质碳酸钙1.3份；分子量为600的聚乙烯蜡2.5份，粒径为5.5μm；硬脂酸0.8份；木粉25份，粒径1.5mm；小麦秸秆经粉碎、干燥后的纤维材料25份，粒径为0.5mm；HD-2099分散相容剂1.3份。
所述微珠木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将粉煤灰在800℃下煅烧4分钟，得到空心微珠；
(2)将所述空心微珠、高密度聚乙烯回收料、马来酸酐、轻质碳酸钙、聚乙烯蜡、硬脂酸、木粉、秸秆纤维材料和分散相容剂置于混料机中在120℃下混料12min，得到混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒加入双螺杆挤出机，在挤出机螺杆转速为14r/min、挤出温度为185℃的条件下挤出成型，即得所述微珠木塑复合材料。
实验例
根据挤压木塑复合板材行业标准LY/T1613-2004和国家标准GB18580-2001测定本发明所述的微珠木塑复合材料的技术指标，结果如表1所示：
表1
| 检验项目 | 检验结果 |
| 含水率(％) | <2 |
| 静曲强度(MPa) | 20 |
| 弯曲弹性模量(MPa) | 1800 |
| 吸水厚度膨胀率(％) | <1 |
| 加热后状态 | 无气泡、裂纹、麻点 |
| 加热后尺寸变化率(％) | 2.5 |
| 水泡48h | 无变化 |
从上述结果可以看出，本发明所述的微珠木塑复合材料吸水率低，在潮湿环境下防水性能优异，且耐水性能良好，经水泡48h后无任何变化，同时所述微珠木塑复合材料还具有优异的机械性能：高静曲强度、弯曲弹性模量，并且耐热性能良好，加热后无气泡、裂纹、麻点等瑕疵，尺寸变化率小，材料不易变形。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种微珠木塑复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：空心微珠15-25份，塑料回收料20-28份，马来酸酐1-2份，轻质碳酸钙1-2份，聚乙烯蜡1-3份，硬脂酸0.5-1.5份，木粉10-30份，植物纤维材料20-40份，分散相容剂0.5-1.5份；所述空心微珠为粉煤灰煅烧后得到的Al2O3和SiO2空心微珠，所述空心微珠的粒径为10-15μm；所述植物纤维材料为玉米、马铃薯、小麦、棉花的秸秆中的一种或几种经粉碎、过筛、干燥处理后得到的材料，所述材料粒径为0.1-1mm；
所述微珠木塑复合材料采用如下步骤制备：
(1)将粉煤灰在800-1000℃下煅烧2-4分钟，得到空心微珠；
(2)将所述空心微珠、塑料回收料、马来酸酐、轻质碳酸钙、聚乙烯蜡、硬脂酸、木粉、植物纤维材料和分散相容剂置于混料机中在100-140℃下混料8-12min，得到混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒加入双螺杆挤出机，在挤出机螺杆转速13-18r/min、挤出温度为170-185℃的条件下挤出成型，即得所述微珠木塑新型复合材料。
2.根据权利要求1所述的微珠木塑复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：空心微珠18-22份，塑料回收料22-26份，马来酸酐1.2-1.8份，轻质碳酸钙1.3-1.7份，聚乙烯蜡1.5-2.5份，硬脂酸0.8-1.2份，木粉15-25份，植物纤维材料25-35份，分散相容剂0.7-1.3份。
3.根据权利要求2所述的微珠木塑复合材料，其特征在于，所述塑料回收料选自高密度聚乙烯、高密度聚丙烯和高密度聚氯乙烯中的一种或几种，所述塑料回收料的分子量为20-50万，粒径为3-5mm。
4.根据权利要求3所述的微珠木塑复合材料，其特征在于，所述聚乙烯蜡的分子量为500-1000，粒径为5-6.5μm。
5.根据权利要求4所述的微珠木塑复合材料，其特征在于，所述木粉的粒径为0.5-2mm。
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