CN105062115A - 一种高强度木塑板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度木塑板材及其制备方法，包括以下重量份的组份：剑麻渣50-80份、废弃塑料40-80份、改性酚醛树脂10-25份、矿物纤维6-10份、松香季戊四醇酯5-10份、纳米碳酸钙8-12份和助剂8-15份。其制备方法包括改性预处理、高速混料、热压成型、冷却定型工艺步骤。本发明不仅实现了剑麻渣的资源综合利用，制备得到的木塑板材抗压强度高、耐磨性强、成本也降低，具有很长的使用寿命，本发明还具有加工工艺简单、加工时间短、成本低等优点，适用于工业化生产。

Description

一种高强度木塑板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工材料技术领域，尤其是一种高强度木塑板材及其制备方法。

背景技术

地球上现存的不可再生资源的储量是非常有限的，随着塑料工业的快速发展，由塑料制品造成的“白色污染”对人类的生产和生活环境带来了极大的危害。为了解决原料短缺和环境问题，人们逐渐把眼光转移到地球上的可再生资源上。植物纤维材料是一种天然高分子材料，是一种取之不尽、用之不竭的资源。植物纤维用于复合材料的潜在优势越来越引起人们的注意，它价格低廉，密度小，具有较高的弹性模量，与无机纤维相近，而它的生物降解性和可再生性是最突出的优点。

木塑复合材料是是将植物纤维与塑料进行共混挤出得到的一类复合材料，木塑复合材料具有密比性能高、价格低廉、可以解决由于废旧塑料无法回收对环境造成污染的问题，并使纤维废弃资源得到充分利用等优点的木塑复合材料。目前木塑复合材料已经应用于地板、墙板、建筑模板等领域。我国研究的木塑复合材料主要是利用木纤维与热固性塑料进行共混的复合材料，然而随着城市化和工业化的发展，人类的森林资源越来越少，木材资源越来越珍贵，为了适应环保的要求，近些年来出现了一些利用废弃纤维如秸秆、稻草、玉米杆等废弃纤维制备木塑复合材料。由于热塑性塑料与植物纤维相容性差，界面相互作用力弱，从而导致其力学强度相对较低、容易老化、成本高、使用寿命短等缺点。

我国剑麻的种植面积在逐年的增长，其中广西剑麻的种植面积占全国的60%，现种植面积已达30万亩。剑麻生产主要产品为剑麻纤维，但剑麻纤维约占剑麻叶片的5%，这将产生大量的麻汁和麻渣，如果将麻汁和麻渣排放到环境中，不仅使得资源得不到综合利用，还污染了环境。目前剑麻渣已有报导用作有机肥料、栽培菇、提取剑麻皂素等，但是当前剑麻渣的利用率只达到了30%左右，剩下部分一般都是直接排放到环境中。

发明内容

本发明将针对当前木塑复合材料存在上述问题和剑麻渣资源浪费问题，提供一种利用剑麻渣制备高强度木塑板材及其制备方法。本发明不仅实现了剑麻渣的资源综合利用，制备得到的木塑板材抗压强度高、耐磨性强、成本也降低，具有很长的使用寿命。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种高强度木塑板材，包括以下重量份数的原料：剑麻渣50-80份、废弃塑料40-80份、改性酚醛树脂10-25份、矿物纤维6-10份、松香季戊四醇酯5-10份、纳米碳酸钙8-12份和助剂8-15份。

以上所述助剂包括抗氧化剂1076、氢氧化镁阻燃剂和光稳定剂944。

以上所述助剂各组分的重量份数比为：3-6份抗氧化剂1076、3-5份氢氧化镁阻燃剂和2-4份光稳定剂944。

以上所述剑麻渣的含水量为10-15%，粒径为80-100目。

一种高强度木塑板材的制备方法，包括以下步骤：

（1）改性预处理：将50-80份剑麻渣、5-10份松香季戊四醇酯和8-12份纳米碳酸钙加入球磨机，在转速为300-500r/min下搅拌12-18min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为500-800

r/min下搅拌5-10min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为180-240℃、压力为6-9Mpa下热压定型60-90S，即可得到成型木塑板材；

（4）冷却定型：成型木塑板材自然冷却至室温，即可得到木塑板材。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为：

（1）本发明使用麻渣加工的废弃物剑麻渣作为主要原料，原料来源广泛、价格低廉，综合利用了废弃物，减少了环境污染，且实现了资源的可持续发展，增加了农民的收入，扩大了剑麻的产业链；剑麻纤维是一种长纤维，由于长纤维特性具拉力强、富于弹性、耐海水浸、耐摩擦、不易碎断,且胶质少等优点，从而很大提高了木塑板材的抗拉强度。

（2）利用松香季戊四醇酯和纳米碳酸钙对剑麻纤维进行了改性，增强了热塑性塑料与植物纤维的相容性，使得界面相互作用力增强，提高了木塑板材的力学性能。

（3）由于加入表面亲油疏水活性纳米碳酸钙，不仅能增强植物纤维与塑料的相容性，还能有效提高产品的刚、韧性、光洁度以及弯曲强度；改善加工性能，提高成型率；改善产品的流变性能、稳定性能、耐热稳定性、耐磨性，具有填充及增强、增韧的作用，能取代部分价格昂贵的填充料。加入矿物纤维增强了抗压强度和耐磨性。

（4）本发明不仅将废弃塑料和改性酚醛树脂结合使用，不仅可降低成本，还提高了相容性、具有很好的粘性，增强了抗压强度。

（5）添加了抗氧化剂、阻燃剂和光稳定剂，使得木塑板材不易氧化分解、阻燃性和稳定性，延长了使用寿命。

（6）本发明还具有加工工艺简单、加工时间短、成本低等优点，适用于工业化生产。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。

实施例1

一种高强度木塑板材，包括以下重量的原料：剑麻渣50kg、废弃塑料40kg、改性酚树脂10kg、矿物纤维6kg、松香季戊四醇酯5kg、纳米碳酸钙10kg、4kg抗氧化剂1076、3kg氢氧化镁阻燃剂和3kg光稳定剂944。所述剑麻渣的含水量为10%，粒径为100目。

制备方法：

（1）改性预处理：将50kg剑麻渣、5kg松香季戊四醇酯和10kg纳米碳酸钙加入球磨机，在转速为300r/min下搅拌15min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为500r/min下搅拌5min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为180℃、压力为8Mpa下热压定型80S，即可得到成型木塑板材；

（4）冷却定型：成型木塑板材自然冷却至室温，即可得到木塑板材。

实施例2

一种高强度木塑板材，包括以下重量的原料：剑麻渣60kg、废弃塑料70kg、改性酚树脂15kg、矿物纤维8kg、松香季戊四醇酯8kg、纳米碳酸钙8kg、3kg抗氧化剂1076、2kg氢氧化镁阻燃剂和3kg光稳定剂944。所述剑麻渣的含水量为10%，粒径为80目。

制备方法：

（1）改性预处理：将60kg剑麻渣、8kg松香季戊四醇酯和8kg纳米碳酸钙加入球磨机，在转速为500r/min下搅拌12min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为600r/min下搅拌8min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为200℃、压力为6Mpa下热压定型70S，即可得到成型木塑板材；

（4）冷却定型：成型木塑板材自然冷却至室温，即可得到木塑板材。

实施例3

一种高强度木塑板材，包括以下重量的原料：剑麻渣70kg、废弃塑料60kg、改性酚树脂15kg、矿物纤维10kg、松香季戊四醇酯5kg、纳米碳酸钙10kg、5kg抗氧化剂1076、4kg氢氧化镁阻燃剂和3kg光稳定剂944。所述剑麻渣的含水量为15%，粒径为80目。

制备方法：

（1）改性预处理：将70kg剑麻渣、5kg松香季戊四醇酯和10kg纳米碳酸钙加入球磨机，在转速为400r/min下搅拌15min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为500r/min下搅拌5min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为220℃、压力为8Mpa下热压定型60S，即可得到成型木塑板材；

（4）冷却定型：成型木塑板材自然冷却至室温，即可得到木塑板材。

实施例4

一种高强度木塑板材，包括以下重量的原料：剑麻渣80kg、废弃塑料80kg、改性酚树脂20kg、矿物纤维10kg、松香季戊四醇酯10kg、纳米碳酸钙12kg、5kg抗氧化剂1076、3kg氢氧化镁阻燃剂和4kg光稳定剂944。所述剑麻渣的含水量为10%，粒径为80目。

制备方法：

（1）改性预处理：将80kg剑麻渣、10kg松香季戊四醇酯和12kg纳米碳酸钙加入球磨机，在转速为300r/min下搅拌15min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为800r/min下搅拌5min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为240℃、压力为6Mpa下热压定型60S，即可得到成型木塑板材；

（4）冷却定型：成型木塑板材自然冷却至室温，即可得到木塑板材。

本发明对上述实施例得到的木塑板材进行物理性能的测试，其结果如表1所示：

表1.本发明木塑板材的物理性能

	抗拉强度（MPa）	弯曲模量（MPa）	缺口冲击强度（J/m2）	热变形温度（℃）
					实施例1	31.2	2584	13.18	154.6
实施例2	34.7	2715	13.44	152.3
					实施例3	38.9	2998	15.79	159.1
实施例4	35.3	2761	14.55	148.9

Claims (5)

1.一种高强度木塑板材，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

剑麻渣50-80份、废弃塑料40-80份、改性酚醛树脂10-25份、矿物纤维6-10份、松香季戊四醇酯5-10份、纳米碳酸钙8-12份和助剂8-15份。

2.根据权利要求1所述一种高强度木塑板材，其特征在于：所述助剂包括抗氧化剂1076、氢氧化镁阻燃剂和光稳定剂944。

3.根据权利要求2所述一种高强度木塑板材，其特征在于，所述助剂各组分的重量份数比为：3-6份抗氧化剂1076、3-5份氢氧化镁阻燃剂和2-4份光稳定剂944。

4.根据权利要求1所述一种高强度木塑板材，其特征在于：所述剑麻渣的含水量为10-15%，粒径为80-100目。

5.一种如权利要求1-4任一项所述高强度木塑板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）改性预处理：将50-80份剑麻渣、5-10份松香季戊四醇酯和8-12份纳米碳酸钙加入球磨机，在转速为300-500r/min下搅拌12-18min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为500-800

r/min下搅拌5-10min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为180-240℃、压力为6-9Mpa下热压定型60-90S，即可得到成型木塑板材；

（4）冷却定型：成型木塑板材自然冷却至室温，即可得到木塑板材。