CN105415788A - 一种多层复合轻质抗冲板 - Google Patents
一种多层复合轻质抗冲板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种多层复合轻质抗冲板，由4层板复合而得，从上到下依次包括上层聚乳酸增韧面板、网状淀粉复合压制板、蜂窝纸板，底层弹性聚氨酯底板。其特征还在于：所述网状淀粉复合压制板的网格中设有纳米颗粒悬浮缓冲体。该复合板质量轻，强度、抗冲性良好，可应用于缓冲保护的工用民用板材领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种板材的制备方法，尤其涉及一种轻质的、强度和抗冲性优良的环保复合板的制备方法。
背景技术
板材是目前用途最多的材料，且用途非常广泛，如用于装饰板、包装板、建筑等领域。在包装用板领域，由于人们生活水平的提高，物流极大发展，对于包装的需求飞速增加，而由于商品性质的变化也对其外包装板提出了更高的要求。除了优异的力学性能包括强度、韧性、弹性等外，环保性也被提出，塑料板由于其结构的可选择性，可搭配出具有各种不同高性能的板材。但塑料不可降解，将会导致资源的大量浪费和白色污染。
除此以外，目前环保板材应用最大量的为纸板材料，包括瓦楞纸板、蜂窝纸板以及纸浆模塑。其中，瓦楞纸板因其强度较好而被广泛应用于包装领域。制作包装箱所用的瓦楞纸板主要由瓦楞纸、面纸以及里纸组成，瓦楞纸一般设置2层或3层，中间用芯纸隔开，胶粘成形后形成人们所说的5层板或7层板，纸板内瓦楞的存在为纸板提供了优良的强度，但其缓冲性明显较差，在冲击中容易遭到破坏。而近20年开发的蜂窝纸板，由于其特殊蜂窝结构的存在，使得板材具有较好的抗冲性而被广泛的应用。但单独使用的蜂窝纸板抗压性较差，无法使用于大重量作用下的保护。
除纸板外，在目前的可降解材料中，淀粉因其便宜的价格和广泛的来源已被深入研究并通过改性与复合制备了多种生活与工业用品，如淀粉基膜、淀粉餐具等。而淀粉也被应用于板材中，但淀粉由于其本身的特点，即使加入了其他的增强物质，在淀粉比例较大的情况下强度仍无法保障。而聚乳酸由于其类似于聚苯乙烯的较好的力学性能也被应用于板材的制备中，然后其本身脆性很大，容易中冲击中破碎，单独使用中无法用于缓冲领域。显然，单独使用可降解材料作为板材很难达到在较高受力下的要求。而结合多层板形成复合板将叠加各板层的性能，以实现更好的性能。而在以往的复合板中，最常见的复合方式为各实心板复合，类似于多层木板的复合，但这种复合的方式虽然可提供更大的强度，但重量较大。如可实现多层复合，利用结构的互补而特殊材料的应用，以达到轻质，高强度、高缓冲的效果，无疑将具有巨大的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为了克服生物质单层板强度和缓冲性上的缺陷，提供一种具有轻质特性，且具有优异的强度和抗冲性的复合板的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种多层复合轻质抗冲板，由4层板复合，从上到下依次包括上层聚乳酸增韧面板、网状淀粉复合压制板、蜂窝纸板，底层弹性聚氨酯底板。
进一步，所述聚乳酸增韧面板为以聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-聚己内酯共聚物为主要原料通过熔融挤出得到的板材。其中聚乳酸的质量分数介于30-60%之间，聚己内酯的质量分数介于30-60%之间，聚乳酸-聚己内酯共聚物的质量分数介于10-20%之间。
进一步，所述网状淀粉复合压制板为以热塑性淀粉、羟甲基淀粉、纳米纤维素、EVA为主要原料，加入少量塑化剂、防水剂和发泡剂，压制发泡而成，主要原料中热塑性淀粉的质量分数介于35-55%之间，羟甲基淀粉的质量分数介于25-45%之间，纳米纤维素的质量分数介于6-12%之间，EVA的质量分数介于10-20%之间。塑化剂的用量为主料质量的1.5-3.5%，防水剂的用量为主料质量的1-3%，发泡剂的用量为主料质量的1.5-3%。
进一步，所述塑化剂为邻苯二甲酸酯类塑化剂。
进一步，所述防水剂为丙烯酸酯类防水剂。
进一步，所述发泡剂为物理发泡剂，优选的，可选择碳酸氢钠。
进一步，所述网状淀粉复合压制板的加工方式为：将热塑性淀粉、羟甲基淀粉、纳米纤维素、EVA、塑化剂于40℃下干燥24-48小时至完全干燥，与高速共混机中于50℃下100-150rpm/min共混5-10分钟后，将物料投入挤出机中120-140℃下熔融挤出，切粒。后将粒子与防水剂、发泡剂与高速共混机中室温下150-200rpm/min混合5-10分钟后，将混合料放置于模具中，于模压机中模压，压制温度介于130-150℃之间，压力介于15-25Mpa之间，模压时间2-4min，卸压速率介于20-40Mpa/min。
进一步，所述网状淀粉复合压制板呈网状结构，构成网络的网边宽度介于1-2.5cm之间，网格为正四边形或菱形，其边长介于2-4cm之间。
进一步，所述网状淀粉复合压制板材料的泡孔介于100-200um之间。
进一步，所述网状淀粉复合压制板的网格中设有纳米颗粒悬浮缓冲体2-1。
进一步，所述纳米颗粒悬浮缓冲体2-1为以塑料膜包裹的纳米颗粒悬浮液。纳米悬浮颗粒缓冲体填充入网状淀粉复合压制板的网格内，充满网格并与板同高。
进一步，所述纳米颗粒悬浮缓冲体2-1中包裹纳米颗粒悬浮液的塑料膜为柔性热塑性塑料膜，如聚乙烯膜、聚丙烯膜。
进一步，所述纳米颗粒悬浮液由分散介质和纳米颗粒组成的。其中分散介质为具有较高粘度的有机物或有机溶液，如甘油、乙二醇，聚乙二醇等，纳米颗粒为球状或其他形状有机及无机颗粒，包括纳米SiO2微球，纳米CaCO3粒子、纳米聚苯乙烯微球、纳米聚甲基丙烯酸甲酯微球等，其直径介于20nm-1000nm之间。悬浮分散液的固/液体积比介于32%-54%之间。在受到冲击力时，悬浮分散液中的球状纳米粒子将迅速聚集，吸收冲击能量，冲击结束后，这种聚集消失，分散液重新变为分散常态。防撞软体具有优异的抗冲击性能。
进一步，所述蜂窝纸板的蜂窝纸芯为正四边形、正六边形或菱形。
进一步，所述聚乳酸增韧面板的厚度介于3-5mm之间，网状淀粉复合压制板的厚度介于4-6mm之间，蜂窝纸板的厚度介于4-6mm之间，底层弹性聚氨酯底板的厚度介于3-5mm之间。
进一步，所述底层弹性聚氨酯底板为以热塑性聚氨酯弹性体树脂为主要原料挤出或压制成板。
进一步，所述聚乳酸增韧面板、网状淀粉复合压制板、蜂窝纸板，底层弹性聚氨酯底板通过粘合剂粘合。
附图说明
图1为实施例1的截面结构示意图。
图2为实施例2的截面结构示意图。
具体实施方式
以下将详细描述本发明的示例性实施方法。但这些实施方法仅为示范性目的，而本发明不限于此。
实施例1
参照图1，一种多层复合轻质抗冲板，由4层板复合，从上到下依次包括上层聚乳酸增韧面板1、网状淀粉复合压制板2、蜂窝纸板3，底层弹性聚氨酯底板4。其特征还在于：所述网状淀粉复合压制板2的网格中设有纳米颗粒悬浮缓冲体。
所述聚乳酸增韧面板1为以聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-聚己内酯共聚物为主要原料通过熔融挤出得到的板材。其中聚乳酸的质量分数为45%，聚己内酯的质量分数为40%，聚乳酸-聚己内酯共聚物的质量分数为15%。
所述网状淀粉复合压制板2以热塑性淀粉、羟甲基淀粉、纳米纤维素、EVA为主要原料，加入少量塑化剂、防水剂和发泡剂，压制发泡而成。
主要原料中热塑性淀粉的质量分数为45%，羟甲基淀粉的质量分数为30%之间，纳米纤维素的质量分数为8%，EVA的质量分数为17%。塑化剂的用量为主料质量的2.5%，防水剂的用量为主料质量的1.5%，发泡剂的用量为主料质量的2%。
所述防水剂为丙烯酸酯类防水剂。
所述塑化剂为DOP。
所述发泡剂为碳酸氢钠。
所述网状淀粉复合压制板2的网络的边宽度为2cm，网格为正四边，其边长为2.5cm。
所述网状淀粉复合压制板2的泡孔介于100-200um之间。
所述网状淀粉复合压制板2的网格中设有纳米颗粒悬浮缓冲体。
所述纳米颗粒悬浮缓冲体为以聚乙烯膜包裹的纳米颗粒悬浮液。纳米悬浮颗粒缓冲体填充入网状淀粉复合压制板的网格内，充满网格并与板同高。
所述纳米颗粒悬浮液由甘油和纳米SiO2微球组成，纳米SiO2微球的直径介于200nm-500nm之间。悬浮分散液的固/液体积比为49%。
所述蜂窝纸板3的蜂窝纸芯为正四边形。
所述底层弹性聚氨酯底板4为以热塑性聚氨酯弹性体树脂为主要原料挤出成板。
所述聚乳酸增韧面板1的厚度为3.5mm，网状淀粉复合压制板2的厚度为4.5mm，蜂窝纸板3的厚度为5.5mm，底层弹性聚氨酯底板4的厚度为3.5mm。
所述聚乳酸增韧面板1、网状淀粉复合压制板2、蜂窝纸板3，底层弹性聚氨酯底板4通过丙烯酸类粘合剂粘合。
具体性能如表1所示。
实施例2
参照图2，一种多层复合轻质抗冲板，由4层板复合，从上到下依次包括上层聚乳酸增韧面板1’、网状淀粉复合压制板2’、蜂窝纸板3’，底层弹性聚氨酯底板4’。
所述聚乳酸增韧面板1’为以聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-聚己内酯共聚物为主要原料通过熔融挤出得到的板材。其中聚乳酸的质量分数为50%，聚己内酯的质量分数为34%，聚乳酸-聚己内酯共聚物的质量分数为16%。
所述网状淀粉复合压制板2’以热塑性淀粉、羟甲基淀粉、纳米纤维素、EVA为主要原料，加入少量塑化剂、防水剂和发泡剂，压制发泡而成。
主要原料中热塑性淀粉的质量分数为42%，羟甲基淀粉的质量分数为35%之间，纳米纤维素的质量分数为10%，EVA的质量分数为13%。塑化剂的用量为主料质量的2.5%，防水剂的用量为主料质量的2%，发泡剂的用量为主料质量的2%。
所述防水剂为丙烯酸酯类防水剂。
所述塑化剂为DOP。
所述发泡剂为碳酸氢钠。
所述网状淀粉复合压制板2’的网络的边宽度为2cm，网格为正四边，其边长为2.5cm。
所述网状淀粉复合压制板2’的泡孔介于100-200um之间。
所述网状淀粉复合压制板2’的网格中设有纳米颗粒悬浮缓冲体2-1’。
所述纳米颗粒悬浮缓冲体2-1’为以聚乙烯膜包裹的纳米颗粒悬浮液。纳米悬浮颗粒缓冲体填充入网状淀粉复合压制板的网格内，充满网格并与板同高。
所述纳米颗粒悬浮液由甘油和纳米SiO2微球组成，纳米SiO2微球的直径介于200nm-600nm之间。悬浮分散液的固/液体积比为45%。
所述蜂窝纸板3’的蜂窝纸芯为菱形。
所述底层弹性聚氨酯底板4’为以热塑性聚氨酯弹性体树脂为主要原料挤出成板。
所述聚乳酸增韧面板1’的厚度为4.2mm，网状淀粉复合压制板2’的厚度为4.3mm，蜂窝纸板3’的厚度为4.5mm，底层弹性聚氨酯底板4’的厚度为4mm。
所述聚乳酸增韧面板1’、网状淀粉复合压制板2’、蜂窝纸板3’，底层弹性聚氨酯底板4’通过丙烯酸类粘合剂粘合。
具体性能如表1所示。
表1
Claims (8)
1.一种多层复合轻质抗冲板，由4层板复合，从上到下依次包括上层聚乳酸增韧面板、网状淀粉复合压制板、蜂窝纸板，底层弹性聚氨酯底板；其特征在于：所述网状淀粉复合压制板的网格中设有纳米颗粒悬浮缓冲体；
其特征还在于：所述网状淀粉复合压制板为以热塑性淀粉、羟甲基淀粉、纳米纤维素、EVA为主要原料，加入少量塑化剂、防水剂和发泡剂，压制发泡而成，主要原料中热塑性淀粉的质量分数介于35-55%之间，羟甲基淀粉的质量分数介于25-45%之间，纳米纤维素的质量分数介于6-12%之间，EVA的质量分数介于10-20%之间，塑化剂的用量为主料质量的1.5-3.5%，防水剂的用量为主料质量的1-3%，发泡剂的用量为主料质量的1.5-3%。
2.如权利要求1所述的一种多层复合轻质抗冲板，其特征在于：所述网状淀粉复合压制板呈网状结构，网格为正四边形或菱形，其边长介于2-4cm之间。
3.如权利要求1所述的一种多层复合轻质抗冲板，其特征在于：所述聚乳酸增韧面板的厚度介于3-5mm之间，网状淀粉复合压制板的厚度介于4-6mm之间，蜂窝纸板的厚度介于4-6mm之间，底层弹性聚氨酯底板的厚度介于3-5mm之间。
4.如权利要求1所述的一种多层复合轻质抗冲板，其特征在于：所述聚乳酸增韧面板为以聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-聚己内酯共聚物为主要原料通过熔融挤出得到的板材，其中聚乳酸的质量分数介于30-60%之间，聚己内酯的质量分数介于30-60%之间，聚乳酸-聚己内酯共聚物的质量分数介于10-20%之间。
5.如权利要求1所述的一种多层复合轻质抗冲板，其特征在于：所述蜂窝纸板的蜂窝纸芯为正四边形、正六边形或菱形。
6.如权利要求1所述的一种多层复合轻质抗冲板，其特征在于：所述底层弹性聚氨酯底板为以热塑性聚氨酯弹性体为主要原料挤出或压制成板。
7.如权利要求1所述的一种多层复合轻质抗冲板，其特征在于：所述纳米悬浮颗粒缓冲体为以塑料膜包裹的纳米颗粒悬浮液，纳米颗粒悬浮缓冲体填充入网状淀粉复合压制板的网格内，充满网格并与板同高。
8.如权利要求1所述的一种多层复合轻质抗冲板，其特征在于：所述聚乳酸增韧面板、网状淀粉复合压制板、蜂窝纸板，底层弹性聚氨酯底板之间均以粘合剂粘合。
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