CN105754213B - 一种秸秆木塑室外地板及其生产方法 - Google Patents

一种秸秆木塑室外地板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种秸秆木塑室外地板的配方及其生产方法，制成有效成分的原料由以下重量份数的组分组成：回收聚丙烯塑料100份，小麦秸秆木质纤维150～200份，马来酸酐接枝聚丙烯1～3份，活性碳酸钙2～5份，乙烯基双硬脂酸胺1～3份，鳞片石墨2～8份，纳米氧化锌1～8份，玻璃纤维10～15份，紫外光吸收剂UV327：2～10份，光稳定剂GW944：5～8份，抗氧剂2，6‑三级丁基‑4‑甲基苯酚：3～12份，氧化铁红3～6。其生产方法包括小麦秸秆晾干、去杂、粉碎、筛选、干燥，聚丙烯塑料水洗、晾干、剪裁，助剂烘干，经熔融、热压、冷却制成室外地板。本发明制备的木塑室外地板具有良好的耐久性、抗老化性、且不存在木材的自然缺陷、可以回收再利用。

Description

一种秸秆木塑室外地板及其生产方法
技术领域
本发明属于秸秆木塑复合材料领域，特别是涉及一种秸秆木塑制成的室外地板及其生产方法。
背景技术
木塑复合材料作为一种新型材料，近年来深受人们的喜欢。其原料以生物秸秆等可再生生物资源及加工剩余木料为主，同时加入了一定比例的塑料，经过物理、化学等手段加工成型的一种可循环利用的新型材料。与普通材料相比，有很强的环保优势，一方面在于对森林资源的保护，另一方面是对废弃植物及塑料废弃物的利用。木塑复合材料不但具有木材的木质感，同时还有塑料的防水和耐腐蚀性能，而且不存在木材自然的缺陷，不需要太多维修，没有开裂和龟裂，使用寿命长等优点。木塑复合材料的应用范围十分广泛，涉及到包装、家具、园林、装饰、市政设施及汽车零部件等方面，而木塑地板是木塑复合材料中应用较为广泛的，其性能优良而且十分耐用，加工和使用也很方便，成为国内外地板材料的新生力量。在实际使用中，木塑地板由于配方组成、加工方法以及环境因素的影响，会发生如下变化：(1)木塑地板受到环境影响，且在持续一定或循环力作用下，往往会产生蠕变变形、疲劳破坏甚至断裂；(2)自然气候条件下，木塑地板不断受到阳光、雨水、温度等气候条件的影响，木粉和塑料基体缓慢降解，板材脆性增大，抗弯性能降低；(3)在夏季较高的气温下，由于木塑地板是热的不良导体，随着温度的高低变化，表层与内部受热不均，不断膨胀、收缩、变形，同时，长期高温暴晒作用还会使塑料氧化降解，大分子链断裂为小分子，导致木塑地板的力学性能降低，寿命缩短；另外，高温条件下，紫外光的照射会加速塑料的氧化分解，随着塑料的分解，木塑材料表面会发生明显的褪色；(4)自然气候条件下的阳光和雨水会使木质基材和塑料基体之间的截面缓慢降解，材料内部空隙越来越多，材料的吸水性逐渐增强。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种秸秆木塑室外地板及其生产方法，采用此法生产出的秸秆木塑室外地板，具有较高的强度，较好的耐温性、耐水性、耐酸碱性，以及较高的抗氧化性和抗老化性。
一种秸秆木塑室外地板的配方，制成有效成分的原料由以下重量份的组分组成：回收聚丙烯塑料100份，小麦秸秆木质纤维150～200份，马来酸酐接枝聚丙烯1～3份，活性碳酸钙2～5份，乙烯基双硬脂酸酰胺1～3份，鳞片石墨2～8份，纳米氧化锌1～8份，玻璃纤维10～15份，紫外光吸收剂UV327：2～10份，光稳定剂GW944：5～8份，抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚：3～12份，氧化铁红3～6。
一种秸秆木塑室外地板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将回收的小麦秸秆自然晾干后进行分选去杂，使之无霉变、无结块、无杂物，经粉碎机粉碎、经筛选机筛选至指定粒度，得到一定粒度的小麦秸秆木质纤维，将小麦秸秆木质纤维放在烘箱中干燥，干燥温度为100～120℃，干燥时间为4～6h，干燥过程需定时对小麦秸秆木质纤维进行搅拌，确保干燥均匀，干燥处理后的小麦秸秆木质纤维的含水量控制在8～12wt％；
(2)将回收的聚丙烯塑料薄膜用水冲洗干净后自然晾干，裁剪成固定尺寸，放于烘箱中干燥，干燥温度为70～90℃，干燥时间为8～12h，干燥过程需定时对聚丙烯薄膜进行搅拌，确保干燥均匀，干燥处理后的聚丙烯薄膜片的含水量控制在0.3wt％以内；
(3)分别将活性碳酸钙、乙烯基双硬脂酸酰胺、鳞片石墨、纳米氧化锌、马来酸酐接枝聚丙烯、玻璃纤维、紫外光吸收剂UV327、光稳定剂GW944、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、氧化铁红，放在烘箱干燥，干燥温度为70℃，干燥时间2h；
(4)按配方称取150～200份干燥的小麦秸秆木质纤维、100份回收聚丙烯塑料、1～3份马来酸酐接枝聚丙烯倒入高速混合机中混合并加热至90℃，保温10min后，加入2～5份活性碳酸钙、1～3份乙烯基双硬脂酸酰胺、2～8份鳞片石墨、1～8份纳米氧化锌、10～15份玻璃纤维、2～10份紫外光吸收剂UV327、5～8份光稳定剂GW944、3～12份抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3～6份氧化铁红，并将温度回升至90℃，保温搅拌30min后，将温度2min内升至180℃，保温搅拌10min，使物料完全熔融；
(5)将混合均匀的、熔融的木塑混合物放入平板硫化机热压，热压温度200℃，压力1.6MPa，热压8min后关闭热源，经冷却即得木塑板材。
所述的秸秆木塑室外地板的生产方法，步骤(1)中所述的小麦秸秆木质纤维的粒度在40～120目之间。
所述的秸秆木塑室外地板的生产方法，步骤(1)中，最佳干燥温度为110℃。
所述的秸秆木塑室外地板的生产方法，步骤(2)中聚丙烯塑料薄膜的裁剪尺寸是5×5cm,10×10cm。
所述的秸秆木塑室外地板的生产方法，步骤(2)中最佳干燥温度为80℃。
所述的秸秆木塑室外地板的生产方法，步骤(3)中的各物料，干燥时不互混，干燥时各物料的厚度＜5mm。
与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果：
(1)本发明在配方中添加了导热剂：鳞片石墨和纳米氧化锌，这两种原料粒径小，易于分散，此两种原料的加入，增强了秸秆木塑室外地板的导热性，能够有效解决材料的内外受热不均而引发的膨胀变形等问题；此外，本发明在配方中添加了紫外光吸收剂：UV327、光稳定剂：GW944、抗氧剂：2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，这些成分，能够有效遏制聚丙烯塑料中大分子链的断裂；试验结果表明：添加上述助剂的秸秆木塑室外地板的使用年限比不添加上述助剂的秸秆木塑室外地板的使用年限多10年。
(2)本发明的配方中添加了10～15份玻璃纤维，玻璃纤维是一种性能优良的增强材料，在配方中加入玻璃纤维，能够有效提高秸秆木塑室外地板的机械强度和耐热性。
(3)本发明将小麦秸秆木质纤维的含水量控制在8～12wt％和回收聚丙烯塑料干燥后的含水率控制在0.3wt％以内，最大限度的降低了木塑主要原材料的含水率，在热压工艺中，由于主要原材料含水率较低，热压过程产生气泡的概率也随之降低，这样，制成的秸秆木塑室外地板的孔隙率较低，材料的整体强度得到提升。
(4)本发明秸秆木塑室外地板的生产方法的步骤4木塑混合物的熔融工艺中，采用在90℃下，保温搅拌所有物料30min，使各物料充分混合均匀后，采用迅速升温的方法将温度升高至180℃，保温搅拌10min，使物料完全熔融。此熔融工艺采用“低温混合，高温熔融”的方法，不仅能够实现混合充分、熔融完全的技术要求，而且此工艺能耗低，节能效果明显。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述,实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。基于本发明的实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1：
一种秸秆木塑室外地板，包括以下重量份的原材料：回收聚丙烯塑料100份、小麦秸秆木质纤维150份、马来酸酐接枝聚丙烯1份、活性碳酸钙2份、乙烯基双硬脂酸酰胺3份、鳞片石墨8份、纳米氧化锌6份、玻璃纤维10份、紫外光吸收剂UV327：5份、光稳定剂GW944：5份、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚：8份、氧化铁红6份。
一种秸秆木塑室外地板及其生产方法，包括以下步骤：
(1)将回收的小麦秸秆自然晾干后进行分选去杂，使之无霉变、无结块、无杂物，经粉碎机粉碎、经筛选机筛选粒径为40目的颗粒，得小麦秸秆木质纤维。将小麦秸秆木质纤维放入烘箱干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为6h。干燥过程需定时对小麦木质纤维进行搅拌，确保干燥均匀。干燥处理后的小麦木质纤维粒的含水量控制在8～12wt％。
(2)将回收的聚丙烯塑料薄膜用水冲洗干净后自然晾干，裁剪成5×5cm，放于烘箱中干燥，干燥温度70℃，干燥12h，干燥处理后的聚丙烯薄膜含水量控制在0.3wt％以内。
(3)分别将活性碳酸钙、乙烯基双硬脂酸酰胺、鳞片石墨、纳米氧化锌、马来酸酐接枝聚丙烯、玻璃纤维、紫外光吸收剂UV327、光稳定剂GW944、抗氧抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、氧化铁红，放于烘箱干燥，干燥温度80℃，干燥时间12h。
(4)按配方称取干燥的小麦木质纤维150份、回收聚丙烯塑料100份、马来酸酐接枝聚丙烯1份倒入高速混合机热混锅中混合并加热至90℃，保温10分钟后，加入活性碳酸钙2份、乙烯基双硬脂酸酰胺3份、鳞片石墨8份、纳米氧化锌6份、玻璃纤维10份、紫外光吸收剂UV327：5份、光稳定剂GW944：5份、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚8份、氧化铁红6份，并将温度回升至90℃，保温搅拌30min后，将温度2min内升至180℃，保温搅拌10min。
(5)将混合均匀的、熔融的木塑混合物放入平板硫化机热压，热压温度200℃，压力1.6MPa，热压8min后关闭热源，经冷却即得木塑板材。
实施例2：
一种秸秆木塑室外地板，包括以下重量份的原材料：回收聚丙烯塑料100份、小麦秸秆木质纤维175份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、活性碳酸钙3份、乙烯基双硬脂酸酰胺2份、鳞片石墨2份、纳米氧化锌8份、玻璃纤维12份、紫外光吸收剂UV327：2份、光稳定剂GW944：8份、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚：12份、氧化铁红3份。
一种秸秆木塑室外地板及其生产方法，包括以下步骤：
(1)将回收的小麦秸秆自然晾干后进行分选去杂，使之无霉变、无结块、无杂物，经粉碎机粉碎、经筛选机筛选至120目，得小麦秸秆木质纤维。将小麦秸秆木质纤维放入烘箱彻底干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为6小时。干燥过程需定时对小麦木质纤维进行搅拌，确保干燥均匀。干燥处理后的小麦木质纤维粒的含水量控制在0.3wt％以内。
(2)将回收的聚丙烯塑料薄膜用水冲洗干净后自然晾干，裁剪成5×5cm，放于烘箱干燥，干燥温度70℃，干燥时间12小时，干燥处理后的聚丙烯薄膜含水量控制在8～12wt％。
(3)分别将活性碳酸钙、乙烯基双硬脂酸酰胺、鳞片石墨、纳米氧化锌、马来酸酐接枝聚丙烯、玻璃纤维、紫外光吸收剂UV327、光稳定剂GW944、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、氧化铁红，放于烘箱中干燥，干燥温度80℃，干燥时间12小时。
(4)按配方称取干燥的小麦木质纤维175份、回收聚丙烯塑料100份、马来酸酐接枝聚丙烯2份倒入高速混合机热混锅中混合并加热至90℃，保温10分钟后，加入活性碳酸钙3份、乙烯基双硬脂酸酰胺2份、鳞片石墨2份、纳米氧化锌8份、玻璃纤维12份、紫外光吸收剂UV327：2份、光稳定剂GW944：8份、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚12份、氧化铁红3份，并将温度回升至90℃，保温搅拌30min后，将温度2min内升至180℃，保温搅拌10min。
(5)将混合均匀的、熔融的木塑混合物放入平板硫化机热压，热压温度200℃，压力1.6MPa，热压5min后关闭热源，经冷却即得木塑板材。
实施例3：
一种秸秆木塑室外地板的配方，包括以下重量份的原材料：回收聚丙烯塑料100份、小麦秸秆木质纤维200份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、活性碳酸钙5份、乙烯基双硬脂酸酰胺1份、鳞片石墨2份、纳米氧化锌8份、玻璃纤维15份、紫外光吸收剂UV327：10份、光稳定剂GW944：6份、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚：3份、氧化铁红5份。
一种秸秆木塑室外地板及其生产方法，包括以下步骤：
(1)将回收的小麦秸秆自然晾干后进行分选去杂，使之无霉变、无结块、无杂物，经粉碎机粉碎、经筛选机筛选至80目，得小麦秸秆木质纤维。将小麦秸秆木质纤维放入烘箱彻底干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为6小时。干燥过程需定时对小麦木质纤维进行搅拌，确保干燥均匀。干燥处理后的小麦木质纤维粒的含水量控制在8～12wt％。
(2)将回收的聚丙烯塑料薄膜用水冲洗干净后自然晾干，裁剪成5×5cm，放于烘箱干燥，干燥温度70℃，干燥时间12小时，干燥处理后的聚丙烯薄膜含水量控制在0.3wt％以内。
(3)分别将活性碳酸钙、乙烯基双硬脂酸酰胺、鳞片石墨、纳米氧化锌、马来酸酐接枝聚丙烯、玻璃纤维、紫外光吸收剂UV327、光稳定剂GW944、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、氧化铁红，放于烘箱中干燥80℃，干燥时间12小时。
(4)按配方称取干燥的小麦木质纤维200份、回收聚丙烯塑料100份、马来酸酐接枝聚丙烯3份倒入高速混合机热混锅中混合并加热至90℃，保温10分钟后，加入活性碳酸钙5份、乙烯基双硬脂酸酰胺1份、鳞片石墨5份、纳米氧化锌1份、玻璃纤维15份、紫外光吸收剂UV327：10份、光稳定剂GW944：6份、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚3份、氧化铁红5份，并将温度回升至90℃，保温搅拌30min后，将温度2min内升至180℃，保温搅拌10min。
(5)将混合均匀的、熔融的木塑混合物放入平板硫化机热压，热压温度200℃，压力1.6MPa，热压5min后关闭热源，经冷却即得木塑板材。
对实施例1～3所制得的木塑板材分别进行如下测试：拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、防火等级、使用寿命、环保等级，测试结果如下表1所示：
表1实施例1～3的木塑板材性能测试结果

Claims (7)

1.一种秸秆木塑室外地板的配方，制成有效成分的原料由以下重量份数的组分组成：回收聚丙烯塑料薄膜100份，小麦秸秆木质纤维150～200份，马来酸酐接枝聚丙烯1～3份，活性碳酸钙2～5份，乙烯基双硬脂酸酰胺1～3份，鳞片石墨2～8份，纳米氧化锌1～8份，玻璃纤维10～15份，紫外光吸收剂UV327：2～10份，光稳定剂GW944：5～8份，抗氧剂2,6-三级丁基-4-甲基苯酚3～12份，氧化铁红3～6。
2.一种秸秆木塑室外地板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将回收的小麦秸秆自然晾干后进行分选去杂，使之无霉变、无结块、无杂物，经粉碎机粉碎、经筛选机筛选至指定粒度，得到一定粒度的小麦秸秆木质纤维，将小麦秸秆木质纤维放在烘箱中彻底干燥；
（2）将回收的聚丙烯塑料薄膜用水冲洗干净后自然晾干，裁剪成固定尺寸，放于烘箱中彻底干燥；
（3）将活性碳酸钙、乙烯基双硬脂酸酰胺、鳞片石墨、纳米氧化锌、马来酸酐接枝聚丙烯、玻璃纤维、 紫外光吸收剂UV327、光稳定剂GW944、抗氧剂2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、氧化铁红，放在烘箱干燥；
（4）按权利要求1所述秸秆木塑室外地板的配方称取干燥的小麦秸秆木质纤维、回收聚丙烯塑料薄膜、马来酸酐接枝聚丙烯倒入高速混合机热混锅中混合并加热至90℃，保温10分钟后，加入活性碳酸钙、乙烯基双硬脂酸酰胺、鳞片石墨、纳米氧化锌、玻璃纤维、 紫外光吸收剂UV327、光稳定剂GW944、抗氧剂2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、氧化铁红，再混合搅拌加热至180℃，混炼时间5min；
（5）将混合均匀的、熔融的木塑混合物放入平板硫化机热压，热压温度200℃，压力1.6MPa，热压5min后关闭热源，经冷却即得木塑板材。
3.根据权利要求2所述的一种秸秆木塑室外地板的生产方法，其特征在于，步骤（1）中所述的小麦秸秆木质纤维的粒度在40～120目之间。
4.根据权利要求2所述的一种秸秆木塑室外地板的生产方法，其特征在于，步骤（1）中，将处理过的小麦秸秆木质纤维彻底干燥，干燥温度为100～120℃，干燥时间为4～6小时；干燥过程需定时对小麦秸秆木质纤维进行搅拌，确保干燥均匀；干燥处理后的小麦秸秆木质纤维的含水量控制在8～12wt%。
5.根据权利要求2所述的一种秸秆木塑室外地板的生产方法，其特征在于，步骤（2）中聚丙烯塑料薄膜的裁剪尺寸是5×5cm或10×10cm。
6.根据权利要求2所述的一种秸秆木塑室外地板的生产方法，其特征在于，步骤（2）中干燥聚丙烯塑料薄膜的温度为70～90℃；干燥时间为8～12小时，干燥过程需定时对聚丙烯塑料薄膜进行搅拌，确保干燥均匀；干燥处理后的聚丙烯塑料薄膜的含水量控制在0.3wt%以内。
7.根据权利要求2所述的一种秸秆木塑室外地板的生产方法，其特征在于，步骤（3）中的各物料，干燥时不互混，干燥时各物料的干燥厚度＜5mm。
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