CN105906888A - 一种抗拉强度高木材橡胶复合地板及其制备方法 - Google Patents

一种抗拉强度高木材橡胶复合地板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗拉强度高木材橡胶复合地板，由下列重量份的原料制成：异氰酸酯胶粘剂10‑11、丙酮0.5‑0.6、木刨花35‑38、废旧橡胶颗粒62‑66、高氯酸锂5‑6、纳米聚四氟乙烯4‑5、丙烯酸三氟乙酯5‑6、甲基丙烯酸十二氟庚酯6‑7、乙酸乙酯60‑70、过氧化异丙苯0.4‑0.5、9‑10%硝酸溶液90‑100、尿素饱和溶液90‑100、羧基丁腈橡胶12‑13、石墨烯微片1.3‑1.5、菜籽多酚0.4‑0.5。本发明通过使用羧基丁腈橡胶、石墨烯微片、菜籽多酚，石墨烯微片提高了羧基丁腈橡胶的抗拉性能，菜籽多酚提高了羧基丁腈橡胶的抗老化性能，三者结合提高了地板的抗拉强度和抗老化性。

Description

一种抗拉强度高木材橡胶复合地板及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶地板技术领域，尤其涉及一种抗拉强度高木材橡胶复合地板及其制备方法。
背景技术
木材-橡胶复合材料是近年来才被提出来的一类功能型复合材料,具有良好的防水、防腐、防蛀、防静电、隔音吸音、阻尼减震、隔热保温等性能,可以用作室内装修装饰材料、隔音吸音材料、阻尼减震材料、隔热保温材料,综合体现了木材的高效利用、废旧轮胎的无污染循环利用和提高林产品附加值等方面的价值,发展前景非常广阔。但目前关于木材-橡胶复合材料的研究还处于起步阶段,尚未形成工业化产品。为了对木材-橡胶复合材料进行深入研究,通过查阅大量的文献,完成了其软木仿生结构的设计,以人工林木材、木制品加工剩余物和废旧轮胎颗粒为原料,制备了木材-橡胶复合材料并对影响其性能的主要因子进行了研究;用实验模态分析的方法揭示了木材-橡胶复合材料的静音机理,对其在静音地板中的应用进行了探索性研究。对地板制备工艺和性能、经济效益进行了分析,并对地板静音性能测试方法做了初步研究。本研究得出以下主要研究结论:1)在木材-橡胶复合材料的软木仿生结构中,木材相当于软木细胞壁物质,起到支撑、填充作用,主要提供物理力学性能,是结构中的强度单元;橡胶相当于软木细胞腔中的密闭气体,起到类似弹簧的作用,是结构中的减震单元;胶粘剂一定程度上相当于软木细胞壁中的软木脂,主要起到结构单元之间的胶接作用。2)制备工艺对木材-橡胶复合材料性能的影响规律主要有:木/橡胶质量比对材料性能影响极显著。随着木/橡胶质量比的减小,橡胶颗粒用量增大,材料的耐吸水膨胀性能增强,内结合强度减小,静曲强度和弹性模量降低,固有频率下降,阻尼比升高,撞击声减小,撞击声改善值增大。木材形态对材料影响显著。使用扁平刨花和纤维可以获得较好的物理力学性能,C型刨花制备的材料具有较低的固有频率和撞击声、较高的阻尼比和撞击声改善值。施胶量对木材-橡胶复合材料物理力学性能的影响极显著(2 h吸水厚度膨胀率除外),对振动及声学性能的影响不显著。密度对物理力学性能、振动及声学性能的影响都非常显著。木材-橡胶复合材料的目标密度在0.8~1.0 g/cm3范围内可获得较好的综合性能。木/橡胶质量比和施胶量之间、密度和加压时间之间的交互作用对物理力学性能、振动及声学性能都有很大影响。因此,在调整工艺参数时,应将交互作用考虑在内。3)具有良好减震降噪性能的较佳工艺参数:木材形态:C型刨花;废旧轮胎颗粒粒径:2~3 mm;木/橡胶质量比:40/60;施胶量:6%;目标密度:0.8 g/cm3;加压时间:4 min;压板温度:140℃。采用该优化工艺制备的木材-橡胶复合材料的主要性能如下:密度:0.78 g/cm3;2 h吸水厚度膨胀率:3.12%;内结合强度:1.1 MPa;静曲强度:3.8 MPa;弹性模量:342 MPa;固有频率:17.4Hz;阻尼比:0.15;撞击声:76.5 dB(A);撞击声改善值:15.5 dB(A)。4)木材-橡胶复合材料的静音机理:大量橡胶颗粒的存在,使得木材-橡胶复合材料具有较低的固有频率和较高的阻尼比。在冲击载荷作用下,由于木材-橡胶复合材料各阶频率间距较小,容易产生共振,使得材料中的橡胶颗粒减震吸能的功能得到充分发挥,材料整体的减震降噪功能提高;同时,较高的阻尼比可以加快振动的衰减,能量在传递过程中耗散较大,降低了以声能形式耗散的能量,起到减震降噪作用。5)采用撞击声和撞击声改善值两个参数指标对地板静音性能进行评价,提出了一种地板静音性能测试方法——自由落球撞击法,设计并制作了一套相应的测试系统。实验证明,自由落球撞击法可以对不同静音性能的地板做出精确的定量评价,具有所需试件少、测试快速简便、结果准确的特点。6)以木材-橡胶复合材料为基材的新型静音地板(WRC静音地板),通过不同的结构设计,可以获得良好的静音性能和物理力学性能。
但是刨花容易吸水,造成地板膨胀变形,而且刨花与橡胶的性质不同,相容性差,粘结强度不高,耐久性不好,容易损坏,而且隔音效果一般。而且地板的其他方面性能也需要进一步提高,例如耐热性、环保性能、抗静电性、回弹性、热稳定性、阻燃性、防辐射性、韧性、抗拉强度、尺寸稳定性、抗污性、抗刮擦性。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种抗拉强度高木材橡胶复合地板及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗拉强度高木材橡胶复合地板，由下列重量份的原料制成：异氰酸酯胶粘剂10-11、丙酮0.5-0.6、木刨花35-38、废旧橡胶颗粒62-66、高氯酸锂5-6、纳米聚四氟乙烯4-5、丙烯酸三氟乙酯5-6、甲基丙烯酸十二氟庚酯6-7、乙酸乙酯60-70、过氧化异丙苯0.4-0.5、9-10%硝酸溶液90-100、尿素饱和溶液90-100、羧基丁腈橡胶12-13、石墨烯微片1.3-1.5、菜籽多酚0.4-0.5。
所述抗拉强度高木材橡胶复合地板的制备方法，包括以下步骤：
（1）将木刨花粉碎，烘干至绝干，放入9-10%硝酸溶液中，在96-100℃处理20-23分钟，过滤，再用尿素饱和溶液浸泡60-70分钟，过滤，干燥，得到溶胀的刨花；
（2）将纳米聚四氟乙烯、丙烯酸三氟乙酯、高氯酸锂、甲基丙烯酸十二氟庚酯、乙酸乙酯混合，加热至60-70℃，加入溶胀的刨花，再加入过氧化异丙苯，搅拌反应30-40分钟，干燥去除乙酸乙酯，得到改性刨花；
（3）将异氰酸酯胶粘剂与丙酮混合均匀，再加入羧基丁腈橡胶、石墨烯微片、菜籽多酚混合均匀，得到改性胶粘剂；
（4）将改性刨花、改性胶粘剂与其他剩余原料混合均匀，进行板坯铺装，然后在1.0-1.2MPa下进行预压30-40s，然后在140-150℃、3.5-3.8MPa下热压8-9分钟成型，常温放置24-26小时，再进行砂光，即得。
本发明的优点是：本发明将刨花进行溶胀后干燥，得到多孔疏松的结构，再使用纳米聚四氟乙烯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯进行改性，在刨花的内部和表面形成了耐水有机层，提高了韧性以及和胶粘剂的相容性，提高了粘结强度，同时提高了刨花的韧性，得到的橡胶复合材料的弹性更好，吸音效果更好，耐久性更好；同时还使用了高氯酸锂，提高了刨花的导电性，进而提高了地板的抗静电性能。通过使用羧基丁腈橡胶、石墨烯微片、菜籽多酚，石墨烯微片提高了羧基丁腈橡胶的抗拉性能，菜籽多酚提高了羧基丁腈橡胶的抗老化性能，三者结合提高了刨花与橡胶的相容性，提高了地板的抗拉强度和抗老化性。
具体实施方式
一种抗拉强度高木材橡胶复合地板，由下列重量份（公斤）的原料制成：异氰酸酯胶粘剂10、丙酮0.5、木刨花35、废旧橡胶颗粒62、高氯酸锂5、纳米聚四氟乙烯4、丙烯酸三氟乙酯5、甲基丙烯酸十二氟庚酯6、乙酸乙酯60、过氧化异丙苯0.4、9%硝酸溶液90、尿素饱和溶液90、羧基丁腈橡胶12、石墨烯微片1.3、菜籽多酚0.4。
所述抗拉强度高木材橡胶复合地板的制备方法，包括以下步骤：
（1）将木刨花粉碎，烘干至绝干，放入9%硝酸溶液中，在96℃处理20分钟，过滤，再用尿素饱和溶液浸泡60分钟，过滤，干燥，得到溶胀的刨花；
（2）将纳米聚四氟乙烯、丙烯酸三氟乙酯、高氯酸锂、甲基丙烯酸十二氟庚酯、乙酸乙酯混合，加热至60℃，加入溶胀的刨花，再加入过氧化异丙苯，搅拌反应30分钟，干燥去除乙酸乙酯，得到改性刨花；
（3）将异氰酸酯胶粘剂与丙酮混合均匀，再加入羧基丁腈橡胶、石墨烯微片、菜籽多酚混合均匀，得到改性胶粘剂；
（4）将改性刨花、改性胶粘剂与其他剩余原料混合均匀，进行板坯铺装，然后在1.0MPa下进行预压30s，然后在140℃、3.5MPa下热压8分钟成型，常温放置24小时，再进行砂光，即得。
该实施例地板的密度为0.81g/cm3,2h吸水厚度膨胀率为2.0%，静曲强度为4.2MPa，内胶合强度为1.85MPa,弹性模量为405MPa，撞击声为69.2dB(A),撞击声隔声改善值为18.6dB(A)。

Claims (2)

1.一种抗拉强度高木材橡胶复合地板，其特征在于：由下列重量份的原料制成：异氰酸酯胶粘剂10-11、丙酮0.5-0.6、木刨花35-38、废旧橡胶颗粒62-66、高氯酸锂5-6、纳米聚四氟乙烯4-5、丙烯酸三氟乙酯5-6、甲基丙烯酸十二氟庚酯6-7、乙酸乙酯60-70、过氧化异丙苯0.4-0.5、9-10%硝酸溶液90-100、尿素饱和溶液90-100、羧基丁腈橡胶12-13、石墨烯微片1.3-1.5、菜籽多酚0.4-0.5。
2.根据权利要求1所述抗拉强度高木材橡胶复合地板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将木刨花粉碎，烘干至绝干，放入9-10%硝酸溶液中，在96-100℃处理20-23分钟，过滤，再用尿素饱和溶液浸泡60-70分钟，过滤，干燥，得到溶胀的刨花；
（2）将纳米聚四氟乙烯、丙烯酸三氟乙酯、高氯酸锂、甲基丙烯酸十二氟庚酯、乙酸乙酯混合，加热至60-70℃，加入溶胀的刨花，再加入过氧化异丙苯，搅拌反应30-40分钟，干燥去除乙酸乙酯，得到改性刨花；
（3）将异氰酸酯胶粘剂与丙酮混合均匀，再加入羧基丁腈橡胶、石墨烯微片、菜籽多酚混合均匀，得到改性胶粘剂；
（4）将改性刨花、改性胶粘剂与其他剩余原料混合均匀，进行板坯铺装，然后在1.0-1.2MPa下进行预压30-40s，然后在140-150℃、3.5-3.8MPa下热压8-9分钟成型，常温放置24-26小时，再进行砂光，即得。
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