CN106189323A - 一种高性能木塑复合墙板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高性能木塑复合墙板，其特征是，按重量份由如下组分构成，纤维粉45‑55份、陶瓷纤维5‑10，HDPE塑料30‑40份、偶联剂2‑4份，抗氧剂0.2‑0.4份、增韧剂2‑3份、润滑剂1‑3份。制备方法中，先将KH550硅烷偶联剂和白油按照体积比1∶5配成溶液与纤维粉混合，均匀后干燥；再将预处理好的纤维粉、PE塑料、抗氧剂、增韧剂放入高速混合机里混合10‑15min，然后冷却，将混合冷却后的木塑干混料经造粒机造粒，再加入润滑剂，混合3‑6min，后再经挤出机挤出得到木塑复合材料。该工艺能降低木塑墙板的吸水量，增加其耐候性。

Description

一种高性能木塑复合墙板及其制备方法
技术领域
本发明涉及木塑复合材料领域，具体地说是一种吸水率低、力学强度高的HDPE木塑复合墙板及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料(wood plastic composite，简称“WPC”)是利用各种废弃的植物纤维与回收再生塑料复合而成的一种新型环保材料。常用的木塑复合材料配方中基料主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等，由于聚乙烯的加工特性，近70％的木塑复合材料是聚乙烯基复合材料。从分子结构角度来看，聚乙烯几乎不含有支链，其主链是重复的C－C柔性分子链段，导致其树脂物理性能不高，制出的木塑产品的防水性、力学强度等物理性能不够理想。
农作物秸秆作为农业生产的副产物,产量大、分布广,据统计目前我国农作物秸秆产生量每年约一亿吨。由于没有对秸秆进行合理有效的利用使得近年来农作物秸秆成为农村环境污染的新源头。每年夏秋之际，大量的小麦、玉米秸秆在田间被焚烧，产生大量的烟雾，造成全国大范围的空气严重污染。
将农作物秸秆回收利用不仅能够解决农村环境污染问题，而且能为木塑行业提供新型原材料，节约传统的木材资源，合理化利用资源，变废为宝，具有一定的社会和经济可持续性。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能木塑复合墙板及其制备方法，该木塑复合材料以秸秆纤维和HDPE塑料为主要原料，辅以偶联剂、抗氧剂、增韧剂、润滑剂，制备所得的复合墙板吸水率低，力学性能优越，可广泛应用于墙板、地板等建筑材料中。
本发明解决技术问题采用如下方案：
一种高性能木塑复合墙板，其特征是，按重量份由如下组分构成，纤维粉45-55份、陶瓷纤维5-10，HDPE塑料30-40份、偶联剂2-4份，抗氧剂0.2-0.4份、增韧剂2-3份、润滑剂1-3份
进一步，所述纤维粉是将小麦秸秆粉碎、磨粉、筛分后得到的60目颗粒，其含水率为3-5％。
进一步，所述HDPE塑料的熔融指数为0.2-0.4g/10min。
进一步，所述偶联剂为KH550硅烷偶联剂。
进一步，所述增韧剂为聚氧化乙烯。
进一步，所述润滑剂为复合润滑剂Opka-100(美国Honeywell公司)
进一步，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010，抗氧化剂1076，防老剂DNP和光稳定剂GW-480作为复合抗老化剂；各组份的质量比为1：0.5：0.5：1；
一种高性能木塑复合墙板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将KH550硅烷偶联剂和白油按照体积比1∶5配成溶液与纤维粉混合，均匀后干燥；
2)将预处理好的纤维粉、PE塑料、抗氧剂、增韧剂放入高速混合机里混合10-15min，然后冷却；
3)将冷却后的木塑干混料经造粒机造粒后，再加入润滑剂，混合3-6min，再经挤出机挤出得到木塑复合材料。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明木塑复合材料以秸秆纤维和HDPE塑料为主要原料，辅以偶联剂、抗氧剂、增韧剂、润滑剂，制备所得的复合材料吸水率低，力学性能优越，可广泛应用于墙板、地板等建筑材料中。
本发明木塑复合材料，充分利用了农作物秸秆，不仅节省巨大成本，而且消除了农村焚烧秸秆所带来的环境污染问题，同时也为各地经济发展节约了大量的木材资源，针对可持续发展战略的实施具有重要的意义。
本发明纤维粉采用小麦秸秆，在预加工时，用碱溶液对小麦秸秆进行的改性处理，去除了小麦秸秆纤维表面的胶质层和蜡质层，使得小麦纤维表面的界面结合能力增强，也增强木塑材料的各项力学性能。
本发明原料采用0.2g-0.4g/10min熔融指数的HDPE塑料与小麦秸秆结合，增强了原料的相容性，进而提升了木塑材料的力学性能。
本发明木塑复合材料制备工艺中，将除润滑剂以外的助剂与原料进行共混后，再加入润滑剂混炼，能降低木塑墙板的吸水量，增加其耐候性。
以下通过具体实施方式对本发明技术方案做进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种高性能木塑复合墙板，按重量份由如下组分构成，纤维粉45-55份、陶瓷纤维5-10，HDPE塑料30-40份、偶联剂2-4份，抗氧剂0.2-0.4份、增韧剂2-3份、润滑剂1-3份。
进一步，所述纤维粉是将小麦秸秆粉碎、磨粉、筛分后得到的60目颗粒，其含水率为3-5％。
进一步，所述PE塑料的熔融指数为0.2-0.4g/10min。
进一步，所述偶联剂为KH550硅烷偶联剂。
进一步，所述增韧剂为聚氧化乙烯。
进一步，所述润滑剂为复合润滑剂Opka-100(美国Honeywell公司)。
进一步，所述抗氧剂所述抗氧化剂为抗氧化剂1010，抗氧化剂1076，防老剂DNP和光稳定剂GW-480作为复合抗老化剂；各组份的质量比为：0.5：0.5：1。
实施例2实施例1木塑复合材料制备方法
步骤1：将废弃小麦秸秆收集，清洗、晾干，放入磨粉机中磨成小麦秸秆纤维，经筛分处理后得到60目颗粒，然后在烘箱110℃温度条件下，进行24小时干燥处理，使小麦秸秆纤维的平均含水率保持在10％；
步骤2：将小麦秸秆纤维放入2.5％的NaOH溶液中浸泡48小时，再漂洗至pH呈中性，将改性后的小麦秸秆纤维放入110℃烘箱中进行干燥处理，使小麦秸秆的平均含水率保持在5％；
步骤3：将KH550硅烷偶联剂和白油按照体积比1∶5配成溶液，将干燥后的麦秸杆粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将麦秸秆粉充分均匀浸润后取出，105℃下干燥1-5min。
步骤4：将预处理好的小麦秸秆纤维52份、陶瓷纤维5份、PE塑料34份、偶联剂抗氧剂3份、增韧剂3.2份、抗氧剂0.3份放入高速混合机里混合，1200r/min的转速混合10-15分钟，最后加入润滑剂2.5份，并在1200r/min的转速混合8-10分钟，然后冷却，将该干混料经双螺杆造粒机造粒。
步骤5：将该木塑造粒料投入65锥双挤出机料桶，机筒温度设定180℃，180℃，180℃，180℃，模温设定150℃，150℃，150℃，150℃。通过模具挤出，制备得到木塑复合墙板，尺寸：200mmx21mmx325mm。
步骤6：将木塑墙板放入烘箱后，在40℃的温度条件下，干燥24小时，再将木塑墙板放在室温下和相对湿度分别为25±2℃、40-70％环境下陈放2周，以释放应力。
参照GB/T17657-2013测试PE木塑复合材料吸水性，参照标准GB/T1040.1-2006在室温下进行测试试样拉伸性能，拉伸速度为5mm/min；按GB/T17657-2013测试PE木塑复合材料弯曲强度及弯曲弹性模量；冲击性能：试样为无缺口冲击，按照GB/T1043.1-2008进行测试；
测得结果如下：
24小时吸水率：0.93％，邵氏硬度：71HA，弯曲强度：30.33MPa，弯曲弹性模量：2510MPa，拉伸强度：11.40MPa，简支梁冲击强度：8.56KJ/m2。
实施例2实施例1木塑复合材料制备方法
与实施例1不同之处在于步骤4中，即
步骤4：将预处理好的小麦秸秆纤维52份、陶瓷纤维5份、PE塑料34份、偶联剂抗氧剂3份、增韧剂3.2份、抗氧剂0.3份放入高速混合机里混合，1200r/min的转速混合10-15分钟，并在1200r/min的转速混合8-10分钟，然后冷却，将木塑干混料经双螺杆造粒机造粒，然后加入润滑剂2份，混合3-6分钟，减少润滑剂用量0.5份。
参照GB/T17657-2013测试PE木塑复合材料吸水性，参照标准GB/T1040.1-2006在室温下进行测试试样拉伸性能，拉伸速度为5mm/min；按GB/T17657-2013测试PE木塑复合材料弯曲强度及弯曲弹性模量；冲击性能：试样为无缺口冲击，按照GB/T1043.1-2008进行测试；
结果如下：
24小时吸水率：0.56％，邵氏硬度：70HA，弯曲强度：40.76MPa，弯曲弹性模量：3076.42MPa，拉伸强度：14.9MPa，简支梁冲击强度：13.89KJ/m2。
以上实施例中，若无特别说明，其组分均为市购现有技术产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种高性能木塑复合墙板，其特征是，按重量份由如下组分构成纤维粉45-55份、陶瓷纤维5-10，HDPE塑料30-40份、偶联剂2-4份，抗氧剂0.2-0.4份、增韧剂2-3份、润滑剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合墙板，其特征在于，所述HDPE塑料的熔融指数为0.2-0.4g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合墙板，其特征在于，所述增韧剂为聚氧化乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合墙板，其特征在于，所述润滑剂为复合润滑剂Opka-100。
5.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合墙板，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010，抗氧化剂1076，防老剂DNP和光稳定剂GW-480作为复合抗老化剂；各组份质量比为1：0.5：0.5：1。
6.一种权利要求1所述高性能木塑复合墙板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将KH550硅烷偶联剂和白油按照体积比1∶5配成溶液与纤维粉混合，均匀后干燥；
2)将预处理好的纤维粉、陶瓷纤维5-10，HDPE塑料、抗氧剂、增韧剂放入高速混合机里混合10-15min，然后冷却；
3)将冷却后的木塑干混料经造粒机造粒后，再加入润滑剂，混合3-6min，再经挤出机挤出得到木塑复合墙板。
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