CN106280104A - 一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料 - Google Patents

一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料，包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维50‑70份，尼龙纤维5‑10份，竹纤维3‑5份，碳纤维3‑8份，碳酸钙晶须20‑35份、纳米铝粉10‑15份，助剂3‑5份，六甲基磷酰三胺 5‑10份，受阻胺类光稳定剂3‑6份，脂肪醇聚氧乙烯醚2‑5份，硬脂酸钙20‑30份，硬脂酸20‑35 份、HDPE10‑20份，偏苯三酸三辛酯10‑20份，癸二酸 5‑8份等。本发明塑钢型材添加了竹纤维等纤维材料，增加了型材的抗弯强度；通过添加纳米结晶纤维素，增加了型材的刚度；通过使用本发明的增强助剂，能够增加塑钢型材的强度、韧性和耐老化性能。

Description

一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料
技术领域
本发明涉及一种塑钢型材材料，具体涉及一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料。
背景技术
塑钢型材简称塑钢，主要化学成分是 PVC，因此也叫 PVC 型材。是被广泛应用的一种新型的建筑材料，由于其物理性能如刚性、弹性、耐腐蚀，抗老化性能优异，通常用作是铜、锌、铝等有色金属的佳代用品。
在房屋建筑中主要用于推拉，平开门窗、护栏、管材和吊顶材料的应用，通过新的工艺流程处理也广泛用在汽车发动机保护板方面，不仅重量轻，而且韧性好，具有刚的优良性质，有时候也被称作合金塑钢。
虽然塑钢材料广泛应用，但是随着社会的进步，要不断提高其性能，例如强度、韧性、耐热性、保温性、隔音性、抗静电性、耐紫外性等性能。
而且我国塑钢型材绝大部分劣质型材使用铅盐稳定剂，成品含铅量在 0.6% －1.2% 之间。铅是一种对人体有害的物质，当劣质型材老化时，会析出含铅粉尘，长期接触后会使血液中铅含量超标，甚至铅中毒。因此需要提高塑钢型材的安全性，同时不提高成本。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中的不足，提出一种竹纤维增强型塑钢型材，该塑钢型材添加了竹纤维等纤维材料，增加了型材的抗弯强度 ；通过添加纳米结晶纤维素，增加了型材的刚度 ；通过使用本发明的增强助剂，能够增加塑钢型材的强度、韧性和耐老化性能。
技术方案：本发明所述的一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料，包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维50-70份，尼龙纤维5-10份，竹纤维3-5份，碳纤维3-8份，碳酸钙晶须20-35份、纳米铝粉10-15份，助剂3-5份，六甲基磷酰三胺 5-10份，受阻胺类光稳定剂3-6份，脂肪醇聚氧乙烯醚2-5份，硬脂酸钙20-30份，硬脂酸20-35 份、HDPE10-20份，偏苯三酸三辛酯10-20份，癸二酸 5-8份，TPP 5-10份，包膜光亮润滑剂0.01-0.05份，抗老化剂0.5-1份；
所述助剂由下列重量份的原料制成：蒙脱土 6-8、硅烷偶联剂 kh-550 0.3-0.4、四针状氧化锌晶须 5-6、SG-5PVC 粉末 3-4、纳米二氧化钛 2-3、碳纳米管 0.4-0.6、纳米硼纤维 0.3-0.5、正硅酸乙酯 2-3、乙醇 20-25、水 10-13；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 1-2个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌 30-40 分钟，加热至 80-90℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
进一步的，包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维60-70份，尼龙纤维7-10份，竹纤维4-5份，碳纤维5-8份，碳酸钙晶须25-35份、纳米铝粉12-15份，助剂4-5份，六甲基磷酰三胺 8-10份，受阻胺类光稳定剂4-6份，脂肪醇聚氧乙烯醚3-5份，硬脂酸钙25-30份，硬脂酸25-35 份、HDPE 15-20份，偏苯三酸三辛酯15-20份，癸二酸 6-8份，TPP 7-10份，包膜光亮润滑剂0.03-0.05份，抗老化剂0.6-1份；
所述助剂由下列重量份的原料制成 ：蒙脱土 7-8、硅烷偶联剂 kh-550 0.3-0.4、四针状氧化锌晶须 5-6、SG-5PVC 粉末 3-4、纳米二氧化钛 2-3、碳纳米管 0.5-0.6、纳米硼纤维 0.4-0.5、正硅酸乙酯 2-3、乙醇 22-25、水 12-13；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 1-2个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌 30-40 分钟，加热至 80-90℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
进一步的，包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维65份，尼龙纤维8份，竹纤维4.5份，碳纤维6份，碳酸钙晶须30份、纳米铝粉14份，助剂4.5份，六甲基磷酰三胺9份，受阻胺类光稳定剂5份，脂肪醇聚氧乙烯醚4份，硬脂酸钙28份，硬脂酸30 份、HDPE 17份，偏苯三酸三辛酯18份，癸二酸 7份，TPP 8份，包膜光亮润滑剂0.04份，抗老化剂0.8份；
所述助剂由下列重量份的原料制成 ：蒙脱土 7.5、硅烷偶联剂 kh-550 0.35、四针状氧化锌晶须 5.5、SG-5PVC 粉末 3.5、纳米二氧化钛 2.5、碳纳米管 0.55、纳米硼纤维0.45、正硅酸乙酯 2.5、乙醇 23、水 12.5；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550 加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 1-2 个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌 30-40 分钟，加热至 80-90℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
本发明还公开了上述一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将六甲基磷酰三胺、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，搅拌均匀后再加入硅溶胶，边搅拌边升温至75-85℃，再加入碳酸钙晶须，搅拌反应 1-2 个小时，喷雾干燥，得到颗粒 ；
（2）将第（1）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，在 120-130℃下用高速混合机混合5-10分钟，冷却至室温，出料，得到预混料；
（3）将第（2）步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为10-15转/分，料筒和机头温度为 160-180℃，挤出定型，水冷处理，得到型材 ；
（4）将第（3）步得到的型材送入 -15 至 -30℃，真空环境下冷却 15-20 秒，再经牵引，成型，即得。
进一步的，步骤（3）所述挤出机螺杆转速调节为12转/分，料筒和机头温度为 170℃。
有益效果：本发明塑钢型材添加了竹纤维等纤维材料，增加了型材的抗弯强度 ；通过添加纳米结晶纤维素，增加了型材的刚度 ；通过使用本发明的增强助剂，能够增加塑钢型材的强度、韧性和耐老化性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料，包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维50份，尼龙纤维5份，竹纤维3份，碳纤维3份，碳酸钙晶须20份、纳米铝粉10份，助剂3份，六甲基磷酰三胺 5份，受阻胺类光稳定剂3份，脂肪醇聚氧乙烯醚2份，硬脂酸钙20份，硬脂酸20份、HDPE 10份，偏苯三酸三辛酯10份，癸二酸 5份，TPP 5份，包膜光亮润滑剂0.01份，抗老化剂0.5份；
所述助剂由下列重量份的原料制成：蒙脱土 6-8、硅烷偶联剂 kh-550 0.3、四针状氧化锌晶须 5、SG-5PVC 粉末 3、纳米二氧化钛 2、碳纳米管 0.4、纳米硼纤维 0.3、正硅酸乙酯 2、乙醇 20、水 10；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550 加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 1个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌30分钟，加热至 80℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
上述一种竹纤维增强型塑钢型材的生产工艺，包括如下步骤：
（1）将六甲基磷酰三胺、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，搅拌均匀后再加入硅溶胶，边搅拌边升温至75℃，再加入碳酸钙晶须，搅拌反应 1个小时，喷雾干燥，得到颗粒 ；
（2）将第（1）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，在 120℃下用高速混合机混合 5分钟，冷却至室温，出料，得到预混料；
（3）将第（2）步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为10转/分， 料筒和机头温度为 160℃，挤出定型，水冷处理，得到型材 ；
（4）将第（3）步得到的型材送入 -15 至 -30℃，真空环境下冷却 15秒，再经牵引，成型，即得。
实施例2
一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料，包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维70份，尼龙纤维10份，竹纤维5份，碳纤维8份，碳酸钙晶须35份、纳米铝粉15份，助剂5份，六甲基磷酰三胺 10份，受阻胺类光稳定剂6份，脂肪醇聚氧乙烯醚5份，硬脂酸钙30份，硬脂酸35份、HDPE 20份，偏苯三酸三辛酯20份，癸二酸 8份，TPP 10份，包膜光亮润滑剂0.05份，抗老化剂1份；
所述助剂由下列重量份的原料制成：蒙脱土 8、硅烷偶联剂 kh-550 0.4、四针状氧化锌晶须 6、SG-5PVC 粉末 4、纳米二氧化钛 3、碳纳米管 0.6、纳米硼纤维 0.5、正硅酸乙酯3、乙醇 25、水 13；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550 加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 2 个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌 40分钟，加热至 90℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
上述一种竹纤维增强型塑钢型材的生产工艺，包括如下步骤：
（1）将六甲基磷酰三胺、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，搅拌均匀后再加入硅溶胶，边搅拌边升温至85℃，再加入碳酸钙晶须，搅拌反应 2 个小时，喷雾干燥，得到颗粒 ；
（2）将第（1）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，在 130℃下用高速混合机混合 10分钟，冷却至室温，出料，得到预混料；
（3）将第（2）步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为15转/分， 料筒和机头温度为 180℃，挤出定型，水冷处理，得到型材 ；
（4）将第（3）步得到的型材送入 -15 至 -30℃，真空环境下冷却 20 秒，再经牵引，成型，即得。
实施例3
一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料，包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维65份，尼龙纤维8份，竹纤维4.5份，碳纤维6份，碳酸钙晶须30份、纳米铝粉14份，助剂4.5份，六甲基磷酰三胺9份，受阻胺类光稳定剂5份，脂肪醇聚氧乙烯醚4份，硬脂酸钙28份，硬脂酸30份、HDPE 17份，偏苯三酸三辛酯18份，癸二酸 7份，TPP 8份，包膜光亮润滑剂0.04份，抗老化剂0.8份；
所述助剂由下列重量份的原料制成 ：蒙脱土 7.5、硅烷偶联剂 kh-550 0.35、四针状氧化锌晶须 5.5、SG-5PVC 粉末 3.5、纳米二氧化钛 2.5、碳纳米管 0.55、纳米硼纤维0.45、正硅酸乙酯 2.5、乙醇 23、水 12.5；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550 加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 1-2 个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌 30-40 分钟，加热至 80-90℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
上述一种竹纤维增强型塑钢型材的生产工艺，包括如下步骤：
（1）将六甲基磷酰三胺、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，搅拌均匀后再加入硅溶胶，边搅拌边升温至80℃，再加入碳酸钙晶须，搅拌反应 1.5个小时，喷雾干燥，得到颗粒 ；
（2）将第（1）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，在 125℃下用高速混合机混合 7分钟，冷却至室温，出料，得到预混料；
（3）将第（2）步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为12转/分， 料筒和机头温度为 170℃，挤出定型，水冷处理，得到型材 ；
（4）将第（3）步得到的型材送入 -15 至 -30℃，真空环境下冷却17秒，再经牵引，成型，即得。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料，其特征在于：包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维50-70份，尼龙纤维5-10份，竹纤维3-5份，碳纤维3-8份，碳酸钙晶须20-35份、纳米铝粉10-15份，助剂3-5份，六甲基磷酰三胺 5-10份，受阻胺类光稳定剂3-6份，脂肪醇聚氧乙烯醚2-5份，硬脂酸钙20-30份，硬脂酸20-35 份、HDPE10-20份，偏苯三酸三辛酯10-20份，癸二酸 5-8份，TPP 5-10份，包膜光亮润滑剂0.01-0.05份，抗老化剂0.5-1份；
所述助剂由下列重量份的原料制成：蒙脱土 6-8、硅烷偶联剂 kh-550 0.3-0.4、四针状氧化锌晶须 5-6、SG-5PVC 粉末 3-4、纳米二氧化钛 2-3、碳纳米管 0.4-0.6、纳米硼纤维 0.3-0.5、正硅酸乙酯 2-3、乙醇 20-25、水 10-13；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 1-2个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌 30-40 分钟，加热至 80-90℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
2.根据权利要求1所述的一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料，其特征在于：包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维60-70份，尼龙纤维7-10份，竹纤维4-5份，碳纤维5-8份，碳酸钙晶须25-35份、纳米铝粉12-15份，助剂4-5份，六甲基磷酰三胺 8-10份，受阻胺类光稳定剂4-6份，脂肪醇聚氧乙烯醚3-5份，硬脂酸钙25-30份，硬脂酸25-35 份、HDPE 15-20份，偏苯三酸三辛酯15-20份，癸二酸 6-8份，TPP 7-10份，包膜光亮润滑剂0.03-0.05份，抗老化剂0.6-1份；
所述助剂由下列重量份的原料制成 ：蒙脱土 7-8、硅烷偶联剂 kh-550 0.3-0.4、四针状氧化锌晶须 5-6、SG-5PVC 粉末 3-4、纳米二氧化钛 2-3、碳纳米管 0.5-0.6、纳米硼纤维 0.4-0.5、正硅酸乙酯 2-3、乙醇 22-25、水 12-13；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 1-2个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌 30-40 分钟，加热至 80-90℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
3.根据权利要求1所述的一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料，其特征在于：包括如下质量份数的组分：纳米结晶纤维65份，尼龙纤维8份，竹纤维4.5份，碳纤维6份，碳酸钙晶须30份、纳米铝粉14份，助剂4.5份，六甲基磷酰三胺9份，受阻胺类光稳定剂5份，脂肪醇聚氧乙烯醚4份，硬脂酸钙28份，硬脂酸30 份、HDPE 17份，偏苯三酸三辛酯18份，癸二酸 7份，TPP 8份，包膜光亮润滑剂0.04份，抗老化剂0.8份；
所述助剂由下列重量份的原料制成 ：蒙脱土 7.5、硅烷偶联剂 kh-550 0.35、四针状氧化锌晶须 5.5、SG-5PVC 粉末 3.5、纳米二氧化钛 2.5、碳纳米管 0.55、纳米硼纤维0.45、正硅酸乙酯 2.5、乙醇 23、水 12.5；制备方法为：将硅烷偶联剂 kh-550 加入水中，搅拌均匀后加入蒙脱土，边搅拌边加入纳米二氧化钛、碳纳米管，磁力搅拌 1-2 个小时，烘干，粉碎，过 100 目筛，得到粉末；将正硅酸乙酯加入乙醇中溶解，再加入所述粉末以及其他剩余成分，磁力搅拌 30-40 分钟，加热至 80-90℃，不停搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，即得。
4.根据权利要求1-3任一一项所述的一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将六甲基磷酰三胺、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，搅拌均匀后再加入硅溶胶，边搅拌边升温至75-85℃，再加入碳酸钙晶须，搅拌反应 1-2 个小时，喷雾干燥，得到颗粒 ；
（2）将第（1）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，在 120-130℃下用高速混合机混合5-10分钟，冷却至室温，出料，得到预混料；
（3）将第（2）步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为10-15转/分，料筒和机头温度为 160-180℃，挤出定型，水冷处理，得到型材 ；
（4）将第（3）步得到的型材送入 -15 至 -30℃，真空环境下冷却 15-20 秒，再经牵引，成型，即得。
5.根据权利要求4所述的一种竹纤维增强型塑钢型材用复合材料的生产工艺，其特征在于：步骤（3）所述挤出机螺杆转速调节为12转/分， 料筒和机头温度为 170℃。
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