CN106336593A - 一种竹纤维增强pvc栈道板及其制造方法 - Google Patents

一种竹纤维增强pvc栈道板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种竹纤维增强PVC栈道板及其制造方法，该制造方法首先对竹纤维和PVC树脂粉进行低温等离子体改性，然后加入润滑剂和重质碳酸钙，喷入雾化的硅烷偶联剂，再用雾化的三聚氰胺树脂进行包覆得到芯层原料；对竹纤维和PVC树脂粉进行低温等离子体改性，然后加入氧化铁红、润滑剂、阻燃剂、抑菌剂和重质碳酸钙，喷入雾化的硅烷偶联剂，再用雾化的三聚氰胺树脂进行包覆得到表层原料；然后将芯层原料和表层原料造粒，再熔融塑化后共挤出成型得到板材，然后将板材按规定长度锯断，再对锯断端口用表层原料熔焊封闭，得到栈道板。通过该方法得到的栈道板竹纤维含量高、力学强度大、阻燃性好、经久耐用。

Description

一种竹纤维增强PVC栈道板及其制造方法
技术领域
本发明属于竹塑复合材料技术领域，尤其涉及一种竹纤维增强PVC栈道板及其制造方法。
背景技术
木塑复合材料由木屑和废旧塑料经混合挤压而成，具有防腐、防水的优点，但是，长时间受热胀冷缩和水气侵蚀会导致木塑复合材料变形、开裂，其机械性能会逐渐降低，影响使用寿命。而且，木材和塑料都是可燃材料，需要进行阻燃防火处理以减少火灾危害。
PVC(聚氯乙烯)树脂是一种极性非结晶性高聚物，分子之间有较强的作用力，是一种坚硬而脆的材料，其抗冲击强度较低。将PVC树脂应用到木塑复合材料中时需要进行抗冲击改性，利用改性剂粒子自身的变形和剪切带，降低银纹引发应力、阻止银纹扩大和增长，吸收掉传入材料体内的冲击能，从而达到抗冲击的目的。
竹纤维具有比木纤维更高的强度和刚度以及较低的密度，添加到聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯、聚丙烯、ABS树脂和聚苯乙烯等塑料中制成竹塑复合材料，对塑料具有填充、增强、减少重量、降低成本等作用。
竹塑复合材料中，亲水性的竹纤维、阻燃剂和碳酸钙等无机填料，与亲油性的PVC塑料之间界面不相容，导致竹纤维的团聚，以及塑料与填料不能有效粘合，引起材料的力学性能下降。因此，竹纤维、无机填料与塑料的界面相容性差是制约竹塑复合材料力学性能和使用寿命的重要因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种竹纤维增强PVC栈道板及其制造方法，该竹纤维增强PVC栈道板的竹纤维含量高、力学强度大、阻燃性好、经久耐用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种竹纤维增强PVC栈道板，包括芯层和包覆所述芯层的表层，所述芯层的制造原料包括如下重量份的各组分：
所述表层的制造原料包括如下重量份的各组分：
上述的竹纤维增强PVC栈道板，优选的，所述表层的制造原料中还包括有0.1-1.0重量份的氧化铁红、1-4重量份的耐磨剂、0.1-2重量份的紫外线吸收剂和0.5-2重量份的抑菌剂。
作为一个总的发明构思，本发明另一方面提供了上述竹纤维增强PVC栈道板的一种制造方法，包括以下步骤：
(1)、将10-40重量份的竹纤维和80-100重量份的PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入1-6重量份的氯化石蜡和20-60重量份的重质碳酸钙搅拌混合均匀，然后向搅拌下的混合物料中喷入雾化的2-8重量份的硅烷偶联剂，继续搅拌，再向搅拌下的混合物料中喷入雾化的5-20重量份的三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，得到芯层原料；
(2)、将5-20重量份的竹纤维和80-100重量份的PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入0.1-1.0重量份的氧化铁红、1-6重量份的氯化石蜡、10-40重量份的阻燃剂、0.5-2重量份的抑菌剂和10-30重量份的重质碳酸钙搅拌混合均匀，然后向搅拌下的混合物料中喷入雾化的2-8重量份的硅烷偶联剂，继续搅拌，再向搅拌下的混合物料中喷入雾化的5-20重量份的三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，得到表层原料；
(3)、将步骤(1)得到的芯层原料和步骤(2)得到的表层原料分别搅拌均匀，然后分别进行造粒，得到芯层颗粒和表层颗粒；
(4)、将步骤(3)得到的芯层颗粒和表层颗粒分别熔融塑化，然后将熔融塑化后的芯层原料和表层原料通过共挤模具进行挤出成型，得到板材，然后将板材按规定长度锯断，再对锯断端口用表层原料熔焊封闭，即得竹纤维增强PVC栈道板。
该方法以聚氯乙烯树脂为基材，以竹纤维为增强体，将聚氯乙烯树脂和竹纤维经过低温等离子体改性处理，低温等离子体中电子的温度远高于其离子和原子等重粒子的温度，因此，一方面电子有足够高的能量使反应物分子激发、离解和电离；另一方面反应体系可以保持低温甚至于接近室温。通过低温等离子体对聚氯乙烯树脂和竹纤维进行表面处理，使得聚氯乙烯树脂和竹纤维表面发生多重的物理、化学变化，如产生刻蚀作用使聚氯乙烯树脂和竹纤维表面变得粗糙、形成致密的交联层、引入含氧极性基团等，使得聚氯乙烯树脂和竹纤维的亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性和电性能均得到较大幅度的改善。经低温等离子体改性后，竹纤维和聚氯乙烯树脂之间的界面结合强度大幅度提高，进而大幅度提高了栈道板的力学强度，并且其耐磨性和使用寿命也得到加强。
此外，该方法将填料采用硅烷偶联剂进行偶联并利用三聚氰胺树脂进行喷雾包覆，解决了竹纤维、无机填料与聚氯乙烯树脂之间由于界面不相容而导致的竹塑复合材料力学强度下降的问题，同时也提高了栈道板的力学强度、耐磨性能和使用寿命。硅烷偶联剂具有两种以上不同反应基，可以同时与有机和无机材料发生化学键合(偶联)作用，增加两种材料的粘接性，进而提高复合材料的力学强度。表层原料中加入阻燃剂提高了该栈道板的阻燃防火性能，而且，采用聚氯乙烯树脂作为基体材料也能起到一定的阻燃效果。以重质碳酸钙作为该栈道板的填料，不仅对聚氯乙烯树脂具有增强作用，由于其本身不可燃的特性还可起到阻燃作用。添加氯化石蜡作为润滑剂，提高了栈道板的耐磨性能。氧化铁红为颜料，使得该竹纤维增强PVC栈道板具有接近红木的颜色。
该栈道板将芯层和表层利用共挤出工艺进行制造，利用多台挤出机分别对熔融塑化后的芯层颗粒和表层颗粒进行供料，在一个复合机头内汇合共挤出得到表层包覆芯层的栈道板。采用该共挤出工艺能够使具有不同特性的表层和芯层在挤出过程中很好的彼此复合在一起，所得栈道板的表层和芯层在特性上进行互补，从而使得栈道板能过满足外观、强度、刚度以及硬度等特殊要求，并且可以大幅度的降低栈道板的制造成本、简化制造流程、减少设备投资，此外，该共挤出复合过程不需使用溶剂、不产生三废物质。
综上所述，本发明的制造方法将竹纤维增强、低温等离子体改性、表面包覆、聚磷酸铵-氯化石蜡-竹纤维协同阻燃等多种技术集成组合，制造得到的复合材料栈道板竹纤维含量高、力学强度大、阻燃性好、经久耐用。经测试，相比于现有的栈道板，采用本发明的制造方法制造得到的栈道板抗弯强度提高50％以上，剥离强度提高120％以上，使用寿命延长50％以上，可替代防腐木广泛应用于风景名胜区、城市园林、别墅的户外栈道底板、护栏、栅栏和亭台等。
上述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，优选的，所述步骤(2)中，在喷入硅烷偶联剂之前的混合物料中还加入有1-4重量份的耐磨剂、0.1-2重量份的紫外线吸收剂和0.5-2重量份的抑菌剂以制备得到表层原料。在表层原料中添加耐磨剂有效地提高了栈道板的耐磨性能，进而延长了栈道板的使用寿命；加入紫外线吸收剂，可减缓聚合物的光解反应，延缓栈道板的老化进程，进而延长栈道板的使用寿命；加入抑菌剂，可防止细菌对竹纤维增强PVC栈道板的侵蚀，进一步延长栈道板的使用寿命。
上述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，优选的，所述耐磨剂为α型三氧化二铝，所述α型三氧化二铝中三氧化二铝的含量≥99.3％，Na2O的含量≤0.20％，SiO2的含量≤0.10％，Fe2O3的含量≤0.05％；该α型三氧化二铝的真密度≥3.90g/cm3，松装容重为0.7g/cm3，吸水率≤30ml/100g，比表面积为4.5m2/g，原晶粒径为0.5μm，平均粒度为0.6-0.8μm。α型三氧化二铝具有硬度大、耐磨性好等优点，而且价格低廉，因此，本发明优选采用上述α型三氧化二铝作为耐磨剂。
上述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，优选的，所述紫外线吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2,2'-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、六甲基磷酰三胺和邻羟基苯甲酸苯酯中的一种或几种；所述抑菌剂为胆矾、硝酸盐、纳米二氧化钛、1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]醋酸盐和1,6-双(N1-对氯苯基-N5-双胍基)己烷二醋酸盐中的一种或几种。
上述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中，润滑剂为氯化石蜡、石蜡、微晶石、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺和乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种；所述步骤(1)和步骤(2)中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷和异丁基三乙氧基硅烷中的一种或几种；所述步骤(2)中，阻燃剂为聚磷酸铵、微胶囊化红磷、磷酸氢二铵、硼酸、硼砂、三聚氰胺、双氰胺和焦磷酸中的一种或几种，更加优选使用聚磷酸铵作为阻燃剂。聚磷酸铵(APP)是一种高效、廉价、实用的阻燃剂，其在受热时分解为氨气、聚磷酸和磷酸，氨气和PO·自由基能够中断气相燃烧反应，聚磷酸能够有效催化木材或竹纤维脱水，而且粘稠的聚磷酸使木材或竹纤维表面的炭层结构致密，对内部的木材或竹纤维具有极好的隔热、隔氧和保护作用。
上述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中，在低温等离子体发生器中进行改性处理的工艺条件为：低温等离子体发生器采用RF射频电源，其频率为13.56MHz，电压为400V，电流为10A，功率为1200W，改性处理过程在常压下进行，空气流量为40-400mL/min，改性处理时间为10-30min。
上述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中，竹纤维的长径比为50-200：1；长度为0.1-1.0mm的竹纤维占竹纤维重量的20-30％；长度为1.0-10mm的竹纤维占竹纤维重量的40-60％；长度为10-20mm的竹纤维占竹纤维重量的5-10％。长纤维具有缠绕、牵拉作用，而短纤维的比表面积大，界面结合牢固；上述的竹纤维尺寸是不同形态的竹纤维之间的最优组合配比，采用上述尺寸的竹纤维可最大限度地提高该竹塑复合材料的物理力学强度。
上述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中，向混合物料中喷入雾化的硅烷偶联剂后继续搅拌的搅拌时间为2-4min，喷入三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆的包覆时间为2-4min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)将竹纤维和聚氯乙烯树脂先进行低温等离子体改性处理后再进行混料和共挤出成型改变了竹纤维和聚氯乙烯树脂的表面性质，大大提高了竹纤维和聚氯乙烯树脂之间的界面结合强度，进而大幅提高了栈道板的力学强度、耐磨性和使用寿命。
(2)将表层原料竹纤维、耐磨剂、重质碳酸钙、氧化铁红、阻燃剂等先用雾化的硅烷偶联剂进行偶联，然后用雾化的三聚氰胺树脂进行表面包覆，大大提高了聚氯乙烯树脂与竹纤维、无机填料之间的界面相容性及结合强度，有效解决了由于界面不相容而导致的竹塑复合材料力学强度下降的问题。
(3)使用聚氯乙烯树脂作为基体材料、加入阻燃剂并且添加不燃的重质碳酸钙作为填料，大大提高了该栈道板的阻燃防火性能。
(4)本发明的制造方法将竹纤维增强、低温等离子体改性、表面包覆、聚磷酸铵-氯化石蜡-竹纤维协同阻燃等多种技术集成组合，制造得到的栈道板竹纤维含量高、力学强度大、阻燃性好、经久耐用、不吸水、不吸潮、不易变形、耐腐蚀耐候耐磨性能好，相比于现有的栈道板，其抗弯强度提高50％以上，剥离强度提高120％以上，使用寿命延长50％以上。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本发明竹纤维增强PVC栈道板及其制造方法的一种实施例。该栈道板包括芯层和包覆所述芯层的表层，其中，芯层的制造原料包括：40kg竹纤维、80kg PVC树脂粉、2kg氯化石蜡(润滑剂)、50kg重质碳酸钙、4kg乙烯基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂)和10kg三聚氰胺树脂；表层的制造原料包括：10kg竹纤维、100kg PVC树脂粉、2kg 2,4-二羟基二苯甲酮(紫外线吸收剂)、0.6kg氧化铁红、5kg氯化石蜡、30kg聚磷酸铵(阻燃剂)、1.5kg胆矾(抑菌剂)、4kgα型三氧化二铝(耐磨剂)、10kg重质碳酸钙、8kg乙烯基三乙氧基硅烷和20kg三聚氰胺树脂。
该栈道板的制造方法包括以下步骤：
(1)、将40kg竹纤维和80kg PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，改性处理的工艺条件为：低温等离子体发生器采用RF射频电源，其频率为13.56MHz，电压为400V，电流为10A，功率为1200W，改性处理过程在常压下进行，空气流量为400mL/min，改性处理时间为30min；竹纤维的长径比为50-200：1；长度为0.1-1.0mm的竹纤维占竹纤维重量的20-30％；长度为1.0-10mm的竹纤维占竹纤维重量的40-60％；长度为10-20mm的竹纤维占竹纤维重量的5-10％。将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入2kg氯化石蜡和50kg重质碳酸钙，在高低速混料搅拌机中搅拌混合均匀，然后用气压雾化机向不断搅拌下的混合物料中喷入雾化的4kg乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌4min，再向搅拌下的混合物料中用喷胶机喷入雾化的10kg三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，搅拌下包覆4min，得到芯层原料；
(2)、将10kg竹纤维和100kg PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，竹纤维的尺寸、长度分布以及改性处理的工艺条件均与步骤(1)中相同。将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入2kg 2,4-二羟基二苯甲酮、0.6kg氧化铁红、5kg氯化石蜡、30kg聚磷酸铵(APP)、1.5kg胆矾、4kgα型三氧化二铝和10kg重质碳酸钙，在高低速混料搅拌机中搅拌混合均匀，其中，α型三氧化二铝中三氧化二铝的含量≥99.3％，Na2O的含量≤0.20％，SiO2的含量≤0.10％，Fe2O3的含量≤0.05％；该α型三氧化二铝的真密度≥3.90g/cm3，松装容重为0.7g/cm3，吸水率≤30ml/100g，比表面积为4.5m2/g，原晶粒径为0.5μm，平均粒度为0.6-0.8μm。然后用气压雾化机向搅拌下的混合物料中喷入雾化的8kg乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌4min，再向搅拌下的混合物料中用喷胶机喷入雾化的20kg三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，搅拌下包覆4min，得到表层原料；
(3)、将步骤(1)得到的芯层原料和步骤(2)得到的表层原料分别在高低速混料搅拌机中搅拌均匀，然后分别送入树脂造粒机中进行造粒，得到芯层颗粒和表层颗粒；
(4)、将步骤(3)得到的芯层颗粒通过锥形双螺杆挤出机熔融塑化，将步骤(3)得到的表层颗粒通过单螺杆挤出机熔融塑化，然后将熔融塑化后的芯层原料和表层原料由模具分配器分配后通过共挤模具进行挤出成型，将表层包覆芯层，芯层和表层的厚度通过共挤模具的模唇间隙进行调整，得到板材，然后将板材按规定长度锯断，再对锯断端口用表层原料熔焊封闭，即得竹纤维增强PVC栈道板。
对该栈道板的THR(锥形量热法测得的总热释放量)、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和湿涨率等性能参数进行测试，其中，THR测试采用FTT锥形量热仪，在50kW/m2热辐射作用下进行；拉伸强度测试在MWD-M10电子式万能试验机上进行，弯曲强度测试在WDW-10微机控制电子万能试验机上进行，根据《GB/T 1934.2-2009木材湿胀性测定方法》用精度0.01mm游标卡尺测定，具体测试结果见表1。
实施例2
本发明竹纤维增强PVC栈道板及其制造方法的一种实施例。该栈道板包括芯层和包覆所述芯层的表层，其中，芯层的制造原料包括：30kg竹纤维、90kg PVC树脂粉、2kg氯化石蜡、50kg重质碳酸钙、4kg乙烯基三乙氧基硅烷和10kg三聚氰胺树脂；表层的制造原料包括：15kg竹纤维、90kg PVC树脂粉、2kg 2,4-二羟基二苯甲酮、0.6kg氧化铁红、5kg氯化石蜡、30kg聚磷酸铵、1.5kg胆矾、4kgα型三氧化二铝、10kg重质碳酸钙、8kg乙烯基三乙氧基硅烷和20kg三聚氰胺树脂。
该栈道板的制造方法包括以下步骤：
(1)、将30kg竹纤维和90kg PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，改性处理的工艺条件为：低温等离子体发生器采用RF射频电源，其频率为13.56MHz，电压为400V，电流为10A，功率为1200W，改性处理过程在常压下进行，空气流量为200mL/min，改性处理时间为20min；竹纤维的长径比为50-200：1；长度为0.1-1.0mm的竹纤维占竹纤维重量的20-30％；长度为1.0-10mm的竹纤维占竹纤维重量的40-60％；长度为10-20mm的竹纤维占竹纤维重量的5-10％。将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入2kg氯化石蜡和50kg重质碳酸钙，在高低速混料搅拌机中搅拌混合均匀，然后用气压雾化机向不断搅拌下的混合物料中喷入雾化的4kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，再向搅拌下的混合物料中用喷胶机喷入雾化的10kg三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，搅拌下包覆4min，得到芯层原料；
(2)、将15kg竹纤维和90kg PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，竹纤维的尺寸、长度分布以及改性处理的工艺条件均与步骤(1)中相同。将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入2kg 2,4-二羟基二苯甲酮、0.6kg氧化铁红、5kg氯化石蜡、30kg聚磷酸铵、1.5kg胆矾、4kgα型三氧化二铝和10kg重质碳酸钙，在高低速混料搅拌机中搅拌混合均匀，其中，α型三氧化二铝中三氧化二铝的含量≥99.3％，Na2O的含量≤0.20％，SiO2的含量≤0.10％，Fe2O3的含量≤0.05％；该α型三氧化二铝的真密度≥3.90g/cm3，松装容重为0.7g/cm3，吸水率≤30ml/100g，比表面积为4.5m2/g，原晶粒径为0.5μm，平均粒度为0.6-0.8μm。然后用气压雾化机向搅拌下的混合物料中喷入雾化的8kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，再向搅拌下的混合物料中用喷胶机喷入雾化的20kg三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，搅拌下包覆4min，得到表层原料；
(3)、将步骤(1)得到的芯层原料和步骤(2)得到的表层原料分别在高低速混料搅拌机中搅拌均匀，然后分别送入树脂造粒机中进行造粒，得到芯层颗粒和表层颗粒；
(4)、将步骤(3)得到的芯层颗粒通过锥形双螺杆挤出机熔融塑化，将步骤(3)得到的表层颗粒通过单螺杆挤出机熔融塑化，然后将熔融塑化后的芯层原料和表层原料由模具分配器分配后通过共挤模具进行挤出成型，将表层包覆芯层，芯层和表层的厚度通过共挤模具的模唇间隙进行调整，得到板材，然后将板材按规定长度锯断，再对锯断端口用表层原料熔焊封闭，即得竹纤维增强PVC栈道板。对该栈道板的THR、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和湿涨率等性能参数进行测试，其中THR测试采用FTT锥形量热仪，在50kW/m2热辐射作用条件下进行；拉伸强度测试在MWD-M10电子式万能试验机上进行，弯曲强度测试在WDW-10微机控制电子万能试验机上进行，根据《GB/T 1934.2-2009木材湿胀性测定方法》用精度0.01mm游标卡尺测定，具体测试结果见表1。
实施例3
本发明竹纤维增强PVC栈道板及其制造方法的一种实施例。该栈道板包括芯层和包覆所述芯层的表层，其中，芯层的制造原料包括：20kg竹纤维、100kg PVC树脂粉、2kg氯化石蜡、50kg重质碳酸钙、4kg乙烯基三乙氧基硅烷和10kg三聚氰胺树脂；表层的制造原料包括：15kg竹纤维、80kg PVC树脂粉、2kg 2,4-二羟基二苯甲酮、0.6kg氧化铁红、5kg氯化石蜡、30kg聚磷酸铵、1.5kg胆矾、4kgα型三氧化二铝、10kg重质碳酸钙、8kg乙烯基三乙氧基硅烷和20kg三聚氰胺树脂。
该栈道板的制造方法包括以下步骤：
(1)、将20kg竹纤维和100kg PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，改性处理的工艺条件为：低温等离子体发生器采用RF射频电源，其频率为13.56MHz，电压为400V，电流为10A，功率为1200W，改性处理过程在常压下进行，空气流量为100mL/min，改性处理时间为15min；竹纤维的长径比为50-200：1；长度为0.1-1.0mm的竹纤维占竹纤维重量的20-30％；长度为1.0-10mm的竹纤维占竹纤维重量的40-60％；长度为10-20mm的竹纤维占竹纤维重量的5-10％。将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入2kg氯化石蜡和50kg重质碳酸钙，在高低速混料搅拌机中搅拌混合均匀，然后用气压雾化机向不断搅拌下的混合物料中喷入雾化的4kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，再向搅拌下的混合物料中用喷胶机喷入雾化的10kg三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，搅拌下包覆4min，得到芯层原料；
(2)、将15kg竹纤维和80kg PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，竹纤维的尺寸、长度分布以及改性处理的工艺条件均与步骤(1)中相同。将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入2kg 2,4-二羟基二苯甲酮、0.6kg氧化铁红、5kg氯化石蜡、30kg聚磷酸铵、1.5kg胆矾、4kgα型三氧化二铝和10kg重质碳酸钙，在高低速混料搅拌机中搅拌混合均匀，其中，α型三氧化二铝中三氧化二铝的含量≥99.3％，Na2O的含量≤0.20％，SiO2的含量≤0.10％，Fe2O3的含量≤0.05％；该α型三氧化二铝的真密度≥3.90g/cm3，松装容重为0.7g/cm3，吸水率≤30ml/100g，比表面积为4.5m2/g，原晶粒径为0.5μm，平均粒度为0.6-0.8μm；然后用气压雾化机向搅拌下的混合物料中喷入雾化的8kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，再向搅拌下的混合物料中用喷胶机喷入雾化的20kg三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，搅拌下包覆4min，得到表层原料；
(3)、将步骤(1)得到的芯层原料和步骤(2)得到的表层原料分别在高低速混料搅拌机中搅拌均匀，然后分别送入树脂造粒机中进行造粒，得到芯层颗粒和表层颗粒；
(4)、将步骤(3)得到的芯层颗粒通过锥形双螺杆挤出机熔融塑化，将步骤(3)得到的表层颗粒通过单螺杆挤出机熔融塑化，然后将熔融塑化后的芯层原料和表层原料由模具分配器分配后通过共挤模具进行挤出成型，将表层包覆芯层，芯层和表层的厚度通过共挤模具的模唇间隙进行调整，得到板材，然后将板材按规定长度锯断，再对锯断端口用表层原料熔焊封闭，即得竹纤维增强PVC栈道板。对该栈道板的THR、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和湿涨率等性能参数进行测试，其中THR测试采用FTT锥形量热仪，在50kW/m2热辐射作用下进行；拉伸强度测试在MWD-M10电子式万能试验机上进行，弯曲强度测试在WDW-10微机控制电子万能试验机上进行，根据《GB/T 1934.2-2009木材湿胀性测定方法》用精度0.01mm游标卡尺测定，具体测试结果见表1。
实施例4
本发明竹纤维增强PVC栈道板及其制造方法的一种实施例。该栈道板包括芯层和包覆所述芯层的表层，其中，芯层的制造原料包括：10kg竹纤维、100kg PVC树脂粉、2kg氯化石蜡、50kg重质碳酸钙、2kg乙烯基三乙氧基硅烷和5kg三聚氰胺树脂；表层的制造原料包括：20kg竹纤维、80kg PVC树脂粉、2kg 2,4-二羟基二苯甲酮、0.6kg氧化铁红、5kg氯化石蜡、30kg聚磷酸铵、1.5kg胆矾、4kgα型三氧化二铝、10kg重质碳酸钙、8kg乙烯基三乙氧基硅烷和10kg三聚氰胺树脂。
该栈道板的制造方法包括以下步骤：
(1)、将10kg竹纤维和100kg PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，改性处理的工艺条件为：低温等离子体发生器采用RF射频电源，其频率为13.56MHz，电压为400V，电流为10A，功率为1200W，改性处理过程在常压下进行，空气流量为40mL/min，改性处理时间为10min；竹纤维的长径比为50-200：1；长度为0.1-1.0mm的竹纤维占竹纤维重量的20-30％；长度为1.0-10mm的竹纤维占竹纤维重量的40-60％；长度为10-20mm的竹纤维占竹纤维重量的5-10％。将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入2kg氯化石蜡和50kg重质碳酸钙，在高低速混料搅拌机中搅拌混合均匀，然后用气压雾化机向不断搅拌下的混合物料中喷入雾化的2kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，再向搅拌下的混合物料中用喷胶机喷入雾化的5kg三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，搅拌下包覆4min，得到芯层原料；
(2)、将20kg竹纤维和80kg PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，竹纤维的尺寸、长度分布以及改性处理的工艺条件均与步骤(1)中相同。将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入2kg 2,4-二羟基二苯甲酮、0.6kg氧化铁红、5kg氯化石蜡、30kg聚磷酸铵、1.5kg胆矾、4kgα型三氧化二铝和10kg重质碳酸钙，在高低速混料搅拌机中搅拌混合均匀，其中，α型三氧化二铝中三氧化二铝的含量≥99.3％，Na2O的含量≤0.20％，SiO2的含量≤0.10％，Fe2O3的含量≤0.05％；该α型三氧化二铝的真密度≥3.90g/cm3，松装容重为0.7g/cm3，吸水率≤30ml/100g，比表面积为4.5m2/g，原晶粒径为0.5μm，平均粒度为0.6-0.8μm；然后用气压雾化机向搅拌下的混合物料中喷入雾化的8kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，再向搅拌下的混合物料中用喷胶机喷入雾化的10kg三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，搅拌下包覆4min，得到表层原料；
(3)、将步骤(1)得到的芯层原料和步骤(2)得到的表层原料分别在高低速混料搅拌机中搅拌均匀，然后分别送入树脂造粒机中进行造粒，得到芯层颗粒和表层颗粒；
(4)、将步骤(3)得到的芯层颗粒通过锥形双螺杆挤出机熔融塑化，将步骤(3)得到的表层颗粒通过单螺杆挤出机熔融塑化，然后将熔融塑化后的芯层原料和表层原料由模具分配器分配后通过共挤模具进行挤出成型，将表层包覆芯层，芯层和表层的厚度通过共挤模具的模唇间隙进行调整，得到板材，然后将板材按规定长度锯断，再对锯断端口用表层原料熔焊封闭，即得竹纤维增强PVC栈道板。对该栈道板的THR、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和湿涨率等性能参数进行测试，其中THR测试采用FTT锥形量热仪，在50kW/m2热辐射作用下进行；拉伸强度测试在MWD-M10电子式万能试验机上进行，弯曲强度测试在WDW-10微机控制电子万能试验机上进行，根据《GB/T 1934.2-2009木材湿胀性测定方法》用精度0.01mm游标卡尺测定，具体测试结果见表1。
表1本发明的低温等离子体改性竹纤维增强PVC栈道板的性能指标
实施例1中：聚磷酸铵30kg；竹纤维50kg；三聚氰胺树脂30kg；低温等离子体改性处理30min；
实施例2中：聚磷酸铵30kg；竹纤维45kg；三聚氰胺树脂30kg；低温等离子体改性处理20min；
实施例3中：聚磷酸铵30kg；竹纤维35kg；三聚氰胺树脂30kg；低温等离子体改性处理15min；
实施例4中：聚磷酸铵30kg；竹纤维30kg；三聚氰胺树脂15kg；低温等离子体改性处理10min。
由表1可见，从实施例1至实施例4，随着竹纤维用量的减少，以及低温等离子体改性处理时间的缩短，竹纤维增强PVC栈道板在锥形量热试验中的总热释放量增加，拉伸强度和抗弯强度指标减小，湿涨率系数增大。因此，采用本发明的制造方法，将竹纤维增强、低温等离子体改性、表面包覆、聚磷酸铵-氯化石蜡-竹纤维协同阻燃等技术集成组合，能够有效提高复合材料栈道板的力学性能和难燃性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种竹纤维增强PVC栈道板，包括芯层和包覆所述芯层的表层，其特征在于，
所述芯层的制造原料包括如下重量份的各组分：
所述表层的制造原料包括如下重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的竹纤维增强PVC栈道板，其特征在于：所述表层的制造原料中还包括有0.1-1.0重量份的氧化铁红、1-4重量份的耐磨剂、0.1-2重量份的紫外线吸收剂和0.5-2重量份的抑菌剂。
3.一种如权利要求1或2所述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，包括以下步骤：
(1)、将10-40重量份的竹纤维和80-100重量份的PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入1-6重量份的润滑剂和20-60重量份的重质碳酸钙搅拌混合均匀，然后向搅拌下的混合物料中喷入雾化的2-8重量份的硅烷偶联剂，继续搅拌，再向搅拌下的混合物料中喷入雾化的5-20重量份的三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，得到芯层原料；
(2)、将5-20重量份的竹纤维和80-100重量份的PVC树脂粉分别在低温等离子体发生器中进行改性处理，将经过改性处理的竹纤维和PVC树脂粉混合，并向混合物料中加入0.1-1.0重量份的氧化铁红、1-6重量份的润滑剂、10-40重量份的阻燃剂和10-30重量份的重质碳酸钙搅拌混合均匀，然后向搅拌下的混合物料中喷入雾化的2-8重量份的硅烷偶联剂，继续搅拌，再向搅拌下的混合物料中喷入雾化的5-20重量份的三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆，得到表层原料；
(3)、将步骤(1)得到的芯层原料和步骤(2)得到的表层原料分别搅拌均匀，然后分别进行造粒，得到芯层颗粒和表层颗粒；
(4)、将步骤(3)得到的芯层颗粒和表层颗粒分别熔融塑化，然后将熔融塑化后的芯层原料和表层原料通过共挤模具进行挤出成型，得到板材，然后将板材按规定长度锯断，再对锯断端口用表层原料熔焊封闭，即得竹纤维增强PVC栈道板。
4.根据权利要求3所述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，其特征在于：所述步骤(2)中，在喷入硅烷偶联剂之前的混合物料中还加入有1-4重量份的耐磨剂、0.1-2重量份的紫外线吸收剂和0.5-2重量份的抑菌剂以制备得到表层原料。
5.根据权利要求4所述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，其特征在于：所述耐磨剂为α型三氧化二铝，所述α型三氧化二铝中三氧化二铝的含量≥99.3％，Na2O的含量≤0.20％，SiO2的含量≤0.10％，Fe2O3的含量≤0.05％；该α型三氧化二铝的真密度≥3.90g/cm3，松装容重为0.7g/cm3，吸水率≤30ml/100g，比表面积为4.5m2/g，原晶粒径为0.5μm，平均粒度为0.6-0.8μm。
6.根据权利要求4所述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，其特征在于：所述紫外线吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2,2'-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、六甲基磷酰三胺和邻羟基苯甲酸苯酯中的一种或几种；所述抑菌剂为胆矾、硝酸盐、纳米二氧化钛、1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]醋酸盐和1,6-双(N1-对氯苯基-N5-双胍基)己烷二醋酸盐中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中，润滑剂为氯化石蜡、石蜡、微晶石、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺和乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种；所述步骤(1)和步骤(2)中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷和异丁基三乙氧基硅烷中的一种或几种；所述步骤(2)中，阻燃剂为聚磷酸铵、微胶囊化红磷、磷酸氢二铵、硼酸、硼砂、三聚氰胺、双氰胺和焦磷酸中的一种或几种。
8.根据权利要求3所述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)中，在低温等离子体发生器中进行改性处理的工艺条件为：低温等离子体发生器采用RF射频电源，其频率为13.56MHz，电压为400V，电流为10A，功率为1200W，改性处理过程在常压下进行，空气流量为40-400mL/min，改性处理时间为10-30min。
9.根据权利要求3所述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中，竹纤维的长径比为50-200：1；长度为0.1-1.0mm的竹纤维占竹纤维重量的20-30％；长度为1.0-10mm的竹纤维占竹纤维重量的40-60％；长度为10-20mm的竹纤维占竹纤维重量的5-10％。
10.根据权利要求3-9中任一项所述的竹纤维增强PVC栈道板的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中，向混合物料中喷入雾化的硅烷偶联剂后继续搅拌的搅拌时间为2-4min，喷入三聚氰胺树脂对混合物料进行包覆的包覆时间为2-4min。
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