CN106336681A - 一种建筑板材用环保木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑板材用环保木塑复合材料及其制备方法，由下列重量份的原料制成：木粉12‑15份、玉米秸秆5‑10份、大豆秸秆5‑8份、水稻秸秆4‑8份、聚丁二酸丁二酯10‑18份、聚氨酯5‑12份、醋酸纤维7‑13份、壳聚糖8‑15份、邻苯二甲酸二丁酯2‑5份、邻苯二甲酸二辛酯1‑3份、5‑磺基水杨酸3‑7份、菊酸乙酯1‑4份、乳酸乙酯2‑5份、1‑(2‑吡啶偶氮)‑2‑萘酚1‑2份、偶联剂1‑4份、抗氧化剂1‑3份、固化剂2‑5份。制备而成的建筑板材用环保木塑复合材料,其性能稳定，环保无污染。

Description

一种建筑板材用环保木塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种建筑板材用环保木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料（Wood-Plastic Composites,WPC）是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。
我国每年可回收的塑料在数百万吨以上，而我国废旧塑料回收率在世界上较低，仅为15％左右；发达国家废旧塑料的回收率都在50%左右。将废旧塑料与废弃木材有效利用，既可节约森林资源，又可保护环境 。木塑复合材料技术为我国解决木材紧缺、森林资源保护、“白色污染”等问题，提供了一个全面的，一举多得的解决方案。木塑材料制品对环境友好，不需要做防腐处理，日常维护简单，不吸潮、不腐烂、不变形，且对冷热环境不敏感，使用寿命比一般木材长。所以现在研制出一款建筑板材用的环保型复合木塑材料显得尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种建筑板材用环保木塑复合材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的建筑板材用环保木塑复合材料，其性能稳定，环保无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
建筑板材用环保木塑复合材料，由下列重量份的原料制成：木粉12-15份、玉米秸秆5-10份、大豆秸秆5-8份、水稻秸秆4-8份、聚丁二酸丁二酯10-18份、聚氨酯5-12份、醋酸纤维7-13份、壳聚糖8-15份、邻苯二甲酸二丁酯2-5份、邻苯二甲酸二辛酯1-3份、5-磺基水杨酸3-7份、菊酸乙酯1-4份、乳酸乙酯2-5份、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚1-2份、偶联剂1-4份、抗氧化剂1-3份、固化剂2-5份。
优选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
优选地，所述抗氧化剂选自2，6-二叔丁基对甲酚、三(壬基代苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酸酯、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯中的一种或几种。
优选的，所述固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷中的一种或几种。
所述的建筑板材用环保木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆加入粉碎机中，进行机械粉碎，粉碎功率为7.5KW，粉碎时间为25分钟；
（3）将步骤（2）的粉碎物注入搅拌机中，然后再依次加入聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖,搅拌混合，搅拌转速为450-650转/分钟，搅拌时间为75分钟,然后加入5-磺基水杨酸、菊酸乙酯、乳酸乙酯、偶联剂，搅拌10-20分钟；
（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入密炼机中，然后依次加入邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、抗氧化剂、固化剂，充分搅拌后，高温反应45分钟，温度为600-800℃，设置炉内压强为3.5MPa；
（5）将步骤（4）的反应物在惰性气体环境中冷却至180-200℃，得到材料前体；
（6）将步骤（5）的材料前体加入平行双螺杆挤出机初步造粒，螺杆转速为200-500转/分钟，螺杆温度为200-220℃，初步造粒冷却至45℃时放出；
（7） 将步骤（6）的初步造粒注入锥形螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为200-500转/分钟，螺杆温度为220-260℃。
优选的，所述步骤（5）中的惰性气体为二氧化碳。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的建筑板材用环保木塑复合材料以木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆、聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖为主要成分，通过加入5-磺基水杨酸、菊酸乙酯、乳酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、抗氧化剂、固化剂、偶联剂，辅以机械粉碎、搅拌混合、高温密炼、挤出造粒、冷却塑形等工艺，使得制备而成的建筑板材用环保木塑复合材料，其性能稳定，环保无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
（2）本发明的建筑板材用环保木塑复合材料原料便宜、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）按照重量份称取木粉12份、玉米秸秆5份、大豆秸秆5份、水稻秸秆4份、聚丁二酸丁二酯10份、聚氨酯5份、醋酸纤维7份、壳聚糖8份、邻苯二甲酸二丁酯2份、邻苯二甲酸二辛酯1份、5-磺基水杨酸3份、菊酸乙酯1份、乳酸乙酯2份、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚1份、乙烯基三乙氧基硅烷1份、2，6-二叔丁基对甲酚剂1份、乙二胺2份；
（2）将木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆加入粉碎机中，进行机械粉碎，粉碎功率为7.5KW，粉碎时间为25分钟；
（3）将步骤（2）的粉碎物注入搅拌机中，然后再依次加入聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖,搅拌混合，搅拌转速为450转/分钟，搅拌时间为75分钟,然后加入5-磺基水杨酸、菊酸乙酯、乳酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌10分钟；
（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入密炼机中，然后依次加入邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、2，6-二叔丁基对甲酚、乙二胺，充分搅拌后，高温反应45分钟，温度为600℃，设置炉内压强为3.5MPa；
（5）将步骤（4）的反应物在二氧化碳环境中冷却至180℃，得到材料前体；
（6）将步骤（5）的材料前体加入平行双螺杆挤出机初步造粒，螺杆转速为200转/分钟，螺杆温度为200℃，初步造粒冷却至45℃时放出；
（7） 将步骤（6）的初步造粒注入锥形螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为200转/分钟，螺杆温度为220℃。
制得的建筑板材用环保木塑复合材料测试结果如表1所示。
实施例2
（1）按照重量份称取木粉13份、玉米秸秆7份、大豆秸秆6份、水稻秸秆5份、聚丁二酸丁二酯13份、聚氨酯7份、醋酸纤维9份、壳聚10份、邻苯二甲酸二丁酯3份、邻苯二甲酸二辛酯2份、5-磺基水杨酸4份、菊酸乙酯2份、乳酸乙酯3份、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚1份、3-氨丙基三甲氧基硅烷2份、三(壬基代苯基)亚磷酸酯2份、二乙烯三胺3份；
（2）将木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆加入粉碎机中，进行机械粉碎，粉碎功率为7.5KW，粉碎时间为25分钟；
（3）将步骤（2）的粉碎物注入搅拌机中，然后再依次加入聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖,搅拌混合，搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为75分钟,然后加入5-磺基水杨酸、菊酸乙酯、乳酸乙酯、3-氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌13分钟；
（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入密炼机中，然后依次加入邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、三(壬基代苯基)亚磷酸酯、二乙烯三胺，充分搅拌后，高温反应45分钟，温度为650℃，设置炉内压强为3.5MPa；
（5）将步骤（4）的反应物在二氧化碳环境中冷却至185℃，得到材料前体；
（6）将步骤（5）的材料前体加入平行双螺杆挤出机初步造粒，螺杆转速为300转/分钟，螺杆温度为205℃，初步造粒冷却至45℃时放出；
（7） 将步骤（6）的初步造粒注入锥形螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为300转/分钟，螺杆温度为230℃。
制得的建筑板材用环保木塑复合材料测试结果如表1所示。
实施例3
（1）按照重量份称取木粉14份、玉米秸秆9份、大豆秸秆7份、水稻秸秆7份、聚丁二酸丁二酯16份、聚氨酯10份、醋酸纤维11份、壳聚糖13份、邻苯二甲酸二丁酯4份、邻苯二甲酸二辛酯2份、5-磺基水杨酸6份、菊酸乙酯3份、乳酸乙酯4份、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚2份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷3份、硫代二丙酸二月桂酸酯3份、间苯二胺4份；
（2）将木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆加入粉碎机中，进行机械粉碎，粉碎功率为7.5KW，粉碎时间为25分钟；
（3）将步骤（2）的粉碎物注入搅拌机中，然后再依次加入聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖,搅拌混合，搅拌转速为600转/分钟，搅拌时间为75分钟,然后加入5-磺基水杨酸、菊酸乙酯、乳酸乙酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，搅拌18分钟；
（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入密炼机中，然后依次加入邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、间苯二胺，充分搅拌后，高温反应45分钟，温度为750℃，设置炉内压强为3.5MPa；
（5）将步骤（4）的反应物在二氧化碳环境中冷却至195℃，得到材料前体；
（6）将步骤（5）的材料前体加入平行双螺杆挤出机初步造粒，螺杆转速为400转/分钟，螺杆温度为215℃，初步造粒冷却至45℃时放出；
（7） 将步骤（6）的初步造粒注入锥形螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为400转/分钟，螺杆温度为250℃。
制得的建筑板材用环保木塑复合材料测试结果如表1所示。
实施例4
（1）按照重量份称取木粉15份、玉米秸秆10份、大豆秸秆8份、水稻秸秆8份、聚丁二酸丁二酯18份、聚氨酯12份、醋酸纤维13份、壳聚糖15份、邻苯二甲酸二丁酯5份、邻苯二甲酸二辛酯3份、5-磺基水杨酸7份、菊酸乙酯4份、乳酸乙酯5份、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚2份、乙烯基三甲氧基硅烷4份、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯3份、二氨基二苯基甲烷5份；
（2）将木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆加入粉碎机中，进行机械粉碎，粉碎功率为7.5KW，粉碎时间为25分钟；
（3）将步骤（2）的粉碎物注入搅拌机中，然后再依次加入聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖,搅拌混合，搅拌转速为650转/分钟，搅拌时间为75分钟,然后加入5-磺基水杨酸、菊酸乙酯、乳酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌20分钟；
（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入密炼机中，然后依次加入邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯、二氨基二苯基甲烷，充分搅拌后，高温反应45分钟，温度为800℃，设置炉内压强为3.5MPa；
（5）将步骤（4）的反应物在二氧化碳环境中冷却至200℃，得到材料前体；
（6）将步骤（5）的材料前体加入平行双螺杆挤出机初步造粒，螺杆转速为500转/分钟，螺杆温度为220℃，初步造粒冷却至45℃时放出；
（7） 将步骤（6）的初步造粒注入锥形螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为500转/分钟，螺杆温度为260℃。
制得的建筑板材用环保木塑复合材料测试结果如表1所示。
对比例1
（1）按照重量份称取木粉12份、玉米秸秆5份、大豆秸秆5份、水稻秸秆4份、聚丁二酸丁二酯10份、聚氨酯5份、醋酸纤维7份、壳聚糖8份、邻苯二甲酸二丁酯2份、菊酸乙酯1份、乳酸乙酯2份、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚1份、乙烯基三乙氧基硅烷1份、2，6-二叔丁基对甲酚剂1份、乙二胺2份；
（2）将木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆加入粉碎机中，进行机械粉碎，粉碎功率为7.5KW，粉碎时间为25分钟；
（3）将步骤（2）的粉碎物注入搅拌机中，然后再依次加入聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖,搅拌混合，搅拌转速为450转/分钟，搅拌时间为75分钟,然后加入菊酸乙酯、乳酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌10分钟；
（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入密炼机中，然后依次加入邻苯二甲酸二丁酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、2，6-二叔丁基对甲酚、乙二胺，充分搅拌后，高温反应45分钟，温度为600℃，设置炉内压强为3.5MPa；
（5）将步骤（4）的反应物在二氧化碳环境中冷却至180℃，得到材料前体；
（6）将步骤（5）的材料前体加入平行双螺杆挤出机初步造粒，螺杆转速为200转/分钟，螺杆温度为200℃，初步造粒冷却至45℃时放出；
（7） 将步骤（6）的初步造粒注入锥形螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为200转/分钟，螺杆温度为220℃。
制得的建筑板材用环保木塑复合材料测试结果如表1所示。
对比例2
（1）按照重量份称取木粉15份、玉米秸秆10份、大豆秸秆8份、水稻秸秆8份、聚丁二酸丁二酯18份、聚氨酯12份、醋酸纤维13份、壳聚糖15份、邻苯二甲酸二丁酯5份、邻苯二甲酸二辛酯3份、5-磺基水杨酸7份、乳酸乙酯5份、乙烯基三甲氧基硅烷4份、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯3份、二氨基二苯基甲烷5份；
（2）将木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆加入粉碎机中，进行机械粉碎，粉碎功率为7.5KW，粉碎时间为25分钟；
（3）将步骤（2）的粉碎物注入搅拌机中，然后再依次加入聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖,搅拌混合，搅拌转速为650转/分钟，搅拌时间为75分钟,然后加入5-磺基水杨酸、乳酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌20分钟；
（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入密炼机中，然后依次加入邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯、二氨基二苯基甲烷，充分搅拌后，高温反应45分钟，温度为800℃，设置炉内压强为3.5MPa；
（5）将步骤（4）的反应物在二氧化碳环境中冷却至200℃，得到材料前体；
（6）将步骤（5）的材料前体加入平行双螺杆挤出机初步造粒，螺杆转速为500转/分钟，螺杆温度为220℃，初步造粒冷却至45℃时放出；
（7） 将步骤（6）的初步造粒注入锥形螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为500转/分钟，螺杆温度为260℃。
制得的建筑板材用环保木塑复合材料测试结果如表1所示.
将实施例1-4和对比例1-2的制得的建筑板材用环保木塑复合材料分别进行拉伸强度、断裂伸长率、压缩强度、游离甲醛含量这几项性能测试。
表1
拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%） 压缩强度（MPa） 游离甲醛（mg/l）
实施例1 47.45 3.46 28.67 0.45
实施例2 48.77 3.57 27.93 0.48
实施例3 50.09 3.35 28.77 0.49
实施例4 47.45 3.68 29.51 0.46
对比例1 19.77 8.98 20.06 0.81
对比例2 25.04 8.22 19.32 0.73
本发明的建筑板材用环保木塑复合材料以木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆、聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖为主要成分，通过加入5-磺基水杨酸、菊酸乙酯、乳酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、抗氧化剂、固化剂、偶联剂，辅以机械粉碎、搅拌混合、高温密炼、挤出造粒、冷却塑形等工艺，使得制备而成的建筑板材用环保木塑复合材料，其性能稳定，环保无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的建筑板材用环保木塑复合材料原料便宜、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种建筑板材用环保木塑复合材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成:木粉12-15份、玉米秸秆5-10份、大豆秸秆5-8份、水稻秸秆4-8份、聚丁二酸丁二酯10-18份、聚氨酯5-12份、醋酸纤维7-13份、壳聚糖8-15份、邻苯二甲酸二丁酯2-5份、邻苯二甲酸二辛酯1-3份、5-磺基水杨酸3-7份、菊酸乙酯1-4份、乳酸乙酯2-5份、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚1-2份、偶联剂1-4份、抗氧化剂1-3份、固化剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的建筑板材用环保木塑复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的建筑板材用环保木塑复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂选自2，6-二叔丁基对甲酚、三(壬基代苯基)亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酸酯、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的建筑板材用环保木塑复合材料，其特征在于：所述固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任一所述的建筑板材用环保木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将木粉、玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆加入粉碎机中，进行机械粉碎，粉碎功率为7.5KW，粉碎时间为25分钟；
（3）将步骤（2）的粉碎物注入搅拌机中，然后再依次加入聚丁二酸丁二酯、聚氨酯、醋酸纤维、壳聚糖,搅拌混合，搅拌转速为450-650转/分钟，搅拌时间为75分钟,然后加入5-磺基水杨酸、菊酸乙酯、乳酸乙酯、偶联剂，搅拌10-20分钟；
（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入密炼机中，然后依次加入邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、抗氧化剂、固化剂，充分搅拌后，高温反应45分钟，温度为600-800℃，设置炉内压强为3.5MPa；
（5）将步骤（4）的反应物在惰性气体环境中冷却至180-200℃，得到材料前体；
（6）将步骤（5）的材料前体加入平行双螺杆挤出机初步造粒，螺杆转速为200-500转/分钟，螺杆温度为200-220℃，初步造粒冷却至45℃时放出；
（7） 将步骤（6）的初步造粒注入锥形螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为200-500转/分钟，螺杆温度为220-260℃。
6.根据权利要求5所述的建筑板材用环保木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的惰性气体为二氧化碳。
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