CN106496760A - 建筑外墙装饰板加工用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外墙装饰板加工用木塑复合材料及其制备方法，涉及木塑复合材料技术领域，由如下重量份数的原料制成：线性低密度聚乙烯20‑25份、木质纤维素10‑15份、聚乙烯醇树脂5‑10份、微晶纤维素5‑10份、聚氧化乙烯3‑6份、超细聚四氟乙烯粉末2‑3份、交联聚维酮2‑3份、颜料2‑3份、石油焦微粉1‑2份、石棉绒1‑2份、纳米胶粉1‑2份、阴离子聚丙烯酰胺1‑2份、硅酸镁铝0.5‑1份、硫酸化蓖麻油0.5‑1份。本发明所制木塑复合材料的成型性好，专用于加工制成建筑外墙装饰板；所制装饰板不仅具有优异的力学性能，并且具有良好的耐磨性、抗冲击性和抗冻融性，从而延长装饰板的使用寿命。

Description

建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及木塑复合材料技术领域，具体涉及一种建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料及其制备方法。
背景技术：
木塑复合材料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。
木塑复合材料具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，且握钉力明显优于其他合成材料；木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量，抗压、抗弯曲性能好；木塑复合材料与木材相比，具有良好的耐水性和耐腐蚀性，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀，使用寿命长。木塑复合材料以木质材料和塑料为原料，辅以助剂才能满足使用性能要求。
建筑外墙装饰板是近些年来研发的新型建筑材料，主要起建筑装饰、保温节能、隔热隔音或防水防霉的效果。目前所使用的建筑外墙装饰板为了提高外观质量，需要在其表面喷涂一层涂料，或将其制成带有颜色的装饰板，但在使用10-15年后易出现涂料脱落、褪色或装饰板褪色的现象，严重影响外观质量。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种制备工艺简单、具有优异使用性能且使用安全性高的建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料，由如下重量份数的原料制成：线性低密度聚乙烯20-25份、木质纤维素10-15份、聚乙烯醇树脂5-10份、微晶纤维素5-10份、聚氧化乙烯3-6份、超细聚四氟乙烯粉末2-3份、交联聚维酮2-3份、颜料2-3份、石油焦微粉1-2份、石棉绒1-2份、纳米胶粉1-2份、阴离子聚丙烯酰胺1-2份、硅酸镁铝0.5-1份、硫酸化蓖麻油0.5-1份。
所述颜料选自无机颜料或有机颜料。
所述聚氧化乙烯使用前经过改性处理，其改性方法为：将10-15份聚氧化乙烯加入3-5倍重量份水中，充分分散后静置30min，再加热至回流状态保温混合10min，并加入1-2份氢化蓖麻油、0.5-1份泊洛沙姆和0.5-1份纳米氧化锌，继续回流保温混合10min，所得混合物迅速转入0-5℃环境中静置3h，然后加入1-2份松节油、0.5-1份鲸蜡醇和0.5-1份新戊二醇，再次加热至回流状态保温混合10min，保温结束后自然冷却至室温，最后将所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒即为改性聚氧化乙烯。
聚氧化乙烯经过上述改性，增加其与高分子物质和无机物之间的共混性，促进原料的均匀混合。
所述纳米胶粉由如下重量份数的原料制成：聚氯乙烯糊树脂5-10份、氢化松香季戊四醇酯3-5份、火山灰3-5份、粉末丁腈橡胶2-3份、C9石油树脂2-3份、双丙酮丙烯酰胺1-2份、硫化猪油1-2份、巴西棕榈蜡1-2份、纳米钛白粉0.5-1份、双三氟甲烷磺酰亚胺0.5-1份，其制备方法为：向聚氯乙烯糊树脂中加入氢化松香季戊四醇酯和巴西棕榈蜡，充分混合后利用微波处理器微波处理5min，再加入粉末丁腈橡胶和C9石油树脂，混合均匀后继续微波处理5min，趁热加入双丙酮丙烯酰胺、硫化猪油和双三氟甲烷磺酰亚胺，充分混合后以10℃/min的冷却速度降温，待温度降至5-10℃后保温静置30min，然后加入火山灰和纳米钛白粉，并加热至120-130℃保温混合30min，所得混合物自然冷却至室温，最后转入纳米研磨机中，经充分研磨即得纳米胶粉。
上述纳米胶粉具有优异的吸附性、粘结性和渗透性，不仅利于提高塑料高分子材料和木质纤维素材料的共混，还能增强所制产品的力学性能。
所述微波处理器的工作频率为2450MHz、功率700W。
所述纳米胶粉的粒度为10-15纳米。
建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)向线性低密度聚乙烯中加入聚乙烯醇树脂和改性聚氧化乙烯，并加热至120-125℃保温混合15min，再加入颜料和纳米胶粉，继续保温混合5min，即得物料I；
(2)向超细聚四氟乙烯粉末中加入石油焦微粉、石棉绒和硫酸化蓖麻油，并加热至125-130℃保温混合10min，于35-40℃环境中静置1h后再次加热至125-130℃保温混合5min，即得物料II；
(3)向木质纤维素中加入微晶纤维素和交联聚维酮，充分混合后加热至50-55℃保温混合10min，再加入阴离子聚丙烯酰胺和硅酸镁铝，继续加热至75-80℃保温混合5min，即得物料III；
(4)向物料I中加入物料III，充分混合后于45-50℃环境中静置2h，再加入物料II，并加热至115-120℃保温混合30min，即得木塑复合材料。
本发明的有益效果是：本发明以线性低密度聚乙烯和木质纤维素为主要原料，辅以多种助剂制得木塑复合材料，所制木塑复合材料的成型性好，专用于加工制成建筑外墙装饰板；所制装饰板具有优异的力学性能，满足建筑外墙装饰板的基本要求；并且具有良好的耐磨性、抗冲击性和抗冻融性，从而延长装饰板的使用寿命；同时其防火等级和环保等级高，从而提高其使用安全性，增加市场竞争力。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)向20份线性低密度聚乙烯中加入5份聚乙烯醇树脂和3份改性聚氧化乙烯，并加热至120-125℃保温混合15min，再加入2份颜料和2份纳米胶粉，继续保温混合5min，即得物料I；
(2)向2份超细聚四氟乙烯粉末中加入1份石油焦微粉、1份石棉绒和0.5份硫酸化蓖麻油，并加热至125-130℃保温混合10min，于35-40℃环境中静置1h后再次加热至125-130℃保温混合5min，即得物料II；
(3)向15份木质纤维素中加入5份微晶纤维素和2份交联聚维酮，充分混合后加热至50-55℃保温混合10min，再加入1份阴离子聚丙烯酰胺和0.5份硅酸镁铝，继续加热至75-80℃保温混合5min，即得物料III；
(4)向物料I中加入物料III，充分混合后于45-50℃环境中静置2h，再加入物料II，并加热至115-120℃保温混合30min，即得木塑复合材料。
纳米胶粉的制备：向10份聚氯乙烯糊树脂中加入3份氢化松香季戊四醇酯和1份巴西棕榈蜡，充分混合后利用微波频率2450MHz、功率700W的微波处理器微波处理5min，再加入2份粉末丁腈橡胶和2份C9石油树脂，混合均匀后继续微波处理5min，趁热加入1份双丙酮丙烯酰胺、1份硫化猪油和0.5份双三氟甲烷磺酰亚胺，充分混合后以10℃/min的冷却速度降温，待温度降至5-10℃后保温静置30min，然后加入5份火山灰和1份纳米钛白粉，并加热至120-130℃保温混合30min，所得混合物自然冷却至室温，最后转入纳米研磨机中，经充分研磨即得粒度10-15纳米的纳米胶粉。
实施例2
(1)向25份线性低密度聚乙烯中加入5份聚乙烯醇树脂和3份改性聚氧化乙烯，并加热至120-125℃保温混合15min，再加入2份颜料和1份纳米胶粉，继续保温混合5min，即得物料I；
(2)向2份超细聚四氟乙烯粉末中加入1份石油焦微粉、1份石棉绒和1份硫酸化蓖麻油，并加热至125-130℃保温混合10min，于35-40℃环境中静置1h后再次加热至125-130℃保温混合5min，即得物料II；
(3)向15份木质纤维素中加入5份微晶纤维素和2份交联聚维酮，充分混合后加热至50-55℃保温混合10min，再加入2份阴离子聚丙烯酰胺和0.5份硅酸镁铝，继续加热至75-80℃保温混合5min，即得物料III；
(4)向物料I中加入物料III，充分混合后于45-50℃环境中静置2h，再加入物料II，并加热至115-120℃保温混合30min，即得木塑复合材料。
改性聚氧化乙烯的制备：将15份聚氧化乙烯加入5倍重量份水中，充分分散后静置30min，再加热至回流状态保温混合10min，并加入1份氢化蓖麻油、0.5份泊洛沙姆和0.5份纳米氧化锌，继续回流保温混合10min，所得混合物迅速转入0-5℃环境中静置3h，然后加入2份松节油、0.5份鲸蜡醇和0.5份新戊二醇，再次加热至回流状态保温混合10min，保温结束后自然冷却至室温，最后将所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒即为改性聚氧化乙烯。
纳米胶粉的制备：向10份聚氯乙烯糊树脂中加入3份氢化松香季戊四醇酯和2份巴西棕榈蜡，充分混合后利用微波频率2450MHz、功率700W的微波处理器微波处理5min，再加入2份粉末丁腈橡胶和2份C9石油树脂，混合均匀后继续微波处理5min，趁热加入1份双丙酮丙烯酰胺、1份硫化猪油和0.5份双三氟甲烷磺酰亚胺，充分混合后以10℃/min的冷却速度降温，待温度降至5-10℃后保温静置30min，然后加入3份火山灰和1份纳米钛白粉，并加热至120-130℃保温混合30min，所得混合物自然冷却至室温，最后转入纳米研磨机中，经充分研磨即得粒度10-15纳米的纳米胶粉。
实施例3
(1)向25份线性低密度聚乙烯中加入6份聚乙烯醇树脂和3份改性聚氧化乙烯，并加热至120-125℃保温混合15min，再加入2份颜料和1份纳米胶粉，继续保温混合5min，即得物料I；
(2)向2份超细聚四氟乙烯粉末中加入1份石油焦微粉、1份石棉绒和0.5份硫酸化蓖麻油，并加热至125-130℃保温混合10min，于35-40℃环境中静置1h后再次加热至125-130℃保温混合5min，即得物料II；
(3)向15份木质纤维素中加入5份微晶纤维素和2份交联聚维酮，充分混合后加热至50-55℃保温混合10min，再加入2份阴离子聚丙烯酰胺和0.5份硅酸镁铝，继续加热至75-80℃保温混合5min，即得物料III；
(4)向物料I中加入物料III，充分混合后于45-50℃环境中静置2h，再加入物料II，并加热至115-120℃保温混合30min，即得木塑复合材料。
改性聚氧化乙烯的制备：将15份聚氧化乙烯加入5倍重量份水中，充分分散后静置30min，再加热至回流状态保温混合10min，并加入1份氢化蓖麻油、1份泊洛沙姆和0.5份纳米氧化锌，继续回流保温混合10min，所得混合物迅速转入0-5℃环境中静置3h，然后加入1份松节油、0.5份鲸蜡醇和0.5份新戊二醇，再次加热至回流状态保温混合10min，保温结束后自然冷却至室温，最后将所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒即为改性聚氧化乙烯。
纳米胶粉的制备：向10份聚氯乙烯糊树脂中加入3份氢化松香季戊四醇酯和1份巴西棕榈蜡，充分混合后利用微波频率2450MHz、功率700W的微波处理器微波处理5min，再加入2份粉末丁腈橡胶和2份C9石油树脂，混合均匀后继续微波处理5min，趁热加入1份双丙酮丙烯酰胺、1份硫化猪油和0.5份双三氟甲烷磺酰亚胺，充分混合后以10℃/min的冷却速度降温，待温度降至5-10℃后保温静置30min，然后加入5份火山灰和0.5份纳米钛白粉，并加热至120-130℃保温混合30min，所得混合物自然冷却至室温，最后转入纳米研磨机中，经充分研磨即得粒度10-15纳米的纳米胶粉。
实施例4
将实施例1、实施例2和实施例3所制木塑复合材料用于加工制备建筑外墙装饰板，并对其使用性能进行测定，结果如表1所示。
表1利用所制木塑复合材料加工成建筑外墙装饰板的使用性能
项目 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度(MPa) 50 55 52
断裂伸长率(％) 15.3 16.0 15.8
弹性模量(MPa) 182 195 193
耐磨性(g/100r) 0.04 0.02 0.02
常温落球冲击(mm) 5 3 3
低温落锤冲击 -10℃无裂纹 -10℃无裂纹 -10℃无裂纹
吸水率(％) 1.0 0.6 0.7
耐冷热循环(mm) 0.4 0.3 0.3
抗冻融性(％) 86.2 90.6 90.8
防火等级 B1 B1 B1
环保等级 E1 E1 E1
使用寿命/年 ≥15 ≥15 ≥15
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：线性低密度聚乙烯20-25份、木质纤维素10-15份、聚乙烯醇树脂5-10份、微晶纤维素5-10份、聚氧化乙烯3-6份、超细聚四氟乙烯粉末2-3份、交联聚维酮2-3份、颜料2-3份、石油焦微粉1-2份、石棉绒1-2份、纳米胶粉1-2份、阴离子聚丙烯酰胺1-2份、硅酸镁铝0.5-1份、硫酸化蓖麻油0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料，其特征在于：所述颜料选自无机颜料或有机颜料。
3.根据权利要求1所述的建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料，其特征在于：所述聚氧化乙烯使用前经过改性处理，其改性方法为：将10-15份聚氧化乙烯加入3-5倍重量份水中，充分分散后静置30min，再加热至回流状态保温混合10min，并加入1-2份氢化蓖麻油、0.5-1份泊洛沙姆和0.5-1份纳米氧化锌，继续回流保温混合10min，所得混合物迅速转入0-5℃环境中静置3h，然后加入1-2份松节油、0.5-1份鲸蜡醇和0.5-1份新戊二醇，再次加热至回流状态保温混合10min，保温结束后自然冷却至室温，最后将所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒即为改性聚氧化乙烯。
4.根据权利要求1所述的建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料，其特征在于，所述纳米胶粉由如下重量份数的原料制成：聚氯乙烯糊树脂5-10份、氢化松香季戊四醇酯3-5份、火山灰3-5份、粉末丁腈橡胶2-3份、C9石油树脂2-3份、双丙酮丙烯酰胺1-2份、硫化猪油1-2份、巴西棕榈蜡1-2份、纳米钛白粉0.5-1份、双三氟甲烷磺酰亚胺0.5-1份，其制备方法为：向聚氯乙烯糊树脂中加入氢化松香季戊四醇酯和巴西棕榈蜡，充分混合后利用微波处理器微波处理5min，再加入粉末丁腈橡胶和C9石油树脂，混合均匀后继续微波处理5min，趁热加入双丙酮丙烯酰胺、硫化猪油和双三氟甲烷磺酰亚胺，充分混合后以10℃/min的冷却速度降温，待温度降至5-10℃后保温静置30min，然后加入火山灰和纳米钛白粉，并加热至120-130℃保温混合30min，所得混合物自然冷却至室温，最后转入纳米研磨机中，经充分研磨即得纳米胶粉。
5.根据权利要求4所述的建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料，其特征在于：所述微波处理器的工作频率为2450MHz、功率700W。
6.根据权利要求4所述的建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料，其特征在于：所述纳米胶粉的粒度为10-15纳米。
7.建筑外墙装饰板加工用木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向线性低密度聚乙烯中加入聚乙烯醇树脂和改性聚氧化乙烯，并加热至120-125℃保温混合15min，再加入颜料和纳米胶粉，继续保温混合5min，即得物料I；
(2)向超细聚四氟乙烯粉末中加入石油焦微粉、石棉绒和硫酸化蓖麻油，并加热至125-130℃保温混合10min，于35-40℃环境中静置1h后再次加热至125-130℃保温混合5min，即得物料II；
(3)向木质纤维素中加入微晶纤维素和交联聚维酮，充分混合后加热至50-55℃保温混合10min，再加入阴离子聚丙烯酰胺和硅酸镁铝，继续加热至75-80℃保温混合5min，即得物料III；
(4)向物料I中加入物料III，充分混合后于45-50℃环境中静置2h，再加入物料II，并加热至115-120℃保温混合30min，即得木塑复合材料。
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