CN106633518B - 一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，由以下成分制成：PVC树脂、聚氯乙烯树脂颗粒、玄武岩纤维、硫代二丙酸二月桂酸酯、环烷酸锌、硬质酸锌、氨基丙基三乙氧基硅烷、木纤维、蛭石粉、季戊四醇、增塑剂。本发明的玄武岩纤维增强的木塑复合材料通过加入本发明制备的玄武岩纤维、蛭石粉、木纤维和增塑剂的协同配合作用，极大的改善了力学性能。

Description

一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料
技术领域
本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料。
背景技术
木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高，一般是木材的2—5倍。木塑材料及其产品与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。使用寿命长，可达50年以上。但是现有的木塑复合材料耐老化性较差，综合力学性能满足不了市场某些场合的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，通过以下技术方案实现：
一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，按重量份计由以下成分制成：PVC树脂30-32、聚氯乙烯树脂颗粒34-36、玄武岩纤维15-17、硫代二丙酸二月桂酸酯2-4、环烷酸锌1-3、硬脂酸锌3-5、氨基丙基三乙氧基硅烷1-3、木纤维22-25、蛭石粉6-10、季戊四醇0.6-0.8、增塑剂2-4；
所述木纤维按重量份计由以下成分制成：竹粉23、柳木粉32、桃木粉13；
所述玄武岩纤维按重量份计由以下成分制成：玄武岩石料112-114、纳米碳化钛0.1-0.3、砭石粉0.6-0.8。
进一步的，所述的玄武岩纤维制备方法为：将玄武岩石料、纳米碳化钛、砭石粉在1485℃下熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成。
进一步的，所述的玄武岩纤维为短切的玄武岩纤维，其长度为8-10mm，直径为8-15μm。
进一步的，所述玄武岩纤维经过处理后使用：将玄武岩纤维先采用质量浓度为1.42%的次氯酸钠溶液在48℃下浸泡处理2
0min，然后取出，再采用质量浓度为1.35%的马来酸酐溶液在75℃下浸泡处理2小时，然后采用沸水清洗，最后烘干。
进一步的，所述蛭石粉经表面处理后使用：先将蛭石粉在350℃下煅烧15min，冷却至室温后，再加入质量浓度为30%的乙二醇溶液中混合浸泡30min，过滤，然后再添加到质量浓度为5.5%的盐酸溶液中在2℃下混合浸泡45min，最后过滤，干燥。
进一步的，所述木纤维制备步骤包括：蒸煮木浆、提取纤维、漂白、浸渍处理。
进一步的，所述蒸煮木浆采用微波蒸煮木浆，将竹粉、柳木粉、桃木粉按各重量份混合后浸泡在水中，先加热至80℃，保温15min后，再进行微波蒸煮处理，微波频率为250MHz,微波处理时间为10min；
所述浸渍处理采用真空加压处理，处理过程中将经过漂白后所得的木纤维装入真空加压罐抽真空使其真空度为-0.010Mpa，然后将浸渍剂加入罐内并将压强加至0.25MPa，浸渍处理的时间为40min；所述浸渍剂按重量份数计由以下成分制成：磷酸氢二钠12、山梨糖醇8、焦磷酸钾7、硫酸铵3、硼酸4、水35。
进一步的，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、茶籽油按50:1质量比例混合而成。
进一步的，所述的玄武岩纤维增强的木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按各重量份将PVC树脂、聚氯乙烯树脂颗粒、玄武岩纤维、硫代二丙酸二月桂酸酯混合，在115℃下搅拌加热18min，降低温度为85℃，加入环烷酸锌、木纤维、蛭石粉、季戊四醇、增塑剂，500r/min搅拌分散8min，加入硬质酸锌、氨基丙基三乙氧基硅烷，充分混合，通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，成型，即得所述玄武岩纤维增强的木塑复合材料。
本发明制备的玄武岩纤维增强得木塑复合材料握钉力平均是木材的6倍，是刨花板的8倍，表面硬度高，平均是木材的7倍。
本发明的玄武岩纤维增强的木塑复合材料具有优异的抗潮湿、耐摩擦性能，可锯、可刨、可钉，加工性能好，尺寸稳定性强，适用范围广泛。
本发明有益效果：本发明的玄武岩纤维增强的木塑复合材料通过加入本发明制备的玄武岩纤维、蛭石粉、木纤维和增塑剂的协同配合作用，极大的改善了力学性能，抗拉强度相较于普通木塑复合材料提高了175%以上，弯曲强度相较于普通木塑复合材料提高了112%以上，耐冲击性同样得到了很大的提高，本发明的木塑复合材料耐老化、耐腐蚀性能优越，尤其是耐紫外老化性能非常好，使用寿命长，稳定性好，本发明玄武岩纤维增强的木塑复合材料抗老化性能强，防水、防潮,从根本上解决了木质产品对潮湿和多水环境中吸水受潮后容易腐烂、膨胀变形的问题，极大的拓宽了木塑复合材料的使用范围。具有较好的耐热性能，重复利用性强，可降解性佳，更低碳环保，本发明玄武岩纤维增强的木塑复合材料销售较普通木塑复合材料的平均销量提高25.22%，经济收入提高19.98%。
具体实施方式
实施例1
一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，按重量份计由以下成分制成：PVC树脂30、聚氯乙烯树脂颗粒34、玄武岩纤维15、硫代二丙酸二月桂酸酯2、环烷酸锌1、硬脂酸锌3、氨基丙基三乙氧基硅烷1、木纤维22、蛭石粉6、季戊四醇0.6、增塑剂2；
所述木纤维按重量份计由以下成分制成：竹粉23、柳木粉32、桃木粉13；
所述玄武岩纤维按重量份计由以下成分制成：玄武岩石料112、纳米碳化钛0.1、砭石粉0.6。
实施例2
一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，按重量份计由以下成分制成：PVC树脂32、聚氯乙烯树脂颗粒36、玄武岩纤维17、硫代二丙酸二月桂酸酯4、环烷酸锌3、硬脂酸锌5、氨基丙基三乙氧基硅烷3、木纤维25、蛭石粉10、季戊四醇0.8、增塑剂4；
所述木纤维按重量份计由以下成分制成：竹粉23、柳木粉32、桃木粉13；
所述玄武岩纤维按重量份计由以下成分制成：玄武岩石料114、纳米碳化钛0.3、砭石粉0.8。
实施例3
一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，按重量份计由以下成分制成：PVC树脂31、聚氯乙烯树脂颗粒35、玄武岩纤维16、硫代二丙酸二月桂酸酯3、环烷酸锌2、硬脂酸锌4、氨基丙基三乙氧基硅烷2、木纤维23、蛭石粉8、季戊四醇0.7、增塑剂3；
所述木纤维按重量份计由以下成分制成：竹粉23、柳木粉32、桃木粉13；
所述玄武岩纤维按重量份计由以下成分制成：玄武岩石料113、纳米碳化钛0.2、砭石粉0.7。
上述实施例中：
进一步的，所述的玄武岩纤维制备方法为：将玄武岩石料、纳米碳化钛、砭石粉在1485℃下熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成。
进一步的，所述的玄武岩纤维为短切的玄武岩纤维，其长度为8-10mm，直径为8-15μm。
进一步的，所述玄武岩纤维经过处理后使用：将玄武岩纤维先采用质量浓度为1.42%的次氯酸钠溶液在48℃下浸泡处理2
0min，然后取出，再采用质量浓度为1.35%的马来酸酐溶液在75℃下浸泡处理2小时，然后采用沸水清洗，最后烘干。
进一步的，所述蛭石粉经表面处理后使用：先将蛭石粉在350℃下煅烧15min，冷却至室温后，再加入质量浓度为30%的乙二醇溶液中混合浸泡30min，过滤，然后再添加到质量浓度为5.5%的盐酸溶液中在2℃下混合浸泡45min，最后过滤，干燥。
进一步的，所述木纤维制备步骤包括：蒸煮木浆、提取纤维、漂白、浸渍处理。
进一步的，所述蒸煮木浆采用微波蒸煮木浆，将竹粉、柳木粉、桃木粉按各重量份混合后浸泡在水中，先加热至80℃，保温15min后，再进行微波蒸煮处理，微波频率为250MHz,微波处理时间为10min；
所述浸渍处理采用真空加压处理，处理过程中将经过漂白后所得的木纤维装入真空加压罐抽真空使其真空度为-0.010Mpa，然后将浸渍剂加入罐内并将压强加至0.25MPa，浸渍处理的时间为40min；所述浸渍剂按重量份数计由以下成分制成：磷酸氢二钠12、山梨糖醇8、焦磷酸钾7、硫酸铵3、硼酸4、水35。
进一步的，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、茶籽油按50:1质量比例混合而成。
进一步的，所述的玄武岩纤维增强的木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按各重量份将PVC树脂、聚氯乙烯树脂颗粒、玄武岩纤维、硫代二丙酸二月桂酸酯混合，在115℃下搅拌加热18min，降低温度为85℃，加入环烷酸锌、木纤维、蛭石粉、季戊四醇、增塑剂，500r/min搅拌分散8min，加入硬质酸锌、氨基丙基三乙氧基硅烷，充分混合，通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，成型，即得所述玄武岩纤维增强的木塑复合材料。
对比例1：与实施例1区别仅将本发明制备的玄武岩纤维替换成玻璃纤维。
对比例2：与实施例1区别仅为将本发明制备的玄武岩纤维替换成普通玄武岩纤维。
对比例3：与实施例1区别仅为不添加经过处理的蛭石粉。
对比例4：与实施例1区别仅为木纤维采用杨树木粉制成的木纤维。
本发明的材料经国家建筑材料测试中心检测，数据如下（玄武岩纤维直径均为13μm）：
表1
长度吸水尺寸变化率% 常温落球冲击mm 耐冷热循环尺寸变化mm 弯曲强度MPa 拉伸强度MPa
实施例1 0.06 8.12 0.08 50.3 46.9
实施例2 0.06 8.16 0.09 50.2 46.8
实施例3 0.06 8.18 0.09 50.0 46.7
对比例1 0.08 9.52 0.10 43.8 40.3
对比例2 0.09 9.86 0.11 45.3 42.5
对比例3 0.08 9.38 0.09 46.9 43.2
对比例4 0.10 10.00 0.10 45.2 42.8
由表1可以看出，本发明玄武岩纤维增强的木塑复合材料性能优越。
经检测，本发明制备的玄武岩纤维增强得木塑复合材料握钉力平均是木材的6倍，是刨花板的8倍，表面硬度高，平均是木材的7倍。采用对比例2制成的木塑复合材料握钉力平均是木材的5倍，是刨花板的6倍，表面硬度高，平均是木材的6倍。

Claims (8)

1.一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：PVC树脂30-32、聚氯乙烯树脂颗粒34-36、玄武岩纤维15-17、硫代二丙酸二月桂酸酯2-4、环烷酸锌1-3、硬脂酸锌3-5、氨基丙基三乙氧基硅烷1-3、木纤维22-25、蛭石粉6-10、季戊四醇0.6-0.8、增塑剂2-4；
所述木纤维按重量份计由以下成分制成：竹粉23、柳木粉32、桃木粉13；
所述玄武岩纤维按重量份计由以下成分制成：玄武岩石料112-114、纳米碳化钛0.1-0.3、砭石粉0.6-0.8。
2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，其特征在于，所述的玄武岩纤维制备方法为：将玄武岩石料、纳米碳化钛、砭石粉在1485℃下熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成。
3.根据权利要求2所述的一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，其特征在于，所述的玄武岩纤维为短切的玄武岩纤维，其长度为8-10mm，直径为8-15μm。
4.根据权利要求3所述的一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，其特征在于，所述玄武岩纤维经过处理后使用：将玄武岩纤维先采用质量浓度为1.42%的次氯酸钠溶液在48℃下浸泡处理20min，然后取出，再采用质量浓度为1.35%的马来酸酐溶液在75℃下浸泡处理2小时，然后采用沸水清洗，最后烘干。
5.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，其特征在于，所述蛭石粉经表面处理后使用：先将蛭石粉在350℃下煅烧15min，冷却至室温后，再加入质量浓度为30%的乙二醇溶液中混合浸泡30min，过滤，然后再添加到质量浓度为5.5%的盐酸溶液中在2℃下混合浸泡45min，最后过滤，干燥。
6.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，其特征在于，所述木纤维制备步骤包括：蒸煮木浆、提取纤维、漂白、浸渍处理。
7.根据权利要求6所述的一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，其特征在于，所述蒸煮木浆采用微波蒸煮木浆，将竹粉、柳木粉、桃木粉按各重量份混合后浸泡在水中，先加热至80℃，保温15min后，再进行微波蒸煮处理，微波频率为250MHz,微波处理时间为10min；
所述浸渍处理采用真空加压处理，处理过程中将经过漂白后所得的木纤维装入真空加压罐抽真空使其真空度为-0.010Mpa，然后将浸渍剂加入罐内并将压强加至0.25MPa，浸渍处理的时间为40min；所述浸渍剂按重量份数计由以下成分制成：磷酸氢二钠12、山梨糖醇8、焦磷酸钾7、硫酸铵3、硼酸4、水35。
8.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维增强的木塑复合材料，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、茶籽油按50:1质量比例混合而成。
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