CN106832637A - 一种生物质改性ps仿木发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物质/PS（聚苯乙烯）发泡材料，由下列按重量份数配比的成分组成：PS塑料35~85份、生物质纤维粉15~65份，助剂3~15份、矿石粉21~82份。通过在PS塑料中添加生物质纤维粉，与助剂和其他物质共混实现对PS塑料的改性；按照本方法制备的PS发泡板由于含天然纤维，具有逼真的木质感及优质木材的外观，还可使用钉、锯、油漆、粘合等传统加工方法，且具有防潮、防腐蚀、防白蚁侵害的优点，使用寿命更长；同时不含甲醛等有害物质，即使长期接触，也不会对健康造成危害，且可以回收再利用。

Description

一种生物质改性PS仿木发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种用生物质纤维粉和聚苯乙烯塑料（PS）的发泡仿木板材，及其制备工艺和新材料的使用方法。
背景技术
目前，使用的仿木板材主要是热塑性塑料如PE（聚乙烯）挤出品或发泡品如PS（聚苯乙烯）和PVC（聚氯乙烯）发泡材料，前者主要用在室外，因为具有较大的热胀冷缩系数难以用于室内家具等领域；后者在一定程度上降低了热胀冷缩特性，但是其握钉力和其他加工性能有达不到要求。针对上述不足，本发明通过添加含一定长径比的天然纤维，通过对塑料原料进行改性造粒后，在进行发泡，已达到“生物钢筋”的作用。用本发明方法制备的仿木板材，一方面，继续保持发泡材料热胀冷缩系数低，性能稳定的特点，且可以提高发泡度，减少原材料的使用；另一方面增加了发泡塑料的强度，使得仿木板材达到可钉、可刨、可锯、方便粘合等传统加工方法的要求。与普通木材相比，本方法制备的仿木板材具有防潮、防腐蚀、防白蚁侵害的优点，使用寿命更长；不需要油漆，不含甲醛等有害物质，即使长期接触，也不会对健康造成危害。用本方法制备的仿木板材可以回收再利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有的不足，提供一种成本低、不腐烂、使用寿命长且环保的生物质改性PS仿木发泡板材。
为了解决上述技术问题，该生物质/聚苯乙烯PS发泡仿木板材，该发泡仿木板材由下列按重量份数配比的成分组成： PS塑料35~85份、生物质纤维粉15~65份，助剂3~15份、矿石粉21~82份。
本发明还要解决的技术问题是，提供一种成本低、不腐烂、使用寿命长且环保的生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法。
为了解决上述技术问题，该生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法，包括以下步骤：
（1）研磨原材料：将生物质纤维粉研磨成粒度为25~200目的粉末，并烘干，获得生物质纤维粉；
（2）预混改性：按重量份配比称取生物质纤维粉与矿石粉和助剂，放入负压高速混合机，在转速为300~400转/分下进行预混合，并加热烘干，温度为70~170℃，加热时间至少为10分钟，获得预混改性的生物质原材料；
（3）配混造粒：将步骤（2）中所得的预混改性的预混改性的生物质原材料与按重量份配比称取的PS塑料和助剂充分混合，并加热烘干，加热温度为90~130℃，加热时间至少为10分钟，在塑料造粒机上进行造粒，获得改性PS塑料；
（4）挤塑成型：将步骤（3）中所得的改性PS塑料、PS生产料和助剂加入塑料板挤出机中，进行熔融共混挤出，获得生物质/PS发泡板材；
（5）压制花纹：在花纹压花机上对生物质/PS发泡板材进行压花，最后进行裁料，检测，包装。
本发明进一步改进在于，所述步骤（2）中预混改性时，各组分由下列按重量份数配比的成分组成：生物质纤维粉15~65份，助剂3~15份，矿石粉21~82份，所述步骤（3）中配混造粒时，所述预混改性的生物质原材料20~55份，助剂3~15份；PS塑料35~85份，所述步骤（4）中挤塑成型，所述改性PS塑料与PS生产料的比例为1:4~4:1。
本发明进一步改进在于，所述助剂是偶联剂、润滑剂、抗氧剂、增韧剂、酯化剂、己内酰胺、发泡剂、引发剂、稳定剂、色母粒和防老剂中的一种或至少两种组合；其中所述步骤（2）和所述步骤（4）中的己内酰胺的用量为1~15%；所述步骤（3）中的助剂包括接枝剂、润滑剂和增韧剂；所述步骤（4）中的助剂包括发泡剂、引发剂、稳定剂、色母粒和防老剂；所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述酯化剂为马来酸酐，所述接枝剂为马来酸酐接枝苯乙烯；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和/或液态CO2和/或碳酸氢胺；所述引发剂为氧化锌或\和氧化钾，所述稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌，所述阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂或\和氢氧化镁，所述防老剂和/或防老剂RD和/或UV-531。
本发明进一步改进在于，所述PS塑料为聚苯乙烯新料或回收料；所述PS生产料为PS纯料或PS与聚乙烯PE或塑料的混合料；
本发明进一步改进在于，所述生物质纤维粉为米糠粉、秸秆粉、茶叶、茶杆粉、烟叶、烟杆、药渣、木粉中的一种或至少两种的组合；所述矿石粉为碳酸钙或/和硅微粉。
作为本发明的优选方案，所述步骤（2）中预混改性时，各组分由下列按重量份数配比的成分组成：生物质纤维粉35~55份，助剂3~15份，矿石粉25~45份，所述步骤（3）中配混造粒时，所述预混改性的生物质原材料35~45份，助剂3~15份；PS塑料45~65份，所述步骤（4）中挤塑成型，所述改性PS塑料与PS生产料的比例为1:1~1:2。
作为本发明的优选方案，所述步骤（2）和所述步骤（4）中的己内酰胺的用量为3~5%；
通过大量的实验证实，通过在改性PS塑料中添加生物质纤维粉，从而实现对PS塑料的改性；改性后的PS发泡板由于生物质纤维粉，表面光滑，不易燃、可避免白蚁的侵害，且在潮湿环境中也不会腐烂，且使用寿命更长，经过实验验证使用次数至少为20次；同时不含有害物质甲醛，即使长期接触，也不会对健康造成危害，且可以回收再利用。
本发明还要解决的技术问题是，提供一种成本低、不腐烂、使用寿命长且环保的改性PS发泡材料的应用。
为了解决上述技术问题，该生物质改性PS仿木发泡板材的应用，本发明所制备的木发泡板材的应用包括家具面板和隔板、隔离条、桌面、户外家具、公园休闲椅、户外休闲凳、沙滩椅、楼梯扶手、相框镜框画框、家居装饰行业。
采用本发明生产改性PS发泡材料及改性PS发泡板的技术方案，其产生的有益效果是：（1）通过在改性PS塑料中添加生物质纤维粉，从而实现对PS塑料的改性；（2）改性后的PS发泡板由于生物质纤维粉，强度更高，且使用寿命更长；同时不含甲醛等有害物质，即使长期接触，也不会对健康造成危害；（3）成本低：由于可采用回收的废旧塑料，大大降低了成本。
附图说明
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：
图1是本发明含生物质的改性塑料电器外壳的制备方法的流程框图。
具体实施方式
实施例1：
一种生物质/PS发泡仿木板材的制备方法，按以下步骤进行：
（1）研磨原材料：将杨树木质研磨成40目的粉末，并干燥至含水量为8%；
（2）预混改性：按重量份配比称取步骤（1）中所得的杨木粉30份、矿石粉65份，己内酰胺5份，放入负压高速混合机，在转速为310转/分下进行预混合，并加热烘干，温度为70℃，加热时间为25分钟，获得预混合改性的杨木粉；
（3）配混造粒：将步骤（2）中所得的改性的杨木粉30份、PS塑料66份、马来酸酐接枝苯乙烯4份，在450转/分的高速旋转下进行充分混合，并加热烘干，加热温度为90℃，加热时间为20分钟，获得充分混合的改性PS塑料；
（4） 挤塑成型：将步骤（3）中所得的改性PS塑料30份与PS生产料64份、偶氮二甲酰胺3份、己内酰胺3份，放入双螺杆挤出机中，烘干10分钟后，转入挤出模具中，模具的温度为165℃，挤出成平板状毛坯；再用切割机对平板状毛坯的边沿进修整，得到改性PS发泡板材；
（5）对将步骤（4）中所得的PS发泡板材转移至压花机上，压制花纹，检测，包装，最后得到生物质/PS发泡仿木板材。
通过以上方法获得的生物质/PS发泡仿木板材具备与原木一样的握钉力，质量密度为0.66-0.70。
实施例2：
一种生物质/PS发泡仿木板材的制备方法，按以下步骤进行：
（1）研磨原材料：将茶叶杆研磨成100目的粉末，并干燥至含水量为8%；
（2）预混改性：按重量份配比称取步骤（1）中所得的茶叶杆34份、矿石粉25份，己内酰胺1份，放入负压高速混合机，在转速为400转/分下进行预混合，并加热烘干，温度为90℃，加热时间为35分钟，获得预混合改性的茶叶杆；
（3）配混造粒：将步骤（2）中所得的改性的茶叶杆30份、PS塑料55份、马来酸酐接枝苯乙烯3份，在500转/分的高速旋转下进行充分混合，并加热烘干，加热温度为110℃，加热时间为30分钟，获得充分混合的改性PS塑料；
（4） 挤塑成型：将步骤（3）中所得的改性PS塑料55份与PS生产料85份、助剂为己内酰胺1份，酯化剂的0.5份，偶联剂为0.5份，用6%己内酰胺作为发泡剂，放入双螺杆挤出机中，烘干15分钟后，转入挤出模具中，模具的温度为200℃，挤出成平板状毛坯；再用切割机对平板状毛坯的边沿进修整，得到改性PS发泡板材；
（5）对将步骤（4）中所得的PS发泡板材转移至压花机上，压制花纹，检测，包装，最后得到生物质/PS发泡仿木板材。
通过以上方法获得的生物质/PS发泡仿木板材具备与原木一样的握钉力，质量密度为0.70~0.89，且在作为桌面使用过程中，板材具备茶叶独特的香味。
实施例3：
一种生物质/PS发泡仿木板材的制备方法，按以下步骤进行：
（1）研磨原材料：将秸秆研磨成80目的粉末，并干燥至含水量为8%；
（2）预混改性：按重量份配比称取步骤（1）中所得的秸秆粉55份、矿石粉80份，己内酰胺8份，放入负压高速混合机，在转速为350转/分下进行预混合，并加热烘干，温度为170℃，加热时间为40分钟，获得预混合改性的茶叶杆；
（3）配混造粒：将步骤（2）中所得的改性的秸秆粉30份、PS塑料55份、马来酸酐接枝苯乙烯3份，在350转/分的高速旋转下进行充分混合，并加热烘干，加热温度为130℃，加热时间为30分钟，获得充分混合的改性PS塑料；
（4） 挤塑成型：将步骤（3）中所得的改性PS塑料55份与PS生产料85份、助剂为己内酰胺2份，酯化剂的0.5份，偶联剂为0.5份，放入双螺杆挤出机中，烘干30分钟后，转入挤出模具中，模具的温度为300℃，挤出成平板状毛坯；再用切割机对平板状毛坯的边沿进修整，得到改性PS发泡板材；
（5）对将步骤（4）中所得的PS发泡板材转移至压花机上，压制花纹，检测，包装，最后得到生物质/PS发泡仿木板材。
通过以上方法获得的生物质/PS发泡仿木板材具备与原木一样的握钉力，质量密度为0.72~0.75。
实施例4：
一种生物质/PS发泡仿木板材的制备方法，按以下步骤进行：
（1）研磨原材料：将米糠研磨成80目的粉末，并干燥至含水量为8%；
（2）预混改性：按重量份配比称取步骤（1）中所得的米糠粉40份、矿石粉50份，己内酰胺6份，放入负压高速混合机，在转速为400转/分下进行预混合，并加热烘干，温度为150℃，加热时间为45分钟，获得预混合改性的茶叶杆；
（3）配混造粒：将步骤（2）中所得的改性的米糠粉36份、PS塑料70份、马来酸酐接枝苯乙烯2份，在350转/分的高速旋转下进行充分混合，并加热烘干，加热温度为130℃，加热时间为30分钟，获得充分混合的改性PS塑料；
（4） 挤塑成型：将步骤（3）中所得的改性PS塑料55份与PS生产料85份、助剂为己内酰胺3份，酯化剂的0.5份，偶联剂为0.5份，放入双螺杆挤出机中，烘干30分钟后，转入挤出模具中，模具的温度为280℃，挤出成平板状毛坯；再用切割机对平板状毛坯的边沿进修整，得到改性PS发泡板材；
（5）对将步骤（4）中所得的PS发泡板材转移至压花机上，压制花纹，检测，包装，最后得到生物质/PS发泡仿木板材。
通过以上方法获得的生物质/PS发泡仿木板材具备与原木一样的握钉力，质量密度为0.65~0.73。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种生物质/PS发泡仿木板材，其特征在于：该发泡仿木板材由下列按重量份数配比的成分组成：PS塑料35~85份、生物质纤维粉15~65份，助剂3~15份、矿石粉21~82份。
2.一种如权利要求1所述的生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）研磨原材料：将生物质纤维粉研磨成粒度为25~200目的粉末，并烘干，获得生物质纤维粉；
（2）预混改性：按重量份配比称取生物质纤维粉与矿石粉和助剂，放入负压高速混合机，在转速为300~400转/分下进行预混合，并加热烘干，温度为70~170℃，加热时间至少为10分钟，获得预混改性的生物质原材料；
（3）配混造粒：将步骤（2）中所得的预混改性的预混改性的生物质原材料与按重量份配比称取的PS塑料和助剂充分混合，并加热烘干，加热温度为90~130℃，加热时间至少为10分钟，在塑料造粒机上进行造粒，获得改性PS塑料；
（4）挤塑成型：将步骤（3）中所得的改性PS塑料、PS生产料和助剂加入塑料板挤出机中，进行熔融共混挤出，获得生物质/PS发泡板材；
（5）压制花纹：在花纹压花机上对生物质/PS发泡板材进行压花，最后进行裁料，检测，包装。
3.如权利要求2所述的一种生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中预混改性时，各组分由下列按重量份数配比的成分组成：生物质纤维粉15~65份，助剂3~15份，矿石粉21~82份，所述步骤（3）中配混造粒时，所述预混改性的生物质原材料20~55份，助剂3~15份；PS塑料35~85份，所述步骤（4）中挤塑成型，所述改性PS塑料与PS生产料的比例为1:4~4:1。
4.如权利要求1-3所述的一种生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法，其特征在于，所述助剂是偶联剂、润滑剂、抗氧剂、增韧剂、酯化剂、己内酰胺、发泡剂、引发剂、稳定剂、色母粒和防老剂中的一种或至少两种组合；其中所述步骤（2）和所述步骤（4）中的己内酰胺的用量为1~15%；所述步骤（3）中的助剂包括接枝剂、润滑剂和增韧剂；所述步骤（4）中的助剂包括发泡剂、引发剂、稳定剂、色母粒和防老剂；所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述酯化剂为马来酸酐，所述接枝剂为马来酸酐接枝苯乙烯；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和/或液态CO2和/或碳酸氢胺；所述引发剂为氧化锌或\和氧化钾，所述稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌，所述阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂或\和氢氧化镁，所述防老剂和/或防老剂RD和/或UV-531。
5.如权利要求4所述的一种生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法，其特征在于，所述PS塑料为聚苯乙烯新料或回收料；所述PS生产料为PS纯料或PS与聚乙烯PE或塑料的混合料。
6.如权利要求5所述的一种生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法，其特征在于，所述生物质纤维粉为米糠粉、秸秆粉、茶叶、茶杆粉、烟叶、烟杆、药渣、木粉中的一种或至少两种的组合；所述矿石粉为碳酸钙或/和硅微粉。
7.如权利要求6所述的一种生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中预混改性时，各组分由下列按重量份数配比的成分组成：生物质纤维粉35~55份，助剂3~15份，矿石粉25~45份，所述步骤（3）中配混造粒时，所述预混改性的生物质原材料35~45份，助剂3~15份；PS塑料45~65份，所述步骤（4）中挤塑成型，所述改性PS塑料与PS生产料的比例为1:1~1:2。
8.如权利要求6所述的一种生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）和所述步骤（4）中的己内酰胺的用量为3~5%。
9.一种利用如权利要求1-8任一项所述的一种生物质改性PS仿木发泡板材的制备方法制得的仿木发泡板材的应用，其特征在于，本发明所制备的木发泡板材的应用包括家具面板和隔板、隔离条、桌面、户外家具、公园休闲椅、户外休闲凳、沙滩椅、楼梯扶手、相框镜框画框、家居装饰行业。
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