CN106987149A - 一种抗静电木塑的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗静电木塑的制备方法包括将偶联剂、膨胀石墨和木粉置于球磨机中球磨处理；将球磨处理后的物料和塑料、添加剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。本方法制得的木塑板材具有很好的抗静电效果，且石墨含量少，强度高，可广泛应用于木塑板材领域。

Description

一种抗静电木塑的制备方法
技术领域
本发明涉及木塑板加工领域，具体涉及一种抗静电木塑的制备方法。
背景技术
木塑材料具有可生物降解、减少固体废弃物、力学性能优良、耐老化、具有实木质感等优点，而被广泛应用于户外园林景观及室内装饰材料。然而在一些特殊场所，如计算机房、电子生产车间等对防静电要求较高的地方，木塑材料由于塑料的绝缘性能，在使用过程中由于摩擦等原因易产生静电集聚，从而可能引起静电火花甚至爆炸。因此木塑材料的抗静电性能的研究显得尤其重要。
渗滤阈理论表明，当导电材料添加量较少时，相邻导电材料之间距离较大，电子在复合材料中移动时仍会遇到绝缘的聚合物基体，从而电阻率较高，随着导电材料含量增加，相邻材料之间距离逐渐减小，通过隧道效应或电子跃迁形成连续导电网络，电阻率急剧减小，达到渗滤阈值，随着导电材料含量进一步增加，复合材料电阻率达到平衡值。
目前较少有抗静电的木塑材料得到应用，究其原因，主要是导电的石墨、炭黑等易团聚，且表面具有极性基团，和大部分非极性塑料不相容，需要添加大量的导电材料才能形成导电网络，具备抗静电能力，同时抗静电填料添加量过多后导致材料的力学性能下降，加工成型困难，生产成本增加。因此，抗静电木塑的研究主要集中解决其易团聚的缺陷，提高分散性，保持或增加力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗静电木塑的制备方法，解决现有木塑板材抗静电能力和强度不能兼顾的问题。
本发明采用的技术方案是：一种抗静电木塑的制备方法，包括以下材料组合物，木粉、塑料、偶联剂和膨胀石墨。还包括添加剂，所述添加剂包括抗氧剂、抗老化剂、润滑剂、热稳定剂、防霉剂、发泡剂、发泡调节剂、阻燃剂、增塑剂的一种或几种。
具体的，所述木粉、塑料、偶联剂、膨胀石墨和添加剂按重量份计，木粉10～60份，塑料25～40份，偶联剂3～10份，膨胀石墨10～40份，添加剂2～10份
优选的，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
一种抗静电木塑的制备方法，采用上述抗静电木塑复合材料组合物混合造粒，再挤出成型制得。
包括以下步骤：
S1、将偶联剂、膨胀石墨和木粉混合置于球磨机中球磨处理；
S2、将球磨处理后的物料和塑料、添加剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
作为另一种抗静电木塑的制备方法，包括以下步骤：
S1、将偶联剂溶于丙酮中，加入膨胀石墨，进行搅拌处理，再置于烘箱中烘干得到偶联剂处理的改性膨胀石墨；
S2、将改性膨胀石墨和木粉置于球磨机中球磨处理；
S3、在球磨处理后的改性膨胀石墨和木粉中加入塑料、添加剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
所述的抗静电木塑的制备方法还可以通过以下步骤完成：
S1、将偶联剂溶于丙酮中，加入膨胀石墨，进行搅拌处理，再置于烘箱中烘干得到偶联剂处理的改性膨胀石墨；
S2、将改性膨胀石墨、木粉和塑料置于球磨机中球磨处理；
S3、在球磨处理后的改性膨胀石墨、木粉和塑料中加入添加剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
本发明的有益效果：本发明的膨胀石墨分子层间距离较大，球磨处理易将膨胀石墨片层剥离，而超声波的空化作用和机械效应使得膨胀石墨片层获得较大能量冲击，从而进一步剥离。同样多的膨胀石墨，经过球磨和超声波处理后比表面积大大增加，从而增加了与塑料、木粉等接触，进而以较少的膨胀石墨含量就能达到抗静电效果，此外偶联剂中的极性基团和膨胀石墨表面的极性基团发生氢键或化学键结合，偶联剂中的非极性分子链和非极性塑料缠绕，从而偶联剂将膨胀石墨和塑料连接起来，达到相容，进而能保持力学性能甚至增加性能。将偶联剂、木粉和膨胀石墨一起加入球磨机中球磨，使木粉和膨胀石墨的比表面积会变大，偶联剂和木粉及膨胀石墨的接触面积变大，发生化学反应的几率更大，从而相容性更佳。
具体实施方式
一种抗静电木塑复合材料组合物，包括木粉、塑料、偶联剂和膨胀石墨。还包括添加剂，所述添加剂包括抗氧剂、抗老化剂、润滑剂、热稳定剂、防霉剂、发泡剂、发泡调节剂、阻燃剂、增塑剂的一种或几种。所述塑料包含PE、PP、ABS、PVC的一种或几种。所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
所述木粉、塑料、偶联剂、膨胀石墨和添加剂按重量份计，木粉10～60份，塑料25～40份，偶联剂3～10份，膨胀石墨10～40份，添加剂2～10份
一种抗静电木塑的制备方法，采用上述抗静电木塑复合材料组合物混合造粒，再挤出成型制得。
包括以下步骤：
S1、将偶联剂溶于丙酮中，加入膨胀石墨，进行搅拌处理，再置于烘箱中烘干得到偶联剂处理的改性膨胀石墨；
S2、将改性膨胀石墨和木粉置于球磨机中球磨处理，所述球磨机内设置有超声波发射装置；
S3、在球磨处理后的改性膨胀石墨和木粉中加入塑料、添加剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
作为另一种抗静电木塑的制备方法，包括以下步骤：
S1、将偶联剂、膨胀石墨和木粉置于球磨机中球磨处理，所述球磨机内设置有超声波发射装置；
S2、将球磨处理后的物料和塑料、添加剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
所述的抗静电木塑的制备方法还可以通过以下步骤完成：
S1、将偶联剂溶于丙酮中，加入膨胀石墨，进行搅拌处理，再置于烘箱中烘干得到偶联剂处理的改性膨胀石墨；
S2、将改性膨胀石墨、木粉和塑料置于球磨机中球磨处理，所述球磨机内设置有超声波发射装置；
S3、在球磨处理后的改性膨胀石墨、木粉和塑料中加入添加剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
实施例1：
一种抗静电木塑的制备方法，包括以下步骤：
S1、将5份的硅烷偶联剂溶于5份的丙酮中，加入20份的膨胀石墨，进行搅拌处理，再置于烘箱中在105℃温度下进行烘干得到偶联剂处理的改性膨胀石墨；
S2、将重量份40：25改性膨胀石墨和木粉置于球磨机中球磨处理30分钟；
S3、在球磨处理后的改性膨胀石墨和木粉中加入30份的PE、4份润滑剂、1份抗氧剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
实施例2：
一种抗静电木塑的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3份硅烷偶联剂、10份的膨胀石墨和58份的木粉置于球磨机中球磨处理20分钟；
S2、将球磨处理后的物料和25份的PP、3份的润滑剂、1份的抗氧剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
实施例3：
一种抗静电木塑的制备方法，包括以下步骤：
S1、将10份钛酸酯偶联剂溶于10份的丙酮中，加入40份膨胀石墨，进行搅拌处理，再置于烘箱中在105℃温度下进行烘干得到偶联剂处理的改性膨胀石墨；
S2、将50份改性膨胀石墨、10份木粉和30份PE置于球磨机中球磨处理(多长时间)；
S3、在球磨处理后的改性膨胀石墨、木粉和塑料中加入8份润滑剂、2份抗氧剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
性能检测
为了更好地说明本发明，下面采用行业内的标准测试方法(GB/T1410-2006体积表面电阻率试验方法)，对各实施例得到的木塑材料通过表面电阻率测试仪进行表面电阻率的测试，并测试复合材料的无缺口抗冲击强度(GB/T 1043-2008塑料简支梁冲击性能的测定)。同时，结合对比例进行比较，对比例为市场上的普通木塑测试结果见表1。
表1实施例1-3及对比例测试结果对比
从表1可见，对比例的表面电阻率较高，即不具备抗静电效果。实施例1和例3的表面电阻率在104数量级，具有优异的抗静电效果，但实施例3的冲击强度较差，可见膨胀石墨含量太多虽然能满足抗静电要求，但不能满足力学性能要求。实施例2的表面电阻率在1010数量级上，具有轻微的抗静电效果，但并不能满足实际使用。本发明可以制备膨胀石墨含量较低的抗静电产品，且力学性能有所提高，市场前景好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种抗静电木塑的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将3～10份偶联剂、10～40份膨胀石墨和10～60份木粉混合，置于球磨机中球磨处理；
S2、按重量份计，将球磨处理后的物料和25～40份塑料、2～10份添加剂混合，然后通过造粒机造粒，模具挤出成型得抗静电木塑板材。
2.如权利要求1所述的抗静电木塑的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，先将偶联剂溶于丙酮中，加入膨胀石墨，进行搅拌处理，再置于烘箱中烘干得到偶联剂处理的改性膨胀石墨；再将改性膨胀石墨和木粉置于球磨机中球磨处理。
3.如权利要求1或2所述的抗静电木塑的制备方法，其特征在于：将所述步骤S2中的塑料放入步骤S1中混合，置于球磨机中球磨处理。
4.如权利要求1所述的抗静电木塑的制备方法，其特征在于：所述球磨机内设置有超声波发射装置。
5.如权利要求1所述的抗静电木塑的制备方法，其特征在于：所述木粉、塑料、偶联剂、膨胀石墨和添加剂按重量份计，木粉40份，塑料30份，偶联剂5份，膨胀石墨20份，添加剂5份。
6.如权利要求1所述的抗静电木塑的制备方法，其特征在于：所述添加剂包括抗氧剂、抗老化剂、润滑剂、热稳定剂、防霉剂、发泡剂、发泡调节剂、阻燃剂、增塑剂的一种或几种。
7.如权利要求1所述的抗静电木塑的制备方法，其特征在于：所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的抗静电木塑的制备方法，其特征在于：所述塑料包括PE、PP、PVC的一种或几种。
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