CN107011591A - 碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材的制备方法，该制备方法包括：1)将板栗壳、果胶酶、纤维素酶和水进行浸泡，然后干燥、粉碎以制得板栗壳粉；2)将聚氯乙烯、聚乙烯醇、氧化铝粉、邻苯二甲酸二异癸酯、蓖麻油、硅油和板栗壳粉进行熔融、冷却固化以制得塑木芯体；3)在塑木芯体的表面的温度降为150‑160℃时，将碳纤维植入塑木芯体的表面；4)将熔融的耐磨损层材料涂覆于石棉粉的表面形成耐磨损层以制得碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材；耐磨损层材料由以下组分组成：环氧树脂、石棉粉、锗矿石粉、硬脂酸钠、马来酸酐和糯米粉。该塑木板材具有优异的耐磨损性能。

Description

碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材的制备方法
技术领域
本发明涉及塑木材料，具体地，涉及碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材的制备方法。
背景技术
塑木材料，也叫木塑复合材料，顾名思义可理解为主要以塑料(聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等回收的废旧塑料)为原料，通过添加木粉、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；其主要用于建材、家具、物流包装等行业。由于塑木材料兼备木材与塑料的双重特性，塑木材料与木质材料相比具有以下优势：吸水率低，不易变形开裂、防虫蛀、防霉变、机械性能高、防潮、耐酸碱、耐腐蚀、便于清洗。基于上述的这些特性使得塑木材料可在很多领域替代原木、塑料和铝合金，使得其是未来替代传统木材的新一代节能环保新产品，具有广泛的市场应用前景。
虽然相对于木质材料而言，塑木材料的密度有所下降，但是相对于其他的轻质材料，塑木材料的密度还是难以满足市场需求；尤其是现有的塑木材料的耐磨损性能难以满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材的制备方法，通过该方法制得的碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材具有优异的耐磨损性能，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材的制备方法，该制备方法包括：
1)将板栗壳、果胶酶、纤维素酶和水进行浸泡，然后干燥、粉碎以制得板栗壳粉；
2)将聚氯乙烯、聚乙烯醇、氧化铝粉、邻苯二甲酸二异癸酯、蓖麻油、硅油和板栗壳粉进行熔融、冷却固化以制得塑木芯体；
3)在塑木芯体的表面的温度降为150-160℃时，将碳纤维植入塑木芯体的表面；
4)将熔融的耐磨损层材料涂覆于石棉粉的表面形成耐磨损层以制得碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材；
其中，耐磨损层材料由以下组分组成：环氧树脂、石棉粉、锗矿石粉、硬脂酸钠、马来酸酐和糯米粉。
本发明还提供了一种碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材，该碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材通过上述的制备方法制备而得。
通过上述技术方案，本发明通过各步骤以及各原料的协同作用使得制得的碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材具有优异的耐磨损性能，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材的制备方法，该制备方法包括：
1)将板栗壳、果胶酶、纤维素酶和水进行浸泡，然后干燥、粉碎以制得板栗壳粉；
2)将聚氯乙烯、聚乙烯醇、氧化铝粉、邻苯二甲酸二异癸酯、蓖麻油、硅油和板栗壳粉进行熔融、冷却固化以制得塑木芯体；
3)在塑木芯体的表面的温度降为150-160℃时，将碳纤维植入塑木芯体的表面；
4)将熔融的耐磨损层材料涂覆于石棉粉的表面形成耐磨损层以制得碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材；
其中，耐磨损层材料由以下组分组成：环氧树脂、石棉粉、锗矿石粉、硬脂酸钠、马来酸酐和糯米粉。
在上述制备方法的步骤1)中，浸泡的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，在步骤1)中，浸泡至少满足以下条件：浸泡温度为35-45℃，浸泡时间为30-40h。
在上述制备方法的步骤1)中，干燥的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，干燥至少满足以下条件：干燥温度为110-120℃，干燥时间为5-7h。
在上述制备方法的步骤1)中，板栗壳粉的颗粒粒径可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，板栗壳粉的颗粒粒径为3-7mm。
在上述制备方法的步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，在步骤1)中，相对于100重量份的板栗壳，果胶酶的用量为1-1.5重量份，纤维素酶的用量为0.8-1.2重量份，水的用量为300-500重量份。
在上述制备方法的步骤2)中，熔融的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，在步骤2)中，熔融至少满足以下条件：熔融温度为190-205℃，熔融时间为3-4h。
在上述制备方法的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，在步骤2)中，相对于100重量份的聚氯乙烯，聚乙烯醇的用量为40-60重量份，氧化铝粉的用量为4-8重量份，邻苯二甲酸二异癸酯的用量为26-38重量份，蓖麻油的用量为42-55重量份，硅油的用量为10-17重量份，板栗壳粉的用量为70-88重量份。
在上述制备方法的步骤3)中，碳纤维的规格与要求可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，在步骤3)中，碳纤维至少满足以下条件：碳纤维的长度为2-4mm且裸露于所述塑木芯体的表面的长度为1.5-2.5mm，碳纤维的植入密度为为2-5根/cm2。
在上述制备方法的步骤4)中，熔融的耐磨损层材料的温度可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，在步骤4)中，熔融的耐磨损层材料的温度为178-186℃。
在上述制备方法的步骤4)中，物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，在步骤4)中，相对于100重量份的环氧树脂，石棉粉的用量为8-11重量份，锗矿石粉的用量为1.5-3重量份，硬脂酸钠的用量为24-36重量份，马来酸酐的用量为28-37重量份，糯米粉的用量为60-76重量份。
在上述制备方法的步骤4)中，耐磨损层的厚度可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的塑木板材具有更优异的耐磨损性能，优选地，在步骤4)中，耐磨损层的厚度为2-3mm。
本发明还提供了一种碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材，该碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材通过上述的制备方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将板栗壳、果胶酶、纤维素酶和水按照100：1.2：1.0：400的重量比于40℃下浸泡35h，然后于115℃下干燥6h、粉碎以制得颗粒粒径为5mm的板栗壳粉；
2)将聚氯乙烯、聚乙烯醇、氧化铝粉、邻苯二甲酸二异癸酯、蓖麻油、硅油和板栗壳粉按照100：50：6：33：48：15：758的重量比于200℃下熔融5h、冷却固化以制得所述塑木芯体；
3)在所述塑木芯体的表面的温度降为150-160℃时，将碳纤维(碳纤维至少满足以下条件：碳纤维的长度为2-4mm且裸露于所述塑木芯体的表面的长度为1.5-2.5mm，碳纤维的植入密度为为2-5根/cm2)植入所述塑木芯体的表面；
4)将180℃的耐磨损层材料涂覆于石棉粉的表面形成厚度为2.5mm的耐磨损层以制得所述碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材A1；其中，所述耐磨损层材料由以下组分组成：环氧树脂、石棉粉、锗矿石粉、硬脂酸钠、马来酸酐和糯米粉且重量比依次为100：9：2：30：32：66。
实施例2
1)将板栗壳、果胶酶、纤维素酶和水按照100：1：0.8：300的重量比于35℃下浸泡30h，然后于110℃下干燥5-7h、粉碎以制得颗粒粒径为3mm的板栗壳粉；
2)将聚氯乙烯、聚乙烯醇、氧化铝粉、邻苯二甲酸二异癸酯、蓖麻油、硅油和板栗壳粉按照100：40：4：26：42：10：70的重量比于190℃下熔融3h、冷却固化以制得所述塑木芯体；
3)在所述塑木芯体的表面的温度降为150-160℃时，将碳纤维(碳纤维至少满足以下条件：碳纤维的长度为2-4mm且裸露于所述塑木芯体的表面的长度为1.5-2.5mm，碳纤维的植入密度为为2-5根/cm2)植入所述塑木芯体的表面；
4)将178℃的耐磨损层材料涂覆于石棉粉的表面形成厚度为2mm的耐磨损层以制得所述碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材A2；其中，所述耐磨损层材料由以下组分组成：环氧树脂、石棉粉、锗矿石粉、硬脂酸钠、马来酸酐和糯米粉且重量比依次为100：8：1.5：24：28：60。
实施例3
1)将板栗壳、果胶酶、纤维素酶和水按照100：1.5：1.2：500的重量比于45℃下浸泡40h，然后于120℃下干燥7h、粉碎以制得颗粒粒径为7mm的板栗壳粉；
2)将聚氯乙烯、聚乙烯醇、氧化铝粉、邻苯二甲酸二异癸酯、蓖麻油、硅油和板栗壳粉按照100：60：8：38：55：17：88的重量比于205℃下熔融4h、冷却固化以制得所述塑木芯体；
3)在所述塑木芯体的表面的温度降为150-160℃时，将碳纤维(碳纤维至少满足以下条件：碳纤维的长度为2-4mm且裸露于所述塑木芯体的表面的长度为1.5-2.5mm，碳纤维的植入密度为为2-5根/cm2)植入所述塑木芯体的表面；
4)将186℃的耐磨损层材料涂覆于石棉粉的表面形成厚度为3mm的耐磨损层以制得所述碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材A3；其中，所述耐磨损层材料由以下组分组成：环氧树脂、石棉粉、锗矿石粉、硬脂酸钠、马来酸酐和糯米粉且重量比依次为100：11：3：36：37：76。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得塑木板材B1，不同的是，未进行步骤1)。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得塑木板材B2，不同的是，步骤2)未使用板栗壳粉。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得塑木板材B3，不同的是，未进行步骤3)。
对比例4
按照实施例1的方法进行制得塑木板材B4，不同的是，步骤4)中未使用石棉粉。
对比例5
按照实施例1的方法进行制得塑木板材B5，不同的是，步骤4)中未使用锗矿石粉。
对比例6
按照实施例1的方法进行制得塑木板材B6，不同的是，步骤4)中未使用硬脂酸钠。
对比例7
按照实施例1的方法进行制得塑木板材B7，不同的是，步骤4)中未使用马来酸酐。
检测例1
按照GB/T24508-2009记载的方法检测上述塑木板材的表面耐磨性能(标准要求是耐磨性能≤0.15g/100r)，具体结果见表1。
表1
耐磨性能≤g/100r
实施例1 0.08
实施例2 0.09
实施例3 0.07
对比例1 0.10
对比例2 0.09
对比例3 0.12
对比例4 0.13
对比例5 0.12
对比例6 0.14
对比例7 0.13
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材具有优异的耐磨损性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)将板栗壳、果胶酶、纤维素酶和水进行浸泡，然后干燥、粉碎以制得板栗壳粉；
2)将聚氯乙烯、聚乙烯醇、氧化铝粉、邻苯二甲酸二异癸酯、蓖麻油、硅油和所述板栗壳粉进行熔融、冷却固化以制得所述塑木芯体；
3)在所述塑木芯体的表面的温度降为150-160℃时，将碳纤维植入所述塑木芯体的表面；
4)将熔融的耐磨损层材料涂覆于所述石棉粉的表面形成耐磨损层以制得所述碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材；
其中，所述耐磨损层材料由以下组分组成：环氧树脂、石棉粉、锗矿石粉、硬脂酸钠、马来酸酐和糯米粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述浸泡至少满足以下条件：浸泡温度为35-45℃，浸泡时间为30-40h；
优选地，所述干燥至少满足以下条件：干燥温度为110-120℃，干燥时间为5-7h；
更优选地，所述板栗壳粉的颗粒粒径为3-7mm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，在步骤1)中，相对于100重量份的所述板栗壳，所述果胶酶的用量为1-1.5重量份，所述纤维素酶的用量为0.8-1.2重量份，所述水的用量为300-500重量份。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述熔融至少满足以下条件：熔融温度为190-205℃，熔融时间为3-4h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在步骤2)中，相对于100重量份的所述聚氯乙烯，所述聚乙烯醇的用量为40-60重量份，所述氧化铝粉的用量为4-8重量份，所述邻苯二甲酸二异癸酯的用量为26-38重量份，所述蓖麻油的用量为42-55重量份，所述硅油的用量为10-17重量份，所述板栗壳粉的用量为70-88重量份。
6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，在步骤3)中，所述碳纤维至少满足以下条件：碳纤维的长度为2-4mm且裸露于所述塑木芯体的表面的长度为1.5-2.5mm，碳纤维的植入密度为为2-5根/cm2。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤4)中，所述熔融的耐磨损层材料的温度为178-186℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤4)中，相对于100重量份的所述环氧树脂，所述石棉粉的用量为8-11重量份，所述锗矿石粉的用量为1.5-3重量份，所述硬脂酸钠的用量为24-36重量份，所述马来酸酐的用量为28-37重量份，所述糯米粉的用量为60-76重量份。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，在步骤4)中，所述耐磨损层的厚度为2-3mm。
10.一种碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材，其特征在于，所述碳纤维复合耐磨损板栗壳塑木板材通过权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备而得。
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Application publication date: 20170804

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