CN107022248A - 抗冲击双层复合塑木材料外层用组合物、外层和复合塑木材料及制备方法 - Google Patents

抗冲击双层复合塑木材料外层用组合物、外层和复合塑木材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击双层复合塑木材料外层用组合物、外层和复合塑木材料及制备方法，该组合物包括，二氧化硅、氯化橡胶、氧化亚铜、邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂、三苯基氯化锡、氧化铁、乙酸正丁酯和丙二醇甲醚。本发明的双层复合塑木材料具有良好的抗冲击性能，同时，双层复合塑木材料的外层与内层芯体之间结合力较强，能够有效避免外层从内层芯体上剥离。而且，本发明提供的制备双层复合塑木材料的方法具有制备原料易得，工序简单和便于操作的优点。

Description

抗冲击双层复合塑木材料外层用组合物、外层和复合塑木材 料及制备方法
技术领域
本发明涉及双层复合塑木，具体地，涉及抗冲击双层复合塑木材料外层用组合物、外层和复合塑木材料及制备方法。
背景技术
塑木材料是当今世界上许多国家逐步推广应用的新型材料，塑木复合材料的原料可采用各种树脂如废旧塑料等，与废木料及农作物的剩余物，因此塑木复合材料的研制和广泛应用，有助于减缓塑料废弃物的污染，也有助于减少农业废弃物焚烧给环境带来的污染。并且，塑木复合材料的生产和使用，不会向周围环境散发危害人类健康的挥发物，材料本身还可回收利用，是一种全新的绿色环保产品，也是一种生态洁净的复合材料。
但是，因植物纤维和树脂基体间的相容性很差，塑木的芯体的抗冲击性能不理想，限制了塑木材料的应用范围及应用效果，由此，双层塑木材料即通过对塑木材料的外层赋予良好的抗冲击性能，进而提高塑木整体的抗冲击性能，是人们研究的方向之一，但是，外层组分与芯体之间容易在使用环境中发生剥离。
因此，发明一种能够使塑木材料具有良好冲击性能的外层，同时保证外层与内层芯体之间具有较好的结合能力，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗冲击双层复合塑木材料、外层用组合物、外层及制备方法，该外层使具有该外层的复合塑木材料具有良好的抗冲击性能，同时，该外层与塑木材料的内层芯体之间具有良好的结合能力，另外，制备该抗冲击双层复合塑木材料的方法具有制备原料易得，工序简单和便于操作的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种抗冲击双层复合塑木材料外层用组合物，该组合物包括：该组合物包括：二氧化硅、氯化橡胶、氧化亚铜、邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂、三苯基氯化锡、氧化铁、乙酸正丁酯和丙二醇甲醚。
本发明还提供了一种抗冲击双层复合塑木材料用外层，外层的组分包括：二氧化硅、氯化橡胶、氧化亚铜、邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂、三苯基氯化锡和氧化铁。
另外，本发明还提供了一种抗冲击双层复合塑木材料，该塑木材料包括内层芯体和外层，该外层为前述所述的外层。
本发明还提供一种制备前文所述的抗冲击双层复合塑木材料的方法，包括以下步骤：1)制备内层芯体M1；2)将前文所述的组合物M2涂覆于内层芯体M1表面，冷却，晾干。
在上述技术方案中，本发明通过控制双层复合塑木材料外层用组合物的组分：该组合物包括二氧化硅、氯化橡胶、氧化亚铜、邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂、三苯基氯化锡、氧化铁、乙酸正丁酯和丙二醇甲醚，在各原料的协同作用下，使所得的双层复合塑木材料具有良好的抗冲击性能，同时，双层复合塑木材料的外层与内层芯体之间结合力较强，能够有效避免外层从内层芯体上剥离。而且，本发明提供的制备双层复合塑木材料的方法具有制备原料易得，工序简单和便于操作的优点。
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。
本发明提供了一种抗冲击双层复合塑木材料外层用组合物，该组合物包括：二氧化硅、氯化橡胶、氧化亚铜、邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂、三苯基氯化锡、氧化铁、乙酸正丁酯和丙二醇甲醚。
在上述技术方案中，本发明通过控制双层复合塑木材料外层用组合物的组分，在各原料的协同作用下，使所得的双层复合塑木材料具有良好的抗冲击性能，同时，双层复合塑木材料的外层与内层芯体之间结合力较强，能够有效避免外层从内层芯体上剥离。
在本发明中，氯化橡胶优选平均相对分子质量为5000～20000的氯化-2-甲基-1,3-丁二烯。
常规硅烷偶联剂，如KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171，均可满足本发明的要求，实施例中选择KH560进行说明。
本发明中外层用组合物各组分的含量可以在较宽的范围内选择，为了使所得的双层复合塑木材料具有更好的抗冲击性能，同时双层复合塑木材料的外层与内层芯体之间结合力较强，优选地，外层用组合物中，以重量份计，相对于100重量份的氯化橡胶，乙酸正丁酯180-220份，二氧化硅20-40份，氧化亚铜15-25份，邻苯二甲酸酯10-25份，硅烷偶联剂10-15份，三苯基氯化锡8-18份，氧化铁5-15份，丙二醇甲醚90-150份。
本发明还提供一种抗冲击双层复合塑木材料用外层，外层的组分包括：二氧化硅、氯化橡胶、氧化亚铜、邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂、三苯基氯化锡和氧化铁。
在上述技术方案中，本发明通过控制双层复合塑木材料用外层的组分，在各原料的协同作用下，使所得的双层复合塑木材料具有良好的抗冲击性能，同时，双层复合塑木材料的外层与内层芯体之间结合力较强，能够有效避免外层从内层芯体上剥离。
在本发明中，氯化橡胶优选平均相对分子质量为5000～20000的氯化-2-甲基-1,3-丁二烯。
常规硅烷偶联剂，如KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171，均可满足本发明的要求，为了提高各组分的协同效果，增强各塑木材料的抗冲击性能，优选地，硅烷偶联剂优选型号为：KH550，KH560，KH570中的一种或多种，实施例中选择KH560进行说明。
在上述抗冲击双层复合塑木材料外层中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使双层复合塑木材料具有良好的的抗冲击性能并且与内层芯体具有较好的结合性能，优选地，该外层的组分包括：以重量份计，相对于100重量份的氯化橡胶，二氧化硅20-40份，氧化亚铜15-25份，邻苯二甲酸酯10-25份，硅烷偶联剂10-15份，三苯基氯化锡8-18份，氧化铁5-15份。
此外，本发明还提供一种抗冲击双层复合塑木材料，该塑木材料包括内层芯体和外层，所述外层为本发明前文所述的外层。
在上述技术方案中，本发明通过控制双层复合塑木材料外层用组合物的组分和原料配比，在各原料的协同作用下，使所得的双层复合塑木材料具有良好的抗冲击性能，同时，双层复合塑木材料的外层与内层芯体之间结合力较强，能够有效避免外层从内层芯体上剥离。
在本发明中，外层有多种方式设置于内层芯体的表面，为了提高外层和内层芯体的结合性能，避免塑木材料在使用过程中外层从内层芯体表面发生剥离，优选地，塑木材料还包括位于外层和内层芯体之间的结合层，所述结合层的组分包括所述外层的组分、内层芯体的组分和交联剂。
在本发明中，结合层的组分及配方可以在多种范围内选择，为了使内层芯体和外层组分之间具有良好的结合性能，优选地，以结合层的组分总重量为100％计，外层的组分占40-60％，内层芯体的组分占25％-35％，交联剂占15-25％。
交联剂可以有多种选择，只要能与内层芯体组分和外层组分发挥协同作用，在二者之间形成结合层即可，更进一步地，交联剂为过氧化二异丙苯，过氧化双2，4-二氯苯甲酰中的一种或两种。
在本发明中，内层芯体的组分可以是常规配方，为了提高塑木材料的抗冲击性，同时使外层与内层芯体具有较高的结合性能，优选地，所述内层芯体的组分包括植物纤维、塑料、低聚树脂、增塑剂、抗氧化剂、偶联剂。
在本发明中内层芯体的组分可以在较宽的范围内选择，为了使内层芯体具有较好的抗冲击性能同时与外层组分具有较好的结合性能，更进一步地，内层芯体组分优选为：所述内层芯体的组分包括植物纤维、塑料、低聚树脂、增塑剂、抗氧化剂、偶联剂。
在本发明中，植物纤维可以在较宽的范围内选择，优选地，所述植物纤维优选为木屑、竹屑、麦秸、谷糠、花生壳、棉秸秆中的一种或多种。
在本发明中，塑料指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物(ABS)，为了更好地发挥内层芯体组分之间的协同作用，提高内层芯体及结合层的抗冲击性，进而提高双层塑木材料的抗冲击性，优选地，所述塑料优选为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种，在本发明实施例中选择聚乙烯进行说明。
在本发明中，低聚树脂可以有多种选择，只要其数均分子量低于10000即可，低聚树脂能够在各组分的协同作用下，能够进一步提高内层芯体的抗冲击性，进而提高双层复合塑木材料的抗冲击性，优选地，低聚树脂为数均分子量小于5000的低聚苯乙烯。低聚苯乙烯可以在内层芯体其他组分的协同作用下，提高内层芯体中植物纤维与其他添加材料的结合能力，进而提高内层芯体的抗冲击性，同时，低聚苯乙烯可与结合层的其他组分一起，提高结合层的抗冲击性及结合层与内层芯体和外层的结合性能。
同时，在本发明中，增塑剂可以是脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯、聚酯类、邻苯二甲酸丁苄酯等多种，在本发明中，选择邻苯二甲酸丁苄酯在实施例中进行说明。
抗氧化剂可以在较宽范围内进行选择，如二苯胺、对苯二胺、叔丁基对苯二酚，在本发明中，选择叔丁基对苯二酚实施例中进行说明。
偶联剂可以在较宽范围内进行选择，如钛酸酯类和铝酸化合物等，本发明中，选择钛酸酯偶联剂TMC-102实施例中进行说明。
本发明还提供一种制备前文所述的抗冲击双层复合塑木材料的方法，包括以下步骤：1)制备内层芯体M1；2)将前文所述的组合物M2涂覆于内层芯体M1表面，冷却，晾干。
在上述技术方案中，制备该抗冲击双层复合塑木材料的方法具有制备原料易得，工序简单和便于操作的优点。
在本发明中，制备条件包括制备内层芯体的工艺、制备外层组分的工艺及内层芯体及外层结合的条件可以是本领域的常规工艺技术。为了使内层芯体与外层组分能够结合的更好，优选地，外层组分M2涂覆于内层芯体M1的温度优选为150-190℃。
在本发明中，内层芯体的组分可以是常规配方，为了提高塑木材料的抗冲击性，同时使外层组分与内层芯体具有较高的结合性能，优选地，内层芯体M1的组分为上述所述的内层芯体组分。
同时，在本发明中，为了提高外层和内层芯体的结合性能，避免塑木材料在使用过程中外层从内层芯体表面发生剥离，优选地，所述方法包括以下步骤:1)制备内层芯体M1；2)将内层芯体M1涂覆交联剂获得M3；4)将组合物M2涂覆于M3表面，冷却，晾干。
上述技术方案通过在内层芯体M1表面先涂覆交联剂，之后再将外层组分M2涂覆之上，使得交联剂能够同时与内层芯体的组分和外层组分发生协同作用，在内层芯体与外层之间形成结合层，从而提高了外层与内层芯体的结合性能，同时，该结合层也具有很好的抗冲击性，从而进一步提高了塑木材料的抗冲击性。
在本发明中，为了提高交联剂与内层芯体组分和外层组分的协同效果，优选地，步骤2)与步骤3)的步骤之间的时间间隔不超过1min。
在本发明中，交联剂可以有多种选择，只要能与内层芯体组分和外层组分发挥协同作用，在二者之间形成结合层即可，更进一步地，交联剂为过氧化二异丙苯，过氧化双2，4-二氯苯甲酰中的一种或两种。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，常温落球冲击的检测是通过GB/T 24508-2009的标准进行的，低温落锤冲击的检测是通过GB/T 24508-2009的标准进行的，表面胶合强度的检测是通过GB/T 15102-2006的标准进行的。
植物纤维为粒径为60目的木粉，含水量为5％，购自南京桥盛办公家具有限公司的产品；聚乙烯为数均分子量在60000的聚乙烯；低聚苯乙烯为数均分子量在4500的低聚苯乙烯；其余原料为常规市售品。
实施例1
步骤1：制备内层芯体：称取原料，植物纤维100kg，聚乙烯25kg，低聚苯乙烯15kg、邻苯二甲酸丁苄酯5kg，叔丁基对苯二酚3kg，TMC-102 4kg，混合5min，然后在德国WP公司的ZSK-25双螺杆挤出机中挤出；
步骤2：同时，制备外层组分组合物，称取原料：相对于10kg氯化橡胶，乙酸正丁酯18kg，二氧化硅2kg，氧化亚铜1.5kg，邻苯二甲酸酯1kg，KH560 1kg，三苯基氯化锡0.8kg，氧化铁0.5kg，丙二醇甲醚9kg，称取上述外层组分混合；
步骤3：将外层组分组合物涂覆于内层芯体表面，涂覆温度为150℃，冷却，晾干，制得抗冲击双层复合塑木材料A1，该木塑复合材料的性能参数见表1。
实施例2
步骤1：制备内层芯体：称取原料，植物纤维100kg，聚乙烯40kg，低聚苯乙烯20kg、邻苯二甲酸丁苄酯12kg，叔丁基对苯二酚8kg，TMC-102 13kg，混合5min，然后在德国WP公司的ZSK-25双螺杆挤出机中挤出；
步骤2：同时，制备外层组分组合物，称取原料：相对于10kg氯化橡胶，乙酸正丁酯22kg，二氧化硅4kg，氧化亚铜2.5kg，邻苯二甲酸酯2.5kg，KH560 1.5kg，三苯基氯化锡1.8kg，氧化铁1.5kg，丙二醇甲醚15kg，称取上述外层组分混合；
步骤3：将外层组分组合物涂覆于内层芯体表面，涂覆温度为190℃，冷却，晾干，制得抗冲击双层复合塑木材料A2，该木塑复合材料的性能参数见表1。
实施例3
步骤1：制备内层芯体：称取原料，植物纤维100kg，聚乙烯35kg，低聚苯乙烯18kg、邻苯二甲酸丁苄酯8kg，叔丁基对苯二酚6kg，TMC-102 9kg，混合5min，然后在德国WP公司的ZSK-25双螺杆挤出机中挤出；
步骤2：同时，制备外层组分组合物，称取原料：相对于10kg氯化橡胶，乙酸正丁酯20kg，二氧化硅3kg，氧化亚铜2kg，邻苯二甲酸酯1.7kg，KH560 1.3kg，三苯基氯化锡1.3kg，氧化铁1kg，丙二醇甲醚12kg，称取上述外层组分混合；
步骤3：将外层组分组合物涂覆于内层芯体表面，涂覆温度为160℃，冷却，晾干，制得抗冲击双层复合塑木材料A3，该木塑复合材料的性能参数见表1。
实施例4
按照实施例3的方法进行制备内层芯体和外层组分，不同的是，在内层芯体表面涂覆10kg过氧化二异丙苯，涂覆温度为160℃，其中，涂覆过氧化二异丙苯与涂覆外层组分组合物之间的时间间隔为30s，然后冷却，晾干，制得抗冲击双层复合塑木材料A4，该木塑复合材料的性能参数见表1。
对比例1
按照实施例3的方法制备塑木材料B1，不同的是步骤2中不添加氯化橡胶。结果如表1所示。
对比例2
按照实施例3的方法制备塑木材料B2，不同的是步骤2中不添加乙酸正丁酯。结果如表1所示。
对比例3
按照实施例3的方法制备塑木材料B3，不同的是步骤2中不添加二氧化硅。结果如表1所示。
对比例4
按照实施例3的方法制备塑木材料B4，不同的是步骤2中不添加邻苯二甲酸酯。结果如表1所示。
对比例5
按照实施例3的方法制备塑木材料B5，不同的是步骤2中不添加KH560。结果如表1所示。
对比例6
按照实施例3的方法制备塑木材料B6，不同的是步骤2中不添加三苯基氯化锡。结果如表1所示。
对比例7
按照实施例3的方法制备塑木材料B7，不同的是步骤2中不添加氧化亚铜。结果如表1所示。
对比例8
按照实施例3的方法制备塑木材料B8，不同的是步骤2中不添加丙二醇甲醚。结果如表1所示。
对比例9
按照实施例4的方法制备塑木材料B9，不同的是步骤1中不添加低聚苯乙烯。结果如表1所示。
表1
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)

1.一种抗冲击双层复合塑木材料外层用组合物，其特征在于，该组合物包括：二氧化硅、氯化橡胶、氧化亚铜、邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂、三苯基氯化锡、氧化铁、乙酸正丁酯和丙二醇甲醚。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，以重量份计，相对于100重量份的氯化橡胶，乙酸正丁酯180-220份，二氧化硅20-40份，氧化亚铜15-25份，邻苯二甲酸酯10-25份，硅烷偶联剂10-15份，三苯基氯化锡8-18份，氧化铁5-15份，丙二醇甲醚90-150份。
3.一种抗冲击双层复合塑木材料用外层，其特征在于，外层的组分包括：二氧化硅、氯化橡胶、氧化亚铜、邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂、三苯基氯化锡和氧化铁；
其中，氯化橡胶优选平均相对分子质量为5000～20000的氯化-2-甲基-1,3-丁二烯；
其中，硅烷偶联剂优选型号为：KH550，KH560，KH570中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的外层，其中，以重量份计，相对于100重量份的氯化橡胶，二氧化硅20-40份，氧化亚铜15-25份，邻苯二甲酸酯10-25份，硅烷偶联剂10-15份，三苯基氯化锡8-18份，氧化铁5-15份。
5.一种抗冲击双层复合塑木材料，该塑木材料包括内层芯体和外层，其特征在于，所述外层为权利要求3或4所述的外层。
6.根据权利要求5所述的塑木材料，其中，所述塑木材料还包括位于外层和内层芯体之间的结合层，所述结合层的组分包括外层的组分、内层芯体的组分和交联剂。
7.根据权利要求6所述的塑木材料，其中，以结合层的组分总重量为100％计，外层的组分占40-60％，内层芯体的组分占25-35％，交联剂占15-25％；
其中，交联剂优选为过氧化二异丙苯，过氧化双2，4-二氯苯甲酰中的一种或两种。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的塑木材料，其中，所述内层芯体的组分包括植物纤维、塑料、低聚树脂、增塑剂、抗氧化剂、偶联剂；
其中，内层芯体组分优选为：以重量份计，相对于100重量份的植物纤维，塑料25-40份，低聚树脂15-20份、增塑剂5-12份，抗氧化剂3-8份，偶联剂4-13份；
其中，所述植物纤维优选为木屑、竹屑、麦秸、谷糠、花生壳、棉秸秆中的一种或多种；
其中，所述塑料优选为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种；
其中，所述低聚树脂优选为数均分子量小于5000的低聚苯乙烯。
9.一种制备权利要求5-8中任意一项所述的抗冲击双层复合塑木材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备内层芯体M1；
2)将权利要求1或2所述的组合物M2涂覆于内层芯体M1表面，冷却，晾干；
其中，M2涂覆于内层芯体M1的温度优选为150-190℃。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤:
1)制备内层芯体M1；
2)将内层芯体M1涂覆交联剂获得M3；
3)将权利要求1或2所述组合物M2涂覆于M3表面，冷却，晾干；
其中，优选步骤2)与步骤3)的步骤之间的时间间隔不超过1min；
其中，优选所述交联剂为过氧化二异丙苯，过氧化双2，4-二氯苯甲酰中的一种或两种。
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