CN107090143A - 一种防腐植物纤维复合板材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种防腐植物纤维复合板材，包括一层支撑层和上下两层防腐增强层，防腐增强层由以下重量份的组分制成：热塑性树脂40‑45份、防腐木质纤维粉30‑35份、石粉20‑25份、四溴双酚S 0.5‑0.7份、柠檬酸硬脂酰单甘油酯0.6‑1份、吗啉脂肪酸盐果蜡0.5‑0.8份、硼酸铝2‑4份、颜料1‑3份。本发明制得防腐植物纤维复合板材，各项力学性能优异，可满足多种情况下的使用要求，板材采用热压工艺制成，无添加粘结剂，绿色安全环保，尤其是板材具有优异的防腐性能，防腐时间长且防腐效果显著。

Description

一种防腐植物纤维复合板材
技术领域
本发明属于复合板材的制备领域，具体涉及一种防腐植物纤维复合板材。
背景技术
天然植物纤维材料是自然界中资源最丰富的天然高分子材料，每年生长总量多达千亿吨，是一种极为重要的资源。植物纤维复合材料在几千年前就有应用，我国早在两千年前，就出现了麻丝和大漆构成的漆器，且流传至今。研究和开发植物纤维复合材料的意义在于它是一种具有与生态环境相容和协调、可被降解、对环境有一定净化和修复功能的环境材料，具有良好的环境友好性、可持续发展性、使用功能和较高的资源利用率及对生态环境无副作用的特点。另外，研究开发植物纤维复合材料不仅可以促进其他产业的发展，而且还可以为当今主要采用填埋或焚烧方式处理并造成很大浪费和污染的各种天然植物纤维开辟新的高附加值的应用领域。例如近年来，植物纤维作为塑料基体的增强材料的潜在优势越来越引起人们的注意。它价格低廉，密度小，具有较高的弹性模量，与无机纤维相近，而它的生物降解性和可再生性是最突出的优点，是其它任何增强材料无法比拟的，因而具有广阔的发展前景。因此，开发植物纤维作为增强材料在环保和资源保护方面都有重要意义。
木塑复合材料是一种综合性能优异的新型生态环保材料，其开发应用前景非常广阔。这种新型材料是将热塑性材料如PVC,PE, PP, ABS等塑料(可以是废塑料)与木质纤维如木粉、糠壳、花生壳等混合后，配合定量的加工助剂，制成各种型材和板材等制品。使用结果表明，这是一种性能好、经济且能保护环境的新材料。在家具、建筑、车辆船舶、包装运输等领域作为木材替代品得以应用。虽然我国开展木塑复合材料的研究起步较晚，对木塑复合材料的开发应用较少，但由于木塑复合材料兼有木材和塑料产品的性能特点，近年来木塑复合技术在国际上得到了广泛关注，因此木塑产品的研发和产业化也得到了迅速发展。充分利用有限资源以及废弃物的回收利用是“十五”期间新材料行业的主攻研究课题，也是未来材料领域发展的主题和方向。从市场发展前景看，“十五”计划期间，我国年均木材耗用量将达到1. 5亿m3以上。如果把其中的1%列为木塑新材料的市场份额，则木塑材料的年需求量将达到I50万m3以上，约合100万吨/年。随着我国森林保护法律、法规的严格执行，木材的使用将受到严格限制。同时，随着木塑复合材料生产技术的不断进步，其应用将被日益扩大。
但是市售普通的木塑复合材料均不具有防腐效果，即使在生产的过程中，加入了防腐剂，但是防腐剂在复合材料不能稳定存在，很容易失效，失去防腐效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种防腐植物纤维复合板材。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种防腐植物纤维复合板材，包括一层支撑层和上下两层防腐增强层，其中支撑层按重量份计，由以下成分制成：聚乙烯30份、木质纤维粉（农作物秸秆制成）20份、聚氨酯发泡剂5份、石灰粉5份；
其中，防腐增强层由以下重量份的组分制成：热塑性树脂40-45份、防腐木质纤维粉30-35份、石粉20-25份、四溴双酚S 0.5-0.7份、柠檬酸硬脂酰单甘油酯0.6-1份、吗啉脂肪酸盐果蜡0.5-0.8份、硼酸铝2-4份、颜料1-3份，所述防腐木质纤维粉由以下重量份的组分制成：樟树皮10-15份、椿白皮6-8份、松节1-3份、柘木25-30份、速生材50-70份，为了进一步的降低成本，速生材可用杨树速生材，所述石粉由以下重量份的组分制成：青礞石粉15-20份、硼砂粉10-15份、石灰石粉50-60份。
具体地，所述防腐木质纤维粉的制备方法包括以下操作步骤：（1）将柘木、速生材输送至刨片机打成刨花；（2）将刨花和樟树皮、椿白皮、松节混合后，烘干至含水量为7%，然后将其粉碎至15-20目，制得防腐木质纤维粉。
具体地，所述防腐增强层的制备方法包括以下操作步骤：将热塑性树脂、防腐木质纤维粉、石粉、四溴双酚S、柠檬酸硬脂酰单甘油酯、吗啉脂肪酸盐果蜡、硼酸铝、颜料依次加入高速搅拌机中，加料间隔为2min，加料完成后，继续搅拌20min后，将混合物注入锥形双螺杆挤出机，使其充分塑化，将塑化后的物料输送至双滚延压机，开炼延压成厚度为1.5-2.5mm的板材，然后冷却成型，制得防腐增强层。
具体地，制备防腐增强层是，所述的塑化温度为130-150℃，塑化时间为10-15min。
优选地，上述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯中的任意一种。
所述防腐植物纤维复合板材由一层支撑层和上下两层防腐增强层采用热压工艺，再经冷却成型制得成品，热压时温度为150℃，成型的压力为1.5MPa，保温时间为2小时。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明制得防腐植物纤维复合板材，各项力学性能优异，可满足多种情况下的使用要求，板材采用热压工艺制成，无添加粘结剂，绿色安全环保，尤其是板材具有优异的防腐性能，防腐时间长且防腐效果显著。其中，防腐木质纤维粉制作成本低廉，制作工艺简单，但是具有长久有效的防腐效果，并且其与防腐增强层中的其余成分之间可完美融合，结合力强，不易在使用的过程中从板材中散落；其中所述石粉，三种成分均具有一定的防腐效果，其在四溴双酚S、柠檬酸硬脂酰单甘油酯、吗啉脂肪酸盐果蜡的协同作用下，与防腐木质纤维粉的界面之间产生了较好的相容性，进而提升了增强层的力学性能，提升了符合板材的各项力学性能；硼酸铝的添加，不仅增强了防腐增强层的各项力学性能，其中的三价铝离子液具有较为优异的防腐能力，并且其在复合板材中能长时间的存在，不会在使用的过程中出现失效的现象。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
防腐增强层由以下重量份的组分制成：热塑性树脂40份、防腐木质纤维粉30份、石粉20份、四溴双酚S 0.5份、柠檬酸硬脂酰单甘油酯0.6份、吗啉脂肪酸盐果蜡0.5份、硼酸铝2份、颜料1份，所述防腐木质纤维粉由以下重量份的组分制成：樟树皮10份、椿白皮6份、松节1份、柘木25份、速生材50份，为了进一步的降低成本，速生材可用杨树速生材，所述石粉由以下重量份的组分制成：青礞石粉15份、硼砂粉10份、石灰石粉50份。
具体地，所述防腐木质纤维粉的制备方法包括以下操作步骤：（1）将柘木、速生材输送至刨片机打成刨花；（2）将刨花和樟树皮、椿白皮、松节混合后，烘干至含水量为7%，然后将其粉碎至15目，制得防腐木质纤维粉。
具体地，所述防腐增强层的制备方法包括以下操作步骤：将热塑性树脂、防腐木质纤维粉、石粉、四溴双酚S、柠檬酸硬脂酰单甘油酯、吗啉脂肪酸盐果蜡、硼酸铝、颜料依次加入高速搅拌机中，加料间隔为2min，加料完成后，继续搅拌20min后，将混合物注入锥形双螺杆挤出机，使其充分塑化，将塑化后的物料输送至双滚延压机，开炼延压成厚度为1.5mm的板材，然后冷却成型，制得防腐增强层。
具体地，制备防腐增强层是，所述的塑化温度为130℃，塑化时间为10min。
优选地，上述热塑性树脂为聚氯乙烯。
实施例2
防腐增强层由以下重量份的组分制成：热塑性树脂43份、防腐木质纤维粉33份、石粉23份、四溴双酚S 0.6份、柠檬酸硬脂酰单甘油酯0.8份、吗啉脂肪酸盐果蜡0.7份、硼酸铝3份、颜料2份，所述防腐木质纤维粉由以下重量份的组分制成：樟树皮13份、椿白皮7份、松节2份、柘木27份、速生材60份，为了进一步的降低成本，速生材可用杨树速生材，所述石粉由以下重量份的组分制成：青礞石粉17份、硼砂粉13份、石灰石粉55份。
具体地，所述防腐木质纤维粉的制备方法包括以下操作步骤：（1）将柘木、速生材输送至刨片机打成刨花；（2）将刨花和樟树皮、椿白皮、松节混合后，烘干至含水量为7%，然后将其粉碎至17目，制得防腐木质纤维粉。
具体地，所述防腐增强层的制备方法包括以下操作步骤：将热塑性树脂、防腐木质纤维粉、石粉、四溴双酚S、柠檬酸硬脂酰单甘油酯、吗啉脂肪酸盐果蜡、硼酸铝、颜料依次加入高速搅拌机中，加料间隔为2min，加料完成后，继续搅拌20min后，将混合物注入锥形双螺杆挤出机，使其充分塑化，将塑化后的物料输送至双滚延压机，开炼延压成厚度为2.0mm的板材，然后冷却成型，制得防腐增强层。
具体地，制备防腐增强层是，所述的塑化温度为140℃，塑化时间为13min。
优选地，上述热塑性树脂为聚苯乙烯。
实施例3
防腐增强层由以下重量份的组分制成：热塑性树脂45份、防腐木质纤维粉35份、石粉25份、四溴双酚S 0.7份、柠檬酸硬脂酰单甘油酯1份、吗啉脂肪酸盐果蜡0.8份、硼酸铝4份、颜料3份，所述防腐木质纤维粉由以下重量份的组分制成：樟树皮15份、椿白皮8份、松节3份、柘木30份、速生材70份，为了进一步的降低成本，速生材可用杨树速生材，所述石粉由以下重量份的组分制成：青礞石粉20份、硼砂粉15份、石灰石粉60份。
具体地，所述防腐木质纤维粉的制备方法包括以下操作步骤：（1）将柘木、速生材输送至刨片机打成刨花；（2）将刨花和樟树皮、椿白皮、松节混合后，烘干至含水量为7%，然后将其粉碎至20目，制得防腐木质纤维粉。
具体地，所述防腐增强层的制备方法包括以下操作步骤：将热塑性树脂、防腐木质纤维粉、石粉、四溴双酚S、柠檬酸硬脂酰单甘油酯、吗啉脂肪酸盐果蜡、硼酸铝、颜料依次加入高速搅拌机中，加料间隔为2min，加料完成后，继续搅拌20min后，将混合物注入锥形双螺杆挤出机，使其充分塑化，将塑化后的物料输送至双滚延压机，开炼延压成厚度为2.5mm的板材，然后冷却成型，制得防腐增强层。
具体地，制备防腐增强层是，所述的塑化温度为150℃，塑化时间为15min。
优选地，上述热塑性树脂为聚酰胺。
对比例1
防腐增强层中防腐木质纤维粉不含有樟树皮、椿白皮、松节、柘木，其余成分与实施例1完全相同。
对比例2
防腐增强层中石粉仅含有石灰石粉，其余成分与实施例2完全相同。
对比例3
防腐增强层中不含有硼酸铝，其余成分与实施例3完全相同。
分别用各实施例和对比例中提供的方法制得防腐增强层，然后采用说明书中上述公布的方法制得复合板材，将制得的复合板材在室内存放3个月后，采用干热蒸汽灭菌处理，在无菌环境下接种相同量的绿色木霉菌，并在无菌环境下培养5天后，测得复合板材的霉变面积占总面积的比例，测试结果如表1所示：
表1 复合板材防腐效果验证
项目 霉变面积比例/%
实施例1 3
对比例1 24
实施例2 2
对比例2 20
实施例3 2
对比例3 14
由表1可知，本发明制得的防腐植物纤维复合板材防腐效果显著。
再将实施例中制得的防腐植物纤维复合板材按照国标锯制试件进行性能测试，测试结果如表2所示：
表2 防腐植物纤维复合板材性能测试结果
项目 板材密度（g/cm3） 抗冲击强度(kj/m2) 弯曲强度（MPa） 邵氏硬度 断裂伸长率(%) 落球冲击
实施例1 0.51 63 41 68 9 无裂纹
实施例2 0.53 65 46 69 8 无裂纹
实施例3 0.54 68 47 69 8 无裂纹
由表2可知，本发明制得的防腐植物纤维复合板材各项性能优越，优于市售普通的复合板材。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (5)

1.一种防腐植物纤维复合板材，包括一层支撑层和上下两层防腐增强层，其特征在于，防腐增强层由以下重量份的组分制成：热塑性树脂40-45份、防腐木质纤维粉30-35份、石粉20-25份、四溴双酚S 0.5-0.7份、柠檬酸硬脂酰单甘油酯0.6-1份、吗啉脂肪酸盐果蜡0.5-0.8份、硼酸铝2-4份、颜料1-3份，所述防腐木质纤维粉由以下重量份的组分制成：樟树皮10-15份、椿白皮6-8份、松节1-3份、柘木25-30份、速生材50-70份，所述石粉由以下重量份的组分制成：青礞石粉15-20份、硼砂粉10-15份、石灰石粉50-60份。
2.根据权利要求1中所述的一种防腐植物纤维复合板材，其特征在于，所述防腐木质纤维粉的制备方法包括以下操作步骤：（1）将柘木、速生材输送至刨片机打成刨花；（2）将刨花和樟树皮、椿白皮、松节混合后，烘干至含水量为7%，然后将其粉碎至15-20目，制得防腐木质纤维粉。
3.根据权利要求1中所述的一种防腐植物纤维复合板材，其特征在于，所述防腐增强层的制备方法包括以下操作步骤：将热塑性树脂、防腐木质纤维粉、石粉、四溴双酚S、柠檬酸硬脂酰单甘油酯、吗啉脂肪酸盐果蜡、硼酸铝、颜料依次加入高速搅拌机中，加料间隔为2min，加料完成后，继续搅拌20min后，将混合物注入锥形双螺杆挤出机，使其充分塑化，将塑化后的物料输送至双滚延压机，开炼延压成厚度为1.5-2.5mm的板材，然后冷却成型，制得防腐增强层。
4.根据权利要求4中所述的一种防腐植物纤维复合板材，其特征在于，制备防腐增强层是，所述的塑化温度为130-150℃，塑化时间为10-15min。
5.根据权利要求1中所述的一种防腐植物纤维复合板材，其特征在于，上述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯中的任意一种。
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