CN107214808B - 复合木材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合木材，包括下述重量份组成：废木屑：100份；聚氯乙烯：30份；纳米二氧化硅溶胶：15份；甘油酯：2份；硬脂酸：0.5份；2,2,3,3‑四氟丙基甲基丙烯酸酯：5份；三甲氧基(2‑苯基乙基)硅烷：2份；溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷：1份；(1‑羟基亚乙基)二膦酸钾：0.5份。在本发明中，以废木屑为主体，通过聚氯乙烯作为胶黏剂制成复合板材，在此过程中，通过加入纳米二氧化硅溶胶，对整个复合板材形成一个补强作用，特别是加入了三甲氧基(2‑苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷作为偶联剂，使得纳米二氧化硅溶胶能够与废木屑形成较好的连接结构，同时能够与聚氯乙烯形成更好的粘结结构，使得整体上具有更好的断裂韧性。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料，更具体的说是涉及复合木材及其制造方法。
背景技术
木塑复合板材是一种主要由木材(木纤维素、植物纤维素)为基础材料与热塑性高分子材料(塑料)和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保新型装饰材料，兼有木材和塑料的性能与特征，是能替代木材和塑料的新型复合材料。
木塑复合板作为一种环保材料，本身是通过木料的碎屑生产制得的，抗弯折能力很差，断裂韧性较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种断裂韧性较好的复合木材及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种复合木材，包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
纳米二氧化硅溶胶：15份
甘油酯：2份
硬脂酸：0.5份
2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯：5份
三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷：2份
溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷：1份
(1-羟基亚乙基)二膦酸钾：0.5份。
作为本发明的进一步改进：所述硬脂酸为十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的混合物。
作为本发明的进一步改进：所述十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的质量比为1:2。
作为本发明的进一步改进：还包括有耐黄变剂5份，所述耐黄变剂为负载抗氧剂的分子筛，所述抗氧剂为4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷。
作为本发明的进一步改进：所述耐黄变剂的分子筛载体包括下述重量份组成：
氧化钠：1份
水400份
3-硝基邻苯二甲酰亚胺：3份。
作为本发明的进一步改进：所述分子筛载体的制备方法为：按照比例称取原料，同时将原料加入到反应釜中，升温至180摄氏度，反应一段时间后将反应釜迅速冷却，将产物分离、洗涤、烘干后得到载体原粉，之后再将载体原粉进行灼烧，得到载体。
作为本发明的进一步改进：所述耐黄变剂的制备方法为：首先将4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷溶解在苯、丙酮混合溶剂中配成10％浓度的溶液，溶液：介孔分子筛＝9:1的比例，然后向溶液中加入分子筛载体，加入量按照重量比，经过搅拌混合均匀，放入90℃的烘箱热处理4小时，得到负载主耐黄变剂的介孔分子筛。
作为本发明的另一发明目的，提供一种复合木材的制造方法：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二
将纳米二氧化硅溶胶与三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷充分搅拌混合，得到混合物A；
步骤三：将废木屑与甘油酯、硬脂酸、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、(1-羟基亚乙基)二膦酸钾充分混合，得到混合物B，将混合物B升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤四：
采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入混合物A和混合物B，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤五：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120～180℃，模具温度为190℃。
步骤六：冷却得到板材。
在本发明中，以废木屑为主体，通过聚氯乙烯作为胶黏剂制成复合板材，在此过程中，通过加入纳米二氧化硅溶胶，对整个复合板材形成一个补强作用，特别是加入了三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷作为偶联剂，使得纳米二氧化硅溶胶能够与废木屑形成较好的连接结构，同时能够与聚氯乙烯形成更好的粘结结构，使得整体上具有更好的断裂韧性，同时2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯和(1-羟基亚乙基)二膦酸钾的加入能够使得整体的断裂韧性更加稳定，即使在长时间使用过后仍然具有良好的断裂韧性。而甘油酯和硬脂酸的加入，一方面起到润滑的作用，另一方面能够对木材起到一个很好的保护作用。
另外，本发明还通过加入负载抗氧剂的分子筛，通过将抗氧剂负载到分子筛载体上，能够使得这个耐黄变的分散性能够更好，同时通过自行制备的分子筛载体能够与4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷形成协同作用，达到更好的耐黄变效果。
具体实施方式
实施例一：
一种复合木材，包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
纳米二氧化硅溶胶：15份
甘油酯：2份
硬脂酸：0.5份
2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯：5份
三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷：2份
溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷：1份
(1-羟基亚乙基)二膦酸钾：0.5份。
所述硬脂酸为十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的混合物。
：所述十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的质量比为1:2。
还包括有耐黄变剂5份，所述耐黄变剂为负载抗氧剂的分子筛，所述抗氧剂为4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷。
所述耐黄变剂的分子筛载体包括下述重量份组成：
氧化钠：1份
水400份
3-硝基邻苯二甲酰亚胺：3份。
所述分子筛载体的制备方法为：按照比例称取原料，同时将原料加入到反应釜中，升温至180摄氏度，反应一段时间后将反应釜迅速冷却，将产物分离、洗涤、烘干后得到载体原粉，之后再将载体原粉进行灼烧，得到载体。
所述耐黄变剂的制备方法为：首先将4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷溶解在苯、丙酮混合溶剂中配成10％浓度的溶液，溶液：介孔分子筛＝9:1的比例，然后向溶液中加入分子筛载体，加入量按照重量比，经过搅拌混合均匀，放入90℃的烘箱热处理4小时，得到负载主耐黄变剂的介孔分子筛。
一种复合木材的制造方法：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二
将纳米二氧化硅溶胶与三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷充分搅拌混合，得到混合物A；
步骤三：将废木屑与甘油酯、硬脂酸、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、(1-羟基亚乙基)二膦酸钾充分混合，得到混合物B，将混合物B升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤四：
采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入混合物A和混合物B、耐黄变剂，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤五：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120～180℃，模具温度为190℃。
步骤六：冷却得到板材。
实施例二：
一种复合木材，包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
纳米二氧化硅溶胶：15份
甘油酯：2份
硬脂酸：0.5份
2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯：5份
三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷：2份
溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷：1份
(1-羟基亚乙基)二膦酸钾：0.5份。
所述硬脂酸为十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的混合物。
：所述十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的质量比为1:2。
复合木材的制造方法：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二
将纳米二氧化硅溶胶与三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷充分搅拌混合，得到混合物A；
步骤三：将废木屑与甘油酯、硬脂酸、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、(1-羟基亚乙基)二膦酸钾充分混合，得到混合物B，将混合物B升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤四：
采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入混合物A和混合物B，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤五：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120～180℃，模具温度为190℃。
步骤六：冷却得到板材。
对比例一：
一种复合木材，包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
复合木材的制造方法：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二：
将废木屑升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤三：
采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入废木屑，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤四：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120～180℃，模具温度为190℃。
步骤五：冷却得到板材。
对比例二：
一种复合木材，包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
纳米二氧化硅溶胶：15份
甘油酯：2份
硬脂酸：0.5份
所述硬脂酸为十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的混合物。
所述十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的质量比为1:2。
复合木材的制造方法：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二：将废木屑与甘油酯、硬脂酸混合，得到混合物B，将混合物B升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤三：
采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入纳米二氧化硅溶胶和混合物B，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤五：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120～180℃，模具温度为190℃。
步骤六：冷却得到板材。
对比例三
一种复合木材，包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
纳米二氧化硅溶胶：15份
甘油酯：2份
硬脂酸：0.5份
三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷：2份
溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷：1份。
所述硬脂酸为十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的混合物。
所述十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的质量比为1:2。
复合木材的制造方法：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二
将纳米二氧化硅溶胶与三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷充分搅拌混合，得到混合物A；
步骤三：将废木屑与甘油酯、硬脂酸充分混合，得到混合物B，将混合物B升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤四：
采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入混合物A和混合物B，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤五：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120～180℃，模具温度为190℃。
步骤六：冷却得到板材。
对比例四：
一种复合木材，包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
纳米二氧化硅溶胶：15份
甘油酯：2份
硬脂酸：0.5份
2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯：5份
三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷：2份
溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷：1份
(1-羟基亚乙基)二膦酸钾：0.5份。
所述硬脂酸为十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的混合物。
所述十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的质量比为1:2。
还包括有耐黄变剂5份，所述耐黄变剂4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷。
一种复合木材的制造方法：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二
将纳米二氧化硅溶胶与三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷充分搅拌混合，得到混合物A；
步骤三：将废木屑与甘油酯、硬脂酸、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、(1-羟基亚乙基)二膦酸钾充分混合，得到混合物B，将混合物B升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤四：
采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入混合物A和混合物B、耐黄变剂，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤五：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120～180℃，模具温度为190℃。
步骤六：冷却得到板材。
对比例五：
一种复合木材，包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
纳米二氧化硅溶胶：15份
甘油酯：2份
硬脂酸：0.5份
2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯：5份
三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷：2份
溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷：1份
(1-羟基亚乙基)二膦酸钾：0.5份。
所述硬脂酸为十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的混合物。
所述十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的质量比为1:2。
还包括有耐黄变剂5份，所述耐黄变剂为分子筛载体，所述分子筛载体包括下述重量份组成：
氧化钠：1份
水400份
3-硝基邻苯二甲酰亚胺：3份。
所述分子筛载体的制备方法为：按照比例称取原料，同时将原料加入到反应釜中，升温至180摄氏度，反应一段时间后将反应釜迅速冷却，将产物分离、洗涤、烘干后得到载体原粉，之后再将载体原粉进行灼烧，得到载体。
一种复合木材的制造方法：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二
将纳米二氧化硅溶胶与三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷充分搅拌混合，得到混合物A；
步骤三：将废木屑与甘油酯、硬脂酸、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、(1-羟基亚乙基)二膦酸钾充分混合，得到混合物B，将混合物B升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤四：
采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入混合物A和混合物B、耐黄变剂，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤五：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120～180℃，模具温度为190℃。
步骤六：冷却得到板材。
测试一：木材断裂韧性的测定：
将木材试样切割成长127mm、宽为25.4mm，厚度为7mm的试样；
测试断裂韧性的方法：
参照美国金属材料平面应变断裂韧性标准测试方法(ASTM-E339-83)
Instron3365三点弯曲试验机，加在速度为5min/min。
测试二：耐黄变性检测：用UVA(340)灯作为光源，将试板置于试验条件能满足试板温度为(60±3)℃、辐照度为0.68W/m2、干燥(无凝露)的荧光紫外老化机中，全过程保持连续光照168小时。光照结束后取出，与未经光照的试板做对照，用色差仪测量颜色变化，颜色变化值单位△E*。实测值越小，耐黄变性越好。
测试三：直接取耐黄变测试的样品，进行断裂韧性测试
在本发明中，以废木屑为主体，通过聚氯乙烯作为胶黏剂制成复合板材，在此过程中，通过加入纳米二氧化硅溶胶，对整个复合板材形成一个补强作用，特别是加入了三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷作为偶联剂，使得纳米二氧化硅溶胶能够与废木屑形成较好的连接结构，同时能够与聚氯乙烯形成更好的粘结结构，使得整体上具有更好的断裂韧性，同时2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯和(1-羟基亚乙基)二膦酸钾的加入能够使得整体的断裂韧性更加稳定，即使在长时间使用过后仍然具有良好的断裂韧性。而甘油酯和硬脂酸的加入，一方面起到润滑的作用，另一方面能够对木材起到一个很好的保护作用。
另外，本发明还通过加入负载抗氧剂的分子筛，通过将抗氧剂负载到分子筛载体上，能够使得这个耐黄变的分散性能够更好，同时通过自行制备的分子筛载体能够与4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷形成协同作用，达到更好的耐黄变效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种复合木材，其特征在于：包括下述重量份组成：
废木屑：100份
聚氯乙烯：30份
纳米二氧化硅溶胶：15份
甘油酯：2份
硬脂酸：0.5份
2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯：5份
三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷：2份
溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷：1份
(1-羟基亚乙基)二膦酸钾：0.5份；
所述硬脂酸为十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的混合物；
所述十八烷酸(2-甲基丙基)酯和缩水甘油酯硬脂酸的质量比为1:2；
还包括有耐黄变剂5份，所述耐黄变剂为负载抗氧剂的分子筛，所述抗氧剂为4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷；
所述耐黄变剂的分子筛载体包括下述重量份组成：
氧化钠：1份；
水：400份；
3-硝基邻苯二甲酰亚胺：3份。
2.根据权利要求1所述的复合木材，其特征在于：所述分子筛载体的制备方法为：按照比例称取原料，同时将原料加入到反应釜中，升温至180摄氏度，反应一段时间后将反应釜迅速冷却，将产物分离、洗涤、烘干后得到载体原粉，之后再将载体原粉进行灼烧，得到载体。
3.根据权利要求2所述的复合木材，其特征在于：所述耐黄变剂的制备方法为：首先将4,4'-二羟基-3,3',5,5'-四叔丁基二苯基甲烷溶解在苯、丙酮混合溶剂中配成10%浓度的溶液，溶液：介孔分子筛=9:1的比例，然后向溶液中加入分子筛载体，加入量按照重量比，经过搅拌混合均匀，放入90℃的烘箱热处理4小时，得到负载主耐黄变剂的介孔分子筛。
4.如权利要求1至3所述的复合木材的制造方法，其特征在于：
步骤一：废木屑通过粉碎机粉碎后进行筛分，筛分出60～80目的废木屑粉再进行烘干；
步骤二：将纳米二氧化硅溶胶与三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷、溴代叔丁基甲氧基苯基硅烷充分搅拌混合，得到混合物A；
步骤三：将废木屑与甘油酯、硬脂酸、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、(1-羟基亚乙基)二膦酸钾充分混合，得到混合物B，将混合物B升温至100℃，在50r/min的搅拌速度下搅拌10分钟；
步骤四：采用高温炼塑机将聚氯乙烯在炼塑机上塑化至透明状，然后混入混合物A和混合物B，在炼塑机上混合均匀后即可下片，复合材料的混合加工温度控制为180～185℃：
步骤五：将塑炼机中的物料加入到双螺杆挤出机中，挤入至型腔为板状的模具中，双螺杆挤出机温度控制在120~180℃，模具温度为190℃；
步骤六：冷却得到板材。
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| CN (1) | CN107214808B (zh) |
Citations (7)
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-
2017
- 2017-06-15 CN CN201710454531.1A patent/CN107214808B/zh active Active
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