CN107575002A - 一种耐磨pvc复合地板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨PVC复合地板，属于装饰材料技术领域。本发明采用以下重量份数的成分为原料：30～50份改性稻壳纤维，100～120份PVC树脂，20～30份聚氨酯树脂，10～20份增塑剂，3～5份稳定剂，0.3～0.5份紫外光屏蔽剂，0.2～0.4份蜡，其中，改性稻壳纤维为经发酵处理后，缓慢升温炭化及高温反应后，再配合氧化制备得到的具有空心结构的稻壳纤维，将改性稻壳纤维与原料中其他成分混合均匀后，依次经挤出、压延成型、冷却和切割，即得耐磨PVC复合地板。本发明所得PVC复合地板有效提高了产品的耐磨性能和剥离强度等机械性能，使产品使用寿命有效延长。
Description
技术领域
本发明公开了一种耐磨PVC复合地板，属于装饰材料技术领域。
背景技术
聚氯乙烯塑料地板是指由高分子树脂及其助剂通过适当的工艺所制成的地面装饰材料。广泛应用于羽毛球、乒乓球、排球、篮球、网球、手球的比赛和训练场馆，多功能场馆，各类健身房，舞蹈房，学校，单位工会活动室，多功能厅、游乐园、幼儿园、体育用品商店、办公室、宾馆、商场、医院的任何地面（如：水泥地，瓷砖，大理石，木地板等），只要平整均适用。按地板外形可分为聚氯乙烯块状地板和聚氯乙烯卷材地板，目前常用的是半硬质聚氯乙烯块状地板和带基材的聚氯乙烯卷材地板。
按地板结构可分为多层复合PVC地板和同质透心PVC地板。多层复合PVC地板主要是由表层UV处理层（加特殊工艺处理），色彩层，玻璃纤维层，发泡或非发泡层组成。同质透心PVC地板从上到下材料都是同一材质的，色彩、花纹也都是一样的，材料主要是PVC和石粉。
按地板形态上可分为卷材地板和片材地板2种。所谓卷材地板就是质地较为柔软的一卷一卷的地板，一般其宽度有1.5米、2米等，每卷长度有20米，总厚度有1.6mm～3.2mm（仅限商用地板，运动地板更厚可达4mm、5mm、6mm等）。片材地板的规格较多，主要分为条形材和方形材，厚度为1.2mm～3.0mm。
PVC地板和其他的地板相比有很多优点。生产PVC地板的主要原料是聚氯乙烯，聚氯乙烯是环保无毒的可再生资源，是绿色环保的新型地面装饰材料；PVC地板超轻超薄，在建筑中对于楼梯承重和空间节约，有着无可比拟的优势；质地较软所以弹性很好，在重物的冲击下有着良好的弹性恢复，卷材地板质地柔软弹性更佳，其脚感舒适被称之为“地材软黄金”，同时PVC地板具有很强的抗冲击性，对于重物冲击破坏有很强的弹性恢复，不会造成损坏；由于主要成分是乙烯基树脂，和水无亲和力，所以其自然不怕水，只要不是长期的被浸泡就不会受损并且不会因为湿度大而发生霉变以及防火阻燃、吸音防噪、抗菌性强、品种多样装饰性强等特点。PVC塑料地板多应用于图书馆、医院、商场等公共场所地面装修，而在家用地面装修的应用并不多见，其原因主要是因为PVC塑料地板的的耐磨性能较差。磨耗是致使材料破坏、使用寿命缩短的形式之一。PVC塑料地板的耐磨性是指其抵抗机械作用的能力，对塑料地板使用寿命影响极大。因此，对PVC塑料地板耐磨性的研究仍然十分重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对目前使用的PVC复合地板耐磨性能较差、使用寿命较短的问题，本发明提供了一种耐磨PVC复合地板。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种耐磨PVC复合地板，是由以下重量份数的原料组成：30～50份改性稻壳纤维，100～120份PVC树脂，20～30份聚氨酯树脂，10～20份增塑剂，3～5份稳定剂，0.3～0.5份紫外光屏蔽剂，0.2～0.4份蜡；
所述改性稻壳纤维具体改性步骤如下：
（1）将稻壳与沼液按质量比为1：10～1：30混合发酵，再经过滤、洗涤和冷冻粉碎，得稻壳粉；
（2）将稻壳粉于氮气保护状态下，缓慢升温炭化后，快速升温至1250～1400℃，保温反应后，出料，得空心稻壳纤维；
（3）将空心稻壳纤维于氧化酸液中恒温搅拌氧化处理，再经过滤、洗涤和干燥，得改性稻壳纤维；
所述耐磨PVC复合地板具体制备步骤如下：
将改性稻壳纤维、PVC树脂、聚氨酯树脂、增塑剂、稳定剂、紫外光屏蔽剂和蜡混合均匀后，依次经挤出、压延成型后，冷却至室温，切割，即得耐磨PVC复合地板。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。
所述稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的任意一种。
所述紫外光屏蔽剂为纳米二氧化钛、炭黑或水杨酸苯酯中的任意一种。
所述蜡为石蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡或小烛树蜡中的任意一种。
步骤（2）所述缓慢升温炭化条件为：以0.5～0.8℃/min速率程序升温至480～500℃，保温炭化3～5h。
步骤（3）所述氧化酸液是由以下重量份数的原料混合而成：10～20份质量分数为30%硝酸溶液，8～10份高锰酸钾，3～5份质量分数为98%浓硫酸，80～100份质量分数为10%双氧水。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案首先以稻壳作为产品的重要添加料，通过与沼液混合发酵，利用沼液中丰富的微生物对稻壳发生一定程度的降解，使稻壳纤维发生解纤，纤维与纤维之间结合力下降，逐渐降解为单股纤维，再配合冷冻粉碎，在粉碎过程中，解纤后的纤维有利于水分充分进入纤维内部，冷冻后水分在纤维内部形成冰晶，经粉碎过程中机械压力的作用，使冰晶破裂，从而使稻壳纤维解离成纳米尺寸的稻壳纤维，随后通过较慢的升温速率，在升温过程中，稻壳纤维表面天然覆盖的一层角质化的二氧化硅层可作为外壳支撑结构，内部水分和有机质逐渐分解和挥发，形成中空结构，随着温度的进一步上升，支撑结构承受较大的应力，沿剪切力方向发生扭曲，成型螺旋状的空心稻壳纤维，再后续进一步加热过程中，二氧化硅与内部炭化的有机质发生化学反应，生成碳化硅，碳化硅的生成，一方面可提高炭化有机质与角质层的结合力，另一方面，碳化硅优异的耐磨性能添加到产品中可有效提高产品的耐磨性能；
（2）本发明通过对螺旋状的空心纤维进行氧化处理，丰富其表面及内部空心结构的活性基团数量，从而提高空心纤维与树脂基体之间的结合力，螺旋状空心纤维的添加，可使线性的聚氯乙烯树脂缠绕固定于纳米尺寸的空心纤维上，在基体中形成相互缠绕的牢固三维网络，从而使线性的大分子聚合物在受到外力作用时运动困难，不易发生不可逆滑移，且牢固三维网络可将外力快速分散到体系的各个角落，从而使机械能转化为热能耗散掉，达到提高产品耐磨性的目的，延长产品使用寿命；
（3）本发明通过采用聚氨酯树脂和PVC树脂共混作为基体树脂，聚氨酯树脂的加入可有效提高PVC树脂的极性，从而提高体系的内聚强度和表面能，进一步提高产品的耐磨性和机械性能；另外，本发明技术方案中通过添加少量蜡质成分，在加工过程中，蜡质成分受热熔融后可快速上浮到体系表面，在产品表面形成一层蜡质层，进一步提高产品的耐磨性能。
具体实施方式
按质量比为1：10～1：30将稻壳与沼液倒入发酵罐中，用玻璃棒搅拌混合10～20min后，将发酵罐密封，于温度为28～32℃条件下，恒温静置发酵3～5天，再将发酵罐中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼3～5次，再将洗涤后的滤饼转入冷冻粉碎机中，冷冻粉碎30～60min，出料，得稻壳粉；随后将稻壳粉移入炭化炉，以80～120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以0.5～0.8℃/min速率程序升温至480～500℃，保温炭化3～5h后，继续以10～20℃/min速率快速升温至1250～1400℃，保温反应2～4h后，出料，得空心稻壳纤维；再将所得空心稻壳纤维与氧化酸液按质量比为1：40～1：60混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～55℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌氧化处理45～60min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，并将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，即为改性稻壳纤维；按重量份数计，在混料机中，依次加入30～50份改性稻壳纤维，100～120份PVC树脂，20～30份聚氨酯树脂，10～20份增塑剂，3～5份稳定剂，0.3～0.5份紫外光屏蔽剂，0.2～0.4份蜡，于温度为65～80℃，转速为400～600r/min条件下，搅拌混合2～4h，得混合料，再将所得混合料转入双螺杆挤出机中，于温度为160～170℃条件下进行挤出，再将挤出后的物料通过三辊压延机，于上辊温度为168～170℃，中辊温度为170～180℃，下辊温度为168～170℃条件下，压延成型，待自然冷却至室温，出料，切割，即得耐磨PVC复合地板。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。所述稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的任意一种。所述紫外光屏蔽剂为纳米二氧化钛、炭黑或水杨酸苯酯中的任意一种。所述蜡为石蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡或小烛树蜡中的任意一种。所述氧化酸液是由以下重量份数的原料混合而成：10～20份质量分数为30%硝酸溶液，8～10份高锰酸钾，3～5份质量分数为98%浓硫酸，80～100份质量分数为10%双氧水。
实例1
按质量比为1：30将稻壳与沼液倒入发酵罐中，用玻璃棒搅拌混合20min后，将发酵罐密封，于温度为32℃条件下，恒温静置发酵5天，再将发酵罐中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼5次，再将洗涤后的滤饼转入冷冻粉碎机中，冷冻粉碎60min，出料，得稻壳粉；随后将稻壳粉移入炭化炉，以120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以0.8℃/min速率程序升温至500℃，保温炭化5h后，继续以20℃/min速率快速升温至1400℃，保温反应4h后，出料，得空心稻壳纤维；再将所得空心稻壳纤维与氧化酸液按质量比为1：60混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌氧化处理60min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，并将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，即为改性稻壳纤维；按重量份数计，在混料机中，依次加入50份改性稻壳纤维，120份PVC树脂，30份聚氨酯树脂，20份增塑剂，5份稳定剂，0.5份紫外光屏蔽剂，0.4份蜡，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，搅拌混合4h，得混合料，再将所得混合料转入双螺杆挤出机中，于温度为170℃条件下进行挤出，再将挤出后的物料通过三辊压延机，于上辊温度为170℃，中辊温度为180℃，下辊温度为170℃条件下，压延成型，待自然冷却至室温，出料，切割，即得耐磨PVC复合地板。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述稳定剂为硬脂酸钙。所述紫外光屏蔽剂为纳米二氧化钛。所述蜡为石蜡。所述氧化酸液是由以下重量份数的原料混合而成：20份质量分数为30%硝酸溶液，10份高锰酸钾，5份质量分数为98%浓硫酸，100份质量分数为10%双氧水。
实例2
将稻壳加入冷冻粉碎机中，冷冻粉碎60min，出料，得稻壳粉；再将所得稻壳粉与氧化酸液按质量比为1：60混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌氧化处理60min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，并将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，即为改性稻壳粉；按重量份数计，在混料机中，依次加入50份改性稻壳纤维，120份PVC树脂，30份聚氨酯树脂，20份增塑剂，5份稳定剂，0.5份紫外光屏蔽剂，0.4份蜡，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，搅拌混合4h，得混合料，再将所得混合料转入双螺杆挤出机中，于温度为170℃条件下进行挤出，再将挤出后的物料通过三辊压延机，于上辊温度为170℃，中辊温度为180℃，下辊温度为170℃条件下，压延成型，待自然冷却至室温，出料，切割，即得耐磨PVC复合地板。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述稳定剂为硬脂酸钙。所述紫外光屏蔽剂为纳米二氧化钛。所述蜡为石蜡。所述氧化酸液是由以下重量份数的原料混合而成：20份质量分数为30%硝酸溶液，10份高锰酸钾，5份质量分数为98%浓硫酸，100份质量分数为10%双氧水。
实例3
按质量比为1：30将稻壳与沼液倒入发酵罐中，用玻璃棒搅拌混合20min后，将发酵罐密封，于温度为32℃条件下，恒温静置发酵5天，再将发酵罐中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼5次，再将洗涤后的滤饼转入冷冻粉碎机中，冷冻粉碎60min，出料，得稻壳粉；随后将稻壳粉移入炭化炉，以120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以0.8℃/min速率程序升温至500℃，保温炭化5h后，继续以20℃/min速率快速升温至1400℃，保温反应4h后，出料，得空心稻壳纤维；按重量份数计，在混料机中，依次加入50份改性稻壳纤维，120份PVC树脂，30份聚氨酯树脂，20份增塑剂，5份稳定剂，0.5份紫外光屏蔽剂，0.4份蜡，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，搅拌混合4h，得混合料，再将所得混合料转入双螺杆挤出机中，于温度为170℃条件下进行挤出，再将挤出后的物料通过三辊压延机，于上辊温度为170℃，中辊温度为180℃，下辊温度为170℃条件下，压延成型，待自然冷却至室温，出料，切割，即得耐磨PVC复合地板。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述稳定剂为硬脂酸钙。所述紫外光屏蔽剂为纳米二氧化钛。所述蜡为石蜡。
实例4
按质量比为1：30将稻壳与沼液倒入发酵罐中，用玻璃棒搅拌混合20min后，将发酵罐密封，于温度为32℃条件下，恒温静置发酵5天，再将发酵罐中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼5次，再将洗涤后的滤饼转入冷冻粉碎机中，冷冻粉碎60min，出料，得稻壳粉；随后将稻壳粉移入炭化炉，以120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以0.8℃/min速率程序升温至500℃，保温炭化5h后，继续以20℃/min速率快速升温至1400℃，保温反应4h后，出料，得空心稻壳纤维；再将所得空心稻壳纤维与氧化酸液按质量比为1：60混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌氧化处理60min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，并将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，即为改性稻壳纤维；按重量份数计，在混料机中，依次加入50份改性稻壳纤维，120份PVC树脂，20份增塑剂，5份稳定剂，0.5份紫外光屏蔽剂，0.4份蜡，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，搅拌混合4h，得混合料，再将所得混合料转入双螺杆挤出机中，于温度为170℃条件下进行挤出，再将挤出后的物料通过三辊压延机，于上辊温度为170℃，中辊温度为180℃，下辊温度为170℃条件下，压延成型，待自然冷却至室温，出料，切割，即得耐磨PVC复合地板。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述稳定剂为硬脂酸钙。所述紫外光屏蔽剂为纳米二氧化钛。所述蜡为石蜡。所述氧化酸液是由以下重量份数的原料混合而成：20份质量分数为30%硝酸溶液，10份高锰酸钾，5份质量分数为98%浓硫酸，100份质量分数为10%双氧水。
实例5
按质量比为1：30将稻壳与沼液倒入发酵罐中，用玻璃棒搅拌混合20min后，将发酵罐密封，于温度为32℃条件下，恒温静置发酵5天，再将发酵罐中物料过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤所得滤饼5次，再将洗涤后的滤饼转入冷冻粉碎机中，冷冻粉碎60min，出料，得稻壳粉；随后将稻壳粉移入炭化炉，以120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以0.8℃/min速率程序升温至500℃，保温炭化5h后，继续以20℃/min速率快速升温至1400℃，保温反应4h后，出料，得空心稻壳纤维；再将所得空心稻壳纤维与氧化酸液按质量比为1：60混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌氧化处理60min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，并将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，即为改性稻壳纤维；按重量份数计，在混料机中，依次加入50份改性稻壳纤维，120份PVC树脂，30份聚氨酯树脂，20份增塑剂，5份稳定剂，0.5份紫外光屏蔽剂，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，搅拌混合4h，得混合料，再将所得混合料转入双螺杆挤出机中，于温度为170℃条件下进行挤出，再将挤出后的物料通过三辊压延机，于上辊温度为170℃，中辊温度为180℃，下辊温度为170℃条件下，压延成型，待自然冷却至室温，出料，切割，即得耐磨PVC复合地板。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述稳定剂为硬脂酸钙。所述紫外光屏蔽剂为纳米二氧化钛。所述氧化酸液是由以下重量份数的原料混合而成：20份质量分数为30%硝酸溶液，10份高锰酸钾，5份质量分数为98%浓硫酸，100份质量分数为10%双氧水。
对照例：无锡某装饰建材有限公司生产的PVC地板。
将实例1至5所得PVC地板与对照例产品切割成直径100mm的标准试件并进行性能测试，具体检测方法如下：
将试件装饰面向上安装在磨耗试验机上，并将砂轮安装在支架上，在施加4.9N±0.2N外力条件下进行磨耗，砂轮每磨耗100转更换一次。记录其磨损至装饰层花纹出现破损点时的转数，表示其耐磨性。具体检测结果如表1所示：
表1
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 对照例 |
| 耐磨性/转 | 12000 | 9000 | 9100 | 8000 | 8500 | 6500 |
| 剥离强度/（N/50mm） | 80 | 60 | 65 | 70 | 70 | 50 |
由表1检测结果可知，本发明所得产品耐磨性高、使用寿命长，对于目前产品存在的耐磨性能较差的问题得到了有效的解决。
Claims (7)
1.一种耐磨PVC复合地板，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：30～50份改性稻壳纤维，100～120份PVC树脂，20～30份聚氨酯树脂，10～20份增塑剂，3～5份稳定剂，0.3～0.5份紫外光屏蔽剂，0.2～0.4份蜡；
所述改性稻壳纤维具体改性步骤如下：
（1）将稻壳与沼液按质量比为1：10～1：30混合发酵，再经过滤、洗涤和冷冻粉碎，得稻壳粉；
（2）将稻壳粉于氮气保护状态下，缓慢升温炭化后，快速升温至1250～1400℃，保温反应后，出料，得空心稻壳纤维；
（3）将空心稻壳纤维于氧化酸液中恒温搅拌氧化处理，再经过滤、洗涤和干燥，得改性稻壳纤维；
所述耐磨PVC复合地板具体制备步骤如下：
将改性稻壳纤维、PVC树脂、聚氨酯树脂、增塑剂、稳定剂、紫外光屏蔽剂和蜡混合均匀后，依次经挤出、压延成型后，冷却至室温，切割，即得耐磨PVC复合地板。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC复合地板，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC复合地板，其特征在于：所述稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC复合地板，其特征在于：所述紫外光屏蔽剂为纳米二氧化钛、炭黑或水杨酸苯酯中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC复合地板，其特征在于：所述蜡为石蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡或小烛树蜡中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC复合地板，其特征在于：步骤（2）所述缓慢升温炭化条件为：以0.5～0.8℃/min速率程序升温至480～500℃，保温炭化3～5h。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC复合地板，其特征在于：步骤（3）所述氧化酸液是由以下重量份数的原料混合而成：10～20份质量分数为30%硝酸溶液，8～10份高锰酸钾，3～5份质量分数为98%浓硫酸，80～100份质量分数为10%双氧水。
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