CN108047475A - 一种pvc木塑复合地板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于木塑复合材料加工技术领域，具体说是一种PVC木塑复合地板及其制备方法。该木塑复合地板的各组成成分及其重量份数比为：50~60份聚氯乙烯、60~70份植物纤维粉、20~25份轻质碳酸钙、5~6份玻璃纤维、5~10份不饱和聚酯树脂、10~15份聚二甲基硅氧烷、3~6份环氧硬脂酸辛脂、10~15份氯化石蜡、6~8份N‑甲基吡咯烷酮、15~18份茅草、6~10份柚子、8~10薄荷、6~8份苦皮藤、2~3份油酸酰胺、1~4份偶联剂、2~3份引发剂、2~11份紫外线吸收剂、适量混合凝胶液。制备方法为先对植物原料改性，再与其他原料高速混合，经过塑炼、热压成型后再镀膜即得PVC木塑复合地板。

Description

一种PVC木塑复合地板及其制备方法
技术领域
本发明属于木塑复合材料加工技术领域，具体说是一种PVC木塑复合地板及其制备方法。
背景技术
我国是一个林业资源缺乏的国家，随着国民经济的迅猛发展，人们的生活水平不断提高，对木材的消费需求不断增加，导致木材供需矛盾日益突出。环境的污染和能源的消耗国家加大了对林业资源的保护，森林采伐量逐年减少，木材供需矛盾加大。
木塑复合材料(wood plastic composites，WPC)简称“木塑”，是指由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚氯乙烯(PVC)等热塑性塑料和木粉、竹粉、秸秆粉、壳粉等生物质纤维材料通过熔融共混加工而形成的一种复合材料。它是一种可循环加工的材料，绿色环保，兼有木材和塑料的优良特性，可以采用挤出、压制、或注射成型的方法制备。木塑复合材料可锯、可钻、可粘结，用钉子或螺钉固定，容易固定，并且还具有良好的防水、防腐、耐老化性、尺寸稳定性和良好的力学性能，在很多方面具有独特的性能。木塑复合地板是木塑复合材料加工成型的一种产品，木塑复合地板可在室内室外使用，方便环保。
目前市场上的一些木塑复合地板还有许多的缺陷，如吸水率偏高，防虫防霉效果差，力学强度等物理性能不够理想等问题。
发明内容
本发明提供了一种PVC木塑复合地板及其制备方法，该PVC木塑墙板能够形成良好的界面，强度高，稳定性好，耐老化性强，使用寿命长，能够满足多更的使用需求。
本发明的方案是通过这样实现的：一种PVC木塑复合地板，该木塑复合地板的各组成成分及其重量份数比为：50~60份聚氯乙烯、60~70份植物纤维粉、20~25份轻质碳酸钙、5~6份玻璃纤维、5~10份不饱和聚酯树脂、10~15份聚二甲基硅氧烷、3~6份环氧硬脂酸辛脂、10~15份氯化石蜡、6~8份N-甲基吡咯烷酮、15~18份茅草、6~10份柚子、8~10薄荷、6~8份苦皮藤、2~3份油酸酰胺、1~4份偶联剂、2~3份引发剂、2~11份紫外线吸收剂、适量混合凝胶液。
本发明实现的技术原理是：
先对植物纤维粉进行改性，使其与亲油性的树脂有更好的相容性，提高力学性能，然后再与其他原料进行混合塑化，然后经过热压成型，在制备成所需试样后进行浸渍提拉镀膜使木塑复合地板表面形成一层超疏水膜层，形成超疏水表面，该表面与水的接触角大于150°，滑动角小于10°，因其具有极低的表面自由能和粗糙的表面形态，水滴在材料表面非常容易滚落，所以本发明的木塑复合地板具有清洁污染物、不进水、防潮、防霉、耐腐蚀的功能，抗老化性能强，使用寿命高的特点。超疏水表面所用原料为二氧化硅和聚四氟乙烯和偶联剂KH-560，KH-560不仅对二氧化硅进行表面改性防止二氧化硅团聚，还具有良好的成膜性能使木塑复合地板表面形成良好的保护膜层，同时还能够促进溶胶液与复合地板材料相容，提高疏水表面与木塑复合地板材料的粘结性。二氧化硅能够均匀分散在聚四氟乙烯乳液中，随着溶剂的蒸发，二氧化硅对聚四氟乙烯具有包埋、附着的作用，二氧化硅与聚四氟乙烯形成相互交叉的网络结构，不易脱落，增强了聚四氟乙烯与复合材料的粘结性能，此外聚四氟乙烯具有极高的耐化学腐蚀性能，不吸潮、不燃烧、对紫外线和氧稳定，具有优异的耐候性，能够增强木塑复合地板材料的耐候性，提高木塑复合地板的使用寿命。
本发明中采用松木粉、樟木粉、榆木粉、枫木粉、杉木粉、臭椿木粉、楝树木粉混合物作为木粉原料，同时选择添加茅草、柚子叶、薄荷、苦皮藤等物质粉末为原料，这些植物原料具有一定的杀菌杀虫作用，能够抑制木塑复合地板不被蛀蚀，并且这些树木会散发出对人体有益的物质，能够促进人体健康。
本发明中不饱和聚酯树脂可以与玻璃纤维以牢固的化学键结合，同时引发剂二异丁酸二甲酯和二异丙基咪唑盐酸盐可以引发不饱和聚酯树脂中的聚酯和苯乙烯中的不饱和双键使之反应，形成不溶的网状立体分子结构，使木塑复合地板获得更优异的力学性能和更长的使用寿命。
以环氧硬脂酸辛脂、氯化石蜡作为聚氯乙烯的增塑剂，能够降低聚氯乙烯的脆性，提高聚氯乙烯的韧性，有利于聚四氟乙烯容易加工，同时氯化石蜡还能够起到阻燃剂的作用，提高本发明的木塑复合地板材料的阻燃性能。
N-甲基吡咯烷酮溶解力强能够增强聚氯乙烯的溶解性，促进聚氯乙烯与其他原料的混合相容性，提高聚氯乙烯在原料中的分散性能。N-甲基吡咯烷酮毒性小、不易燃、生物降解性好，可回收利用，对制备得到的木塑复合地板无害。
由于聚氯乙烯对光和热稳定性能差，经过100℃以上或者经过长时间阳光暴晒，会分解引起木塑复合地板材料机械性能迅速下降，N-取代烷氧基受阻胺、三嗪类紫外线吸收剂复合使用可以提高聚氯乙烯的稳定性，增强木塑复合地板材料光热稳定和力学性能。同时N-取代烷氧基受阻胺还可以作为阻燃剂，在木塑复合地板材料燃烧热分解中N-取代烷氧基受阻胺产生的自由基阻隔降温减少热量的回馈，从而起到阻燃的效果，N-取代烷氧基受阻胺与氯化石蜡协同作用，增强了木塑复合地板材料的阻燃性能。
作为本发明的进一步改进，所述的所述的植物纤维粉选自稻壳纤维粉、木粉、大麻纤维粉、椰壳粉的混合物；
作为本发明的进一步改进，所述的偶联剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或一种以上的组合；
作为本发明的进一步改进，所述的引发剂选自二异丁酸二甲酯、二异丙基咪唑盐酸盐的混合物；
作为本发明的进一步改进，所述的抗紫外线剂选自N-取代烷氧基受阻胺、三嗪类紫外线吸收剂的混合物。
作为本发明的进一步改进，所述的植物纤维粉为干燥后的植物纤维粉，其粒径大小为80~100目。
作为本发明的进一步改进，所述的木粉选自松木粉、樟木粉、榆木粉、枫木粉、杉木粉、臭椿木粉、楝树木粉的混合物。
作为本发明的进一步改进，所述的混合凝胶液制备方法为：将2~3份KH-560、10~15份水和5~6份无水乙醇混合，在pH=5、45℃的条件下磁力搅拌15min，再加入20~25份酸性硅溶胶，反应1h得到改性的硅溶胶；将20~25份聚四氟乙烯乳液缓慢滴加到上述溶胶体系中并加入二甲基甲酰胺后用酸调节混合乳液至pH=5；反应2.5h后在30℃的恒温陈化24h，得到混合凝胶液。
一种制备所述的PVC木塑复合地板的方法，所述的制备方法步骤包括：
S1植物纤维粉改性：取60~70份植物纤维粉、15~18份茅草、6~10份柚子、8~10薄荷、6~8份苦皮藤，加入1~4份偶联剂，在高速混合机中预混合30~60min；
S2物料高速混合：分别称取20~25份轻质碳酸钙、5~6份玻璃纤维、5~10份不饱和聚酯树脂、10~15份聚二甲基硅氧烷、3~6份环氧硬脂酸辛脂、10~15份氯化石蜡、6~8份N-甲基吡咯烷酮、2~3份油酸酰胺、2~3份引发剂、2~11份紫外线吸收剂加入到高速混合机中进行搅拌混合得到混合原料；
S3塑炼：将S2得到的混合原料置于双棍塑炼机中混合塑化，制备成模塑料；
S4热压成型：再将步骤S3制备得到的模塑料经过热压机进行热压成型，根据要求裁剪成所需试样复合材料，然后冷却至30℃备用；
S5提拉镀膜：将步骤S4制备得到的复合材料浸入到混合凝胶液中，进行浸渍提拉镀膜，提拉速度为10~15cm/min，将提拉完毕后的复合材料在150~160℃固化60~90min，即得到所需的木塑复合地板。
本发明具备以下良好效果：
1.本发明的木塑复合地板能过充分发挥各个原料的优势，有效提高木塑复合地板的综合性能。
2.本发明的木塑复合地板可生物降解，可回收利用、绿色环保。
3.本发明的木塑复合地板产品尺寸稳定性好、耐腐蚀、防潮防霉效果好，使用寿命长，应用范围广。
4.本发明的木塑复合地板吸水率≤2.3%、拉伸强度≥260Mpa、弯曲强度≥240Mpa、弯曲弹簧模量≥8600Mpa、加热尺寸变化率≤0.12%、极限氧指数≥39%、抗风压性能≥5.3kPa、热变形温度≥235℃，使用寿命≥50年；本发明制备得到的木塑复合地板力学性能佳，吸水率低，阻燃性能好，具有广阔的发展前景。
具体实施方式
以下结合实施例描述本发明一种PVC木塑复合地板及其制备方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。
实施例1
混合凝胶液制备：将2.5份KH-560、14份水和5.5份无水乙醇混合，在pH=5、45℃的条件下磁力搅拌15min，再加入23份酸性硅溶胶，反应1h得到改性的硅溶胶；将23份聚四氟乙烯乳液缓慢滴加到上述溶胶体系中并加入二甲基甲酰胺后用酸调节混合乳液至pH=5；反应2.5h后在30℃的恒温陈化24h，得到混合凝胶液；
植物纤维粉改性：取62份植物纤维粉、17份茅草、6份柚子叶、8薄荷、7.5份苦皮藤，加入1份偶联剂，在高速混合机中预混合30min；
物料高速混合：分别称取23份轻质碳酸钙、5.2份玻璃纤维、9份不饱和聚酯树脂、15份聚二甲基硅氧烷、5份环氧硬脂酸辛脂、12份氯化石蜡、8份N-甲基吡咯烷酮、3份油酸酰胺、2份引发剂、11份紫外线吸收剂加入到高速混合机中进行搅拌混合，混合过程中控制温度为80℃，搅拌速度为140r/min，混合时间为18min，得到混合原料；
塑炼：将得到的混合原料置于双棍塑炼机中混合塑化，塑化温度为140℃，塑化时间为10min，制备成模塑料；
热压成型：再将得到的模塑料经过热压机进行热压成型，热压温度为165℃、压力为8MPa，热压时间为60s，然后根据要求裁剪成所需试样复合材料，然后冷却至30℃备用；
提拉镀膜：将得到的复合材料浸入到混合凝胶液中，进行浸渍提拉镀膜，提拉速度为11cm/min，将提拉完毕后的复合材料在160℃固化90min，即得到所需的木塑复合地板。
实施例2
混合凝胶液制备：将2份KH-560、10份水和5份无水乙醇混合，在pH=5、45℃的条件下磁力搅拌15min，再加入24份酸性硅溶胶，反应1h得到改性的硅溶胶；将24份聚四氟乙烯乳液缓慢滴加到上述溶胶体系中并加入二甲基甲酰胺后用酸调节混合乳液至pH=5；反应2.5h后在30℃的恒温陈化24h，得到混合凝胶液；
植物纤维粉改性：取60份植物纤维粉、16份茅草、10份柚子叶、9薄荷、6.5份苦皮藤，加入2份偶联剂，在高速混合机中预混合40min；
物料高速混合：分别称取20份轻质碳酸钙、5份玻璃纤维、10份不饱和聚酯树脂、12份聚二甲基硅氧烷、3份环氧硬脂酸辛脂、13份氯化石蜡、6份N-甲基吡咯烷酮、2份油酸酰胺、2.5份引发剂、6份紫外线吸收剂加入到高速混合机中进行搅拌混合，混合过程中控制温度为72℃，搅拌速度为130r/min，混合时间为17min，得到混合原料；
塑炼：将得到的混合原料置于双棍塑炼机中混合塑化，塑化温度为150℃，塑化时间为6min，制备成模塑料；
热压成型：再将得到的模塑料经过热压机进行热压成型，热压温度为180℃、压力为6MPa，热压时间为50s，然后根据要求裁剪成所需试样复合材料，然后冷却至30℃备用；
提拉镀膜：将得到的复合材料浸入到混合凝胶液中，进行浸渍提拉镀膜，提拉速度为10cm/min，将提拉完毕后的复合材料在152℃固化80min，即得到所需的木塑复合地板。
实施例3
混合凝胶液制备：将3份KH-560、11份水和6份无水乙醇混合，在pH=5、45℃的条件下磁力搅拌15min，再加入22份酸性硅溶胶，反应1h得到改性的硅溶胶；将22份聚四氟乙烯乳液缓慢滴加到上述溶胶体系中并加入二甲基甲酰胺后用酸调节混合乳液至pH=5；反应2.5h后在30℃的恒温陈化24h，得到混合凝胶液；
植物纤维粉改性：取70份植物纤维粉、16份茅草、7份柚子叶、8薄荷、6份苦皮藤，加入3份偶联剂，在高速混合机中预混合60min；
物料高速混合：分别称取24份轻质碳酸钙、5.8份玻璃纤维、6份不饱和聚酯树脂、10份聚二甲基硅氧烷、6份环氧硬脂酸辛脂、10份氯化石蜡、7份N-甲基吡咯烷酮、2.5份油酸酰胺、3份引发剂、9份紫外线吸收剂加入到高速混合机中进行搅拌混合，混合过程中控制温度为78℃，搅拌速度为140r/min，混合时间为20min，得到混合原料；
塑炼：将得到的混合原料置于双棍塑炼机中混合塑化，塑化温度为145℃，塑化时间为5min，制备成模塑料；
热压成型：再将得到的模塑料经过热压机进行热压成型，热压温度为160℃、压力为10MPa，热压时间为65s，然后根据要求裁剪成所需试样复合材料，然后冷却至30℃备用；
提拉镀膜：将得到的复合材料浸入到混合凝胶液中，进行浸渍提拉镀膜，提拉速度为14cm/min，将提拉完毕后的复合材料在158℃固化75min，即得到所需的木塑复合地板。
实施例4
混合凝胶液制备：将2.5份KH-560、13份水和5份无水乙醇混合，在pH=5、45℃的条件下磁力搅拌15min，再加入20份酸性硅溶胶，反应1h得到改性的硅溶胶；将20份聚四氟乙烯乳液缓慢滴加到上述溶胶体系中并加入二甲基甲酰胺后用酸调节混合乳液至pH=5；反应2.5h后在30℃的恒温陈化24h，得到混合凝胶液；
植物纤维粉改性：取68份植物纤维粉、18份茅草、8份柚子叶、9薄荷、7份苦皮藤，加入4份偶联剂，在高速混合机中预混合50min；
物料高速混合：分别称取25份轻质碳酸钙、6份玻璃纤维、5份不饱和聚酯树脂、11份聚二甲基硅氧烷、4份环氧硬脂酸辛脂、15份氯化石蜡、7.5份N-甲基吡咯烷酮、3份油酸酰胺、2.5份引发剂、2份紫外线吸收剂加入到高速混合机中进行搅拌混合，混合过程中控制温度为75℃，搅拌速度为120r/min，混合时间为15min，得到混合原料；
塑炼：将得到的混合原料置于双棍塑炼机中混合塑化，塑化温度为140℃，塑化时间为8min，制备成模塑料；
热压成型：再将得到的模塑料经过热压机进行热压成型，热压温度为170℃、压力为7MPa，热压时间为80s，然后根据要求裁剪成所需试样复合材料，然后冷却至30℃备用；
提拉镀膜：将得到的复合材料浸入到混合凝胶液中，进行浸渍提拉镀膜，提拉速度为15cm/min，将提拉完毕后的复合材料在150℃固化60min，即得到所需的木塑复合地板。
实施例5
混合凝胶液制备：将3份KH-560、12份水和6份无水乙醇混合，在pH=5、45℃的条件下磁力搅拌15min，再加入25份酸性硅溶胶，反应1h得到改性的硅溶胶；将25份聚四氟乙烯乳液缓慢滴加到上述溶胶体系中并加入二甲基甲酰胺后用酸调节混合乳液至pH=5；反应2.5h后在30℃的恒温陈化24h，得到混合凝胶液；
植物纤维粉改性：取65份植物纤维粉、15份茅草、9份柚子叶、10薄荷、8份苦皮藤，加入3份偶联剂，在高速混合机中预混合50min；
物料高速混合：分别称取22份轻质碳酸钙、5.5份玻璃纤维、8份不饱和聚酯树脂、14份聚二甲基硅氧烷、5份环氧硬脂酸辛脂、14份氯化石蜡、6.5份N-甲基吡咯烷酮、2.5份油酸酰胺、2份引发剂、4份紫外线吸收剂加入到高速混合机中进行搅拌混合，混合过程中控制温度为70℃，搅拌速度为150r/min，混合时间为15min，得到混合原料；
塑炼：将得到的混合原料置于双棍塑炼机中混合塑化，塑化温度为140℃，塑化时间为8min，制备成模塑料；
热压成型：再将得到的模塑料经过热压机进行热压成型，热压温度为170℃、压力为7MPa，热压时间为80s，然后根据要求裁剪成所需试样复合材料，然后冷却至30℃备用；
提拉镀膜：将得到的复合材料浸入到混合凝胶液中，进行浸渍提拉镀膜，提拉速度为15cm/min，将提拉完毕后的复合材料在150℃固化60min，即得到所需的木塑复合地板。
将以上实施例制备得到的PVC木塑复合地板进行性能测试，以市售的PVC木复合地板为对照样品进行对比，测试方法及结果如下表所示：
表1 产品性能指标
本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。
本发明是经过多位木塑复合材料加工人员长期工作经验积累，并通过创造性劳动创作而出，本发明的PVC木塑复合地板力学性能佳，吸水率低，阻燃性能好，可回收再利用，环保无污染。

Claims (8)

1.一种PVC木塑复合地板，其特征在于，该木塑复合地板的各组成成分及其重量份数比为：50~60份聚氯乙烯、60~70份植物纤维粉、20~25份轻质碳酸钙、5~6份玻璃纤维、5~10份不饱和聚酯树脂、10~15份聚二甲基硅氧烷、3~6份环氧硬脂酸辛脂、10~15份氯化石蜡、6~8份N-甲基吡咯烷酮、15~18份茅草、6~10份柚子、8~10薄荷、6~8份苦皮藤、2~3份油酸酰胺、1~4份偶联剂、2~3份引发剂、2~11份紫外线吸收剂、适量混合凝胶液；
所述的植物纤维粉选自稻壳纤维粉、木粉、大麻纤维粉、椰壳粉、柚子叶粉的混合物；
所述的偶联剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或一种以上的组合；
所述的引发剂选自二异丁酸二甲酯、二异丙基咪唑盐酸盐的混合物；
所述的抗紫外线剂选自N-取代烷氧基受阻胺、三嗪类紫外线吸收剂的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种PVC木塑复合地板，其特征在于，所述的植物纤维粉为干燥后的植物纤维粉，其粒径大小为80~100目。
3.根据权利要求1所述的一种PVC木塑复合地板，其特征在于，所述的木粉选自松木粉、樟木粉、榆木粉、枫木粉、杉木粉、臭椿木粉、楝树木粉的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种PVC木塑复合地板，其特征在于，所述的混合凝胶液制备方法为：将2~3份KH-560、10~15份水和5~6份无水乙醇混合，在pH=5、45℃的条件下磁力搅拌15min，再加入20~25份酸性硅溶胶，反应1h得到改性的硅溶胶；将20~25份聚四氟乙烯乳液缓慢滴加到上述溶胶体系中并加入二甲基甲酰胺后用酸调节混合乳液至pH=5；反应2.5h后在30℃的恒温陈化24h，得到混合凝胶液。
5.一种制备如权利要求1所述的PVC木塑复合地板的方法，其特征在于，所述的制备方法步骤包括：
S1植物纤维粉改性：取60~70份植物纤维粉、15~18份茅草、6~10份柚子、8~10薄荷、6~8份苦皮藤，加入1~4份偶联剂，在高速混合机中预混合30~60min；
S2物料高速混合：分别称取20~25份轻质碳酸钙、5~6份玻璃纤维、5~10份不饱和聚酯树脂、10~15份聚二甲基硅氧烷、3~6份环氧硬脂酸辛脂、10~15份氯化石蜡、6~8份N-甲基吡咯烷酮、2~3份油酸酰胺、2~3份引发剂、2~11份紫外线吸收剂加入到高速混合机中进行搅拌混合得到混合原料；
S3塑炼：将S2得到的混合原料置于双棍塑炼机中混合塑化，制备成模塑料；
S4热压成型：再将步骤S3制备得到的模塑料经过热压机进行热压成型，根据要求裁剪成所需试样复合材料，然后冷却至30℃备用；
S5提拉镀膜：将步骤S4制备得到的复合材料浸入到混合凝胶液中，进行浸渍提拉镀膜，提拉速度为10~15cm/min，将提拉完毕后的复合材料在150~160℃固化60~90min，即得到所需的木塑复合材料。
6.根据权利要求5所述的制备PVC木塑复合地板的方法，其特征在于，所述的高速混合中控制温度为70~80℃，搅拌速度为120~150r/min，混合时间为15~20min。
7.根据权利要求5所述的制备PVC木塑复合地板的方法，其特征在于，所述的塑化温度为140~150℃，塑化时间为5~10min。
8.根据权利要求5所述的制备PVC木塑复合地板的方法，其特征在于，所述的热压温度为160~180℃、压力为6~10Mpa，热压时间为50~80s。
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