CN108047589A - 一种量子硅纤维板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种量子硅纤维板材，其原料组成及其重量份比为：树脂粉33－58、木粉20－30、纳米二氧化硅粉体5－15、发泡剂0.5－2、偶联剂0.5－1、活性轻钙10－20，其制备方法先对先对木粉进行干燥处理，再将干燥的木粉与其他原料按比例加入搅拌机中搅拌混合、除湿，冷却后置于螺杆挤出机中挤出成型，然后进行牵引、裁切得到定型板材，最后包覆装饰膜。该设计不仅易加工，而且改善了材料的机械性能。

Description

一种量子硅纤维板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及木塑板材技术领域，具体涉及一种量子硅纤维板材及其制备方法。

背景技术

木塑是以植物纤维为主要原料，与塑料合成的一种复合材料。是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，主要以废旧塑料和树枝树杈、稻壳、农业秸秆等植物纤维为原材料，制成的产品广泛用于包装、园林、运输、建筑、家装、车船内饰等场所。其融合了“木”与“塑”的双重优点，具有环保、防水、耐腐、防虫、阻燃、可循环利用等多项优势，是一种极具发展前途的“低碳、绿色、可循环”材料。但由于塑料和木粉的密度均比木材的表观密度高,这样就增加了材料的密度，影响材料的强重比，使材料的应用受到限制，因此通过添加发泡剂，将泡孔引入到塑木复合材料中形成发泡复合材料来降低其密度成为塑木复合材料领域的研究重点。

纳米二氧化硅粉体是由天然材料通过纳米技术精心制成。科学研究表明，纳米二氧化钛的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链和不饱和键附近，并和不饱和键的电子方发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性，广泛应用于橡胶、涂料、复合材料等各个领域。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的机械性能、稳定性差的问题，提供一种改善机械性能的量子硅纤维板材及其制备方法。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种量子硅纤维板材，其原料组成及重量份比为：树脂粉33－58、木粉20－30、纳米二氧化硅粉体5－15、发泡剂0.5－2、偶联剂0.5－1、活性轻钙10－20，且板材的制备方法的步骤。

所述木粉由粒径均为80－120目、长径比均为1:2－4的竹粉、农作物秸秆粉以及杨木粉混合而成，且竹粉、农作物秸秆、杨木粉的重量份比为1:2－3:2－3。

所述板材的原料组成还包括重量份比为1－1.5的增韧剂、重量份比为0.1－0.2的抗渗剂、重量份比为2－6的稳定剂和重量份比为1－5的调节剂。

所述发泡剂由AC和BHK-1组成，所述增韧剂为PA-48，所述偶联剂为KH-570，所述抗渗剂为硬脂酸钡、硬脂酸钙中的至少一种，所述稳定剂为有机锡类稳定剂，所述调节剂为HL-100A。

所述树脂粉由重量份比为30－50的聚氯乙烯树脂和重量份比为3－8的氯化聚乙烯树脂组成。

一种量子硅纤维板材的制备方法，依次包括以下步骤：

混料：先对木粉进行干燥处理，再将干燥的木粉与其他原料按比例加入搅拌机中搅拌混合、除湿，冷却后得到干燥混合改性预混料；

挤出成型：将所述干燥混合改性预混料置于螺杆挤出机中挤出成型，然后进行牵引、裁切，得到定型板材；

包覆：先将所述定型板材的表面进行除尘处理，然后包覆装饰膜即可。

所述混料步骤中，搅拌混合温度为110－125℃。

所述包覆步骤中，装饰膜为PVC、PP或PE膜，且厚度为12－18μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种量子硅纤维板材的原料组成及其重量份比为：树脂粉33－58、木粉20－30、纳米二氧化硅粉体5－15、发泡剂0.5－2、偶联剂0.5－1、活性轻钙10－20，且板材的制备步骤，该设计将纳米二氧化硅引入木塑体系中，一方面，显著提高其与树脂材料的相容性及分散性，另一方面，纳米二氧化硅的加入不仅能够提高材料的强度、耐磨以及抗老化等性能，而且分散在基体中的纳米二氧化硅还能改善基体的熔体流动速率，促进植物纤维与基体之间形成良好的结合界面，更好的发挥植物纤维对基体的增强作用，另外，木粉内部存在的空隙结构作为纳米二氧化硅的良好载体，有效增加了纳米二氧化硅与基体之间的结合力。因此，本发明有效改善了材料的机械性能。

2、发明一种量子硅纤维板材中木粉由粒径均为80－120目、长径比均为1:2－4的竹粉、农作物秸秆粉以及杨木粉混合而成，且竹粉、农作物秸秆粉、杨木粉的重量份比为1:2－3:2－3，竹粉的加入提高了材料的硬度，农作物秸秆粉在木塑挤出过程中可起到润滑的作用，有效增强木塑粒料的流动性，从而无需采用内润滑剂，杨木粉保证了木塑板材的机械性能。因此，本发明在保证机械性能的同时提高了材料的流动性。

3、本发明一种量子硅纤维板材中发泡剂由放热型发泡剂AC和开孔型发泡剂BHK-1组成，两者配合使得板材不仅具有良好的保温性和隔声性，而且增加了板材的透水气性。因此，本发明增加了板材的透水气性。

4、本发明一种量子硅纤维板材的制备方法通过将纳米二氧化硅粉体与偶联剂混合改性，可显著改善纳米二氧化硅粉体在体系中的分散性能和表面结合性能，不仅能够提高纳米二氧化硅粉体的附着力，而且大大降低了体系的熔体黏度，增加了流动性，使材料更易加工成型，并避免纳米二氧化硅形成团聚体。因此，本发明不仅改善了体系中各物料之间的相容性，提高了纳米二氧化硅粉体的附着力，而且提升了材料的加工性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种量子硅纤维板材，其原料组成及重量份比为：树脂粉33－58、木粉20－30、纳米二氧化硅粉体5－15、发泡剂0.5－2、偶联剂0.5－1、活性轻钙10－20，且板材的制备方法及步骤。

所述木粉由粒径均为80－120目、长径比均为1:2－4的竹粉、农作物秸秆粉以及杨木粉混合而成，且竹粉、农作物秸秆、杨木粉的重量份比为1:2－3:2－3。

所述板材的原料组成还包括重量份比为1－1.5的增韧剂、重量份比为0.1－0.2的抗渗剂、重量份比为2－6的稳定剂和重量份比为1－5的调节剂。

所述发泡剂由AC和BHK-1组成，所述增韧剂为PA-48，所述偶联剂为KH-570，所述抗渗剂为硬脂酸钡、硬脂酸钙中的至少一种，所述稳定剂为有机锡类稳定剂，所述调节剂为HL-100A。

所述树脂粉由重量份比为30－50的聚氯乙烯树脂和重量份比为3－8的氯化聚乙烯树脂组成。

一种量子硅纤维板材的制备方法，依次包括以下步骤：

混料：先对木粉进行干燥处理，再将干燥的木粉与其他原料按比例加入搅拌机中搅拌混合、除湿，冷却后得到干燥混合改性预混料；

挤出成型：将所述干燥混合改性预混料置于螺杆挤出机中挤出成型，然后进行牵引、裁切，得到定型板材；

包覆：先将所述定型板材的表面进行除尘处理，然后包覆装饰膜即可。

所述混料步骤中，搅拌混合温度为110－125℃。

所述包覆步骤中，装饰膜为PVC、PP或PE膜，且厚度为12－18μm。

本发明的原理说明如下：

本发明所述纳米二氧化硅在本体系中可实现以下三方面的作用：

1、提高了材料的流动性。

2、作为补强填料改善板材的机械性能。

木粉：本发明所述木粉部分采用农作物秸秆粉、部分选用杨木粉。一方面，由于农作物秸秆粉的外表面具有光滑的、角质化的二氧化硅膜或含有脂肪、蜡等若介质层，能够形成非极性的表层结构，该特性使得农作物秸秆粉在木塑挤出工艺中能够起到良好的润滑作用，有效改善物料的流动性(木塑体系的流动性对挤出加工过程和制品的力学性能有较大影响)，通过调节其含量可减少或避免使用内润滑剂，从而避免润滑剂对材料性能的影响；另一方面，农作物秸秆粉的加入使得挤出的木塑材料结构更密实，表面质感更佳。

树脂粉：本发明在聚氯乙烯树脂中加入少量氯化聚乙烯树脂，可提高PVC木塑复合材料的冲击强度、弯曲强度、压缩强度。

装饰膜：本发明将装饰膜的厚度控制在12－18μm，在该厚度范围内的装饰膜呈网状结构，不仅具有防水和透气性能，而且使得纤维超细微孔通向板材表面环境具有连续性。

实施例1：

一种量子硅纤维板材，其原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂粉30、氯化聚乙烯树脂3、木粉25、纳米二氧化硅5、发泡剂1、偶联剂1、活性轻钙20、增韧剂1、抗渗剂0.1、稳定剂3、调节剂2，其中，所述木粉由粒径均为80－120目、长径比均为1:2－4的竹粉、农作物秸秆粉以及杨木粉混合而成，且竹粉、农作物秸秆、杨木粉的重量份数比为1:3:2，所述发泡剂由AC和BHK-1组成，所述偶联剂为KH-570，所述抗渗剂为硬脂酸钙，所述增韧剂为PA-48，所述稳定剂为有机锡类稳定剂，所述调节剂为HL-100A。

上述量子硅纤维板材按照以下步骤制备：

混料：先对木粉进行干燥处理，再将干燥的木粉与其他原料按比例加入搅拌机中搅拌混合、除湿，冷却后得到干燥混合改性预混料，其中，所述搅拌混合温度为112℃；

挤出成型：将所述干燥混合改性预混料置于螺杆挤出机中挤出成型，然后进行牵引、裁切，得到定型板材；

包覆：先将所述定型板材的表面进行除尘处理，然后包覆装饰膜，其中，所述装饰膜为PVC膜，且厚度为12μm。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于：

所述板材的原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂粉50、氯化聚乙烯树脂8、木粉20、纳米二氧化硅8、发泡剂1.5、偶联剂0.8、活性轻钙15、增韧剂1.5、抗渗剂0.15、稳定剂6、调节剂4，其中，所述竹粉、农作物秸秆、杨木粉的重量份数比为1:2:3。

所述混料步骤中，搅拌混合温度为125℃。

所述包覆步骤中，装饰膜为PE膜，且厚度为18μm。

实施例3：

与实施例1的不同之处在于：

所述板材的原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂粉32、氯化聚乙烯树脂4、木粉30、纳米二氧化硅15、发泡剂0.5、偶联剂0.5、活性轻钙10、增韧剂1、抗渗剂0.1、稳定剂2、调节剂5，其中，所述竹粉、农作物秸秆、杨木粉的重量份数比为1:2:2。

所述混料步骤中，搅拌混合温度为120℃。

所述包覆步骤中，装饰膜的厚度为14μm。

实施例4：

与实施例1的不同之处在于：

所述板材的原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂粉45、氯化聚乙烯树脂7、木粉20、纳米二氧化硅12、发泡剂2、偶联剂0.9、活性轻钙14、增韧剂1、抗渗剂0.2、稳定剂5、调节剂1，其中，所述竹粉、农作物秸秆、杨木粉的重量份数比为1:3:3。

所述混料步骤中，搅拌混合温度为110℃。

所述包覆步骤中，装饰膜的厚度为15μm。

将本发明实施例制得的板材按照GB/T 1040.2进行基本性能测试，结果如下：

拉伸屈服应力≥80MPa，拉伸断裂伸长率≥10％，拉伸弹性模量≥7500MPa，缺口冲击强度≥30KJ/M²，耐磨损性能≤0.1g/100转，维卡软化温度≥90℃，加热尺寸变化率在-0.1％－+0.1％之间。

Claims (8)

1.一种量子硅纤维板材，其特征在于：

所述板材的原料组成及其重量份比为：树脂粉33－58、木粉20－30、纳米二氧化硅粉体5－15、发泡剂0.5－2、偶联剂0.5－1、活性轻钙10－20。

2.根据权利要求1所述的一种量子硅纤维板材，其特征在于：所述木粉由粒径均为80－120目、长径比均为1:2－4的竹粉、农作物秸秆粉以及杨木粉混合而成，且竹粉、农作物秸秆、杨木粉的重量份比为1:2－3:2－3。

3.所述板材的原料组成还包括重量份比为1－1.5的增韧剂、重量份比为0.1－0.2的抗渗剂、重量份比为2－6的稳定剂和重量份比为1－5的调节剂。

4.根据权利要求4所述的一种量子硅纤维板材，其特征在于：所述发泡剂由AC和BHK-1组成，所述增韧剂为PA-48，所述偶联剂为KH-570，所述抗渗剂为硬脂酸钡、硬脂酸钙中的至少一种，所述稳定剂为有机锡类稳定剂，所述调节剂为HL-100A。

5.根据权利要求1或2所述的一种量子硅纤维板材，其特征在于：所述树脂粉由重量份比为30－50的聚氯乙烯树脂和重量份比为3－8的氯化聚乙烯树脂组成。

6.一种权利要求1所述的量子硅纤维板材的制备方法，其特征在于：

所述制备方法依次包括以下步骤：

混料：先对木粉进行干燥处理，再将干燥的木粉与其他原料按比例加入搅拌机中搅拌混合、除湿，冷却后得到干燥混合改性预混料；

挤出成型：将所述干燥混合改性预混料置于螺杆挤出机中挤出成型，然后进行牵引、裁切，得到定型板材；

包覆：先将所述定型板材的表面进行除尘处理，然后包覆装饰膜即可。

7.根据权利要求6所述的一种量子硅纤维板材的制备方法，其特征在于：

所述混料步骤中，搅拌混合温度为110－125℃。

8.根据权利要求6所述的一种量子硅纤维板材的制备方法，其特征在于：

所述包覆步骤中，装饰膜为PVC、PP或PE膜，且厚度为12－18μm。