CN108298868A - 一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板及其制备方法 - Google Patents

一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板，包括以下重量份数的原料：热塑性材料50‑100份；植物纤维粉：20‑50份；重质碳酸钙60‑110份；增塑调节剂5‑10份；环保稳定剂2‑7份；加工助剂2‑8份；发泡剂0.5‑2份；润滑剂1‑3份。与现有技术中木塑快装墙板相比，本发明木塑快装墙板的配方中以重质碳酸钙为主要原料，不仅降低了制备木塑快装墙板的综合成本，而且使木塑快装墙板的硬度提高了10％，热变形温度提高了7％，尺寸变化率降低了30％；另外，通过添加了改性阻燃剂，使木塑快装墙板的阻燃性能大大提升，而且没有添加任何卤系、铅盐等有害的添加剂，绿色环保，无污染。

Description

一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板及其制备方法
技术领域
本发明属于装修材料的技术领域。更具体地，涉及一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板及其制备方法。
背景技术
木塑，即木塑复合材料，是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶黏剂，与超过35％-70％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注塑成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。
传统的墙面装修不仅费时、费力，而且会释放出甲醛及其他挥发性有机物，损害人们的健康。随着人们环保意识的增强，木塑快装墙板应运而生，木塑快装墙板具有省时省力，无污染，即装即住等优点，但是其生产成本及售价较高，普通消费者无法承受高昂的装修成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提供一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板。
本发明的第二个目的在于提供了一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板，包括以下重量份数的原料：热塑性材料50-100份；植物纤维粉：20-50份；重质碳酸钙90-110份；增塑调节剂5-10份；环保稳定剂2-7份；加工助剂2-8份；发泡剂0.5-2份；润滑剂1-3份。
进一步，一种利用重质碳酸钙生产木塑快装墙板，还包括改性阻燃剂5-10份。
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板，包括以下重量份数的原料：热塑性材料75份；植物纤维粉45份；重质碳酸钙100份；增塑调节剂8份；环保稳定剂6份；加工助剂4份；发泡剂1.6份；润滑剂2.3份；改性阻燃剂8份。
进一步，所述改性阻燃剂为硅氧烷改性的聚磷酸铵(APP)、磷杂菲化合物(DOPO)改性的铝镁化合物或十六烷基三甲基溴化铵改性纳米蒙脱土(OMMT)。
进一步，所述热塑性材料为废旧的PVC、PE、ABS或PC树脂粉；优选地，所述热塑性材料为PVC树脂粉。
进一步，所述植物纤维粉为秸秆或林业剩余物经过干燥、粉碎得到的含水率＜5％的粉末。本发明植物纤维粉的含水率＜5％，这是由于如果植物纤维粉的含水率太高，在制备过程中为了控制木塑快装墙板的含水率，必然会升高温度或延长加热时间，但是在制备过程中升高温度或延长加热时间又会引起助剂的挥发，从而导致助剂含量减少，进而影响木塑快装墙板的综合性能。
进一步，所述植物纤维粉的粒径为80-100目。这是由于植物纤维粉如果粒径太大，则会造成混合过程中植物纤维纤维粉分散不均匀，进而影响制备的木塑快装墙板的综合性能；但是粒径太小又会增加生产成本，不能使资源得到合理的分配。
进一步，所述的增塑调节剂为邻苯二甲酸酯类和/或己二酸；所述环保稳定剂为钙锌稳定剂和/或有机锡稳定剂；所述加工助剂为二辛脂和/或苯乙烯；所述发泡剂为偶氮酰胺和/或小苏打；所述润滑剂为硬脂酸。
进一步，所述重质碳酸钙的粒径为800-1500目；这是由于重质碳酸钙如果粒径太大，则会造成混合过程中重质碳酸钙分散不均匀，进而影响制备的木塑快装墙板的综合性能；但是粒径太小又会增加生产成本，不能使资源得到合理的分配。
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板的制备方法，包括如下步骤：
1)将重质碳酸钙和润滑剂送入混料机混合并搅拌加热至60-70℃，结束反应得第一混合物；
2)将热塑性材料、植物纤维粉、增塑调节剂、环保稳定剂、加工助剂、发泡剂和改性阻燃剂送入混料机并与所述第一混合物混合并搅拌加热至100-130℃，结束反应得第二混合物；将所述第二混合物冷却至40-70℃后放入料筒；
3)将冷却后的第二混合物放入挤出机中并加热至120-210℃，然后挤出；所述挤出机机筒温度135-190℃，模具温度130-220℃，主机转速10-35r/min,喂料转速10-32r/min；
4)挤出后经模具成型、冷却定型、牵引，切割；
5)挤出成型的产品经转印、UV和开槽，得产品。
进一步，所述混料机的转速为1400r/min。
进一步，步骤2)还可以按以下步骤进行：将热塑性材料、植物纤维粉、增塑调节剂、环保稳定剂、加工助剂、发泡剂和改性阻燃剂送入混料机并与所述第一混合物混合并搅拌加热至100-130℃，结束反应得含水率为0.5％的第二混合物；将所述第二混合物冷却至40-70℃后放入料筒。
进一步，本发明将重质碳酸钙和润滑剂送入混料机混合并搅拌加热至60-70℃，结束反应得第一混合物；一方面是为了改变重质碳酸钙的极性，使其与热塑性材料能够更好地融合；另一方面，在60-70℃条件下润滑剂呈熔融状态，能够使润滑剂均匀地包裹在重质碳酸钙的表面；进而使得制备的木塑快装墙板整体的硬度具有均一性，硬度提高10％，热变形温度提高7％，尺寸变化率降低30％。
进一步，本发明从开始加料到最终制得产品所需的时间为15-18min。
进一步，本发明将热塑性材料、植物纤维粉、增塑调节剂、环保稳定剂、加工助剂和发泡剂送入混料机并与所述第一混合物混合并搅拌加热至100-130℃，结束反应得含水率为0.5％的第二混合物；一方面，在100-130℃条件下第二混合物能够完全溶融；有利于第二混合物中热塑性材料与其他混合物发生融合反应，从而有利于木塑快装墙板热变形温度的提高以及尺寸变化率的降低；另一方面，在该温度下搅拌可以去除第二混合物中的水分，使其水分控制在＜0.5％；从而提高了木塑快装墙板强度的提高。
本发明将传统的阻燃剂进行化学改性后和其他组分进行复配制得木塑复合材料，该木塑快装墙板取得了较好阻燃效果，避免了卤系阻燃剂、铅盐等有害的添加剂的使用，绿色环保。
本发明采用硅氧烷通过溶胶凝胶法改性聚磷酸铵，不仅可以解决聚磷酸铵耐水性差的缺点，而且能促进聚磷酸铵与基体的界面作用。硅氧烷改性的聚磷酸铵主要是采用正硅酸乙酯水解生成原硅酸，然后聚合生成聚硅氧烷包覆在聚磷酸铵表面，完成对聚磷酸铵的包覆改性，由于SiO2与聚磷酸铵协同作用的存在，可以在改善聚磷酸铵耐水性能的同时提高聚磷酸铵的阻燃性能。改性后的聚磷酸铵在火焰温度下膨胀起泡，在被覆盖基材上，受热脱水生成聚磷酸，使有机物表面脱水生成碳化膜，并产生大量的不燃气体，形成厚厚的泡沫绝热层，对基材起到绝热，隔绝空气而达到阻燃目的。
磷杂菲化合物改性的铝镁化合物，主要是通过将磷杂菲化合物分子链缠绕在铝镁化合物表面，增强其与体系的相容性，降低铝镁化合物与聚合物间的界面能，增进铝镁化合物在混合原料中的分散，同时赋予木塑快装墙板以优异的力学和阻燃性能。
采用十六烷基三甲基溴化铵改性纳米蒙脱土，使纳米蒙脱土在制备木塑快装墙板加工过程中尽可能的实现剥离和插层。纳米蒙脱土通过剥离和插层，增强其与热塑性材料的作用力，使木塑快装墙板在燃烧时，表面形成一种致密的阻隔碳层，这种碳层结构能够减少燃烧热向未燃烧部分反馈以及分解产物向火焰区域的扩散，抑制了挥发物产生的速率，起到了良好的隔热和搁质作用，从而延缓了木塑快装墙板的燃烧，具有良好的阻燃效果。
本发明的有益效果如下：
1、与现有技术中木塑快装墙板相比，本发明木塑快装墙板的配方中以重质碳酸钙为主要原料，不仅降低了制备木塑快装墙板的综合成本，而且制得木塑快装墙板的硬度提高了10％，热变形温度提高了7％，尺寸变化率降低了30％。
2、本发明木塑快装墙板的配方中由于添加了改性阻燃剂，在添加少量改性阻燃剂的情况下，木塑快装墙板的阻燃性能大大提升；而且没有添加任何卤系阻燃剂、铅盐等有害的添加剂，绿色环保，无污染。
3、采用本发明的方法制备木塑快装墙板，不仅工艺简单，原料便宜；而且制得的木塑快装墙板具有榫卯结构，安装快速、简单，安装过程中无需使用钉、胶固定，环保无污染，真正实现即装即住的特点。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板，包括以下重量份数的原料：PVC树脂粉50份；含水率为＜5％粒径为100目的植物纤维粉：20份；粒径为1000目的重质碳酸钙90份；己二酸10份；钙锌稳定剂5份；二辛脂4份；小苏打2份；硬脂酸1份。
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将重质碳酸钙和硬脂酸送入转速为1400r/min混料机混合并搅拌加热至60-70℃，使重质碳酸钙得到活化，硬脂酸均匀地包裹在重质碳酸钙的表面；结束反应得第一混合物；
步骤二：将PVC树脂粉、植物纤维粉、己二酸、钙锌稳定剂、二辛脂和小苏打送入混料机并与第一混合物混合并搅拌加热至100-110℃，使PVC树脂粉和其他混合物发生充分融合，结束反应得含水率为0.5％的第二混合物；将第二混合物冷却至50-60℃后放入料筒；
步骤三：将冷却后的第二混合物放入挤出机中并加热至120-210℃，然后挤出；挤出后经模具成型、冷却定型、牵引，切割；然后经转印、UV和开槽，得产品；其中，挤出机机筒温度135-190℃，模具温度130-220℃，主机转速10-35r/min,喂料转速10-32r/min。
实施例2
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板，包括以下重量份数的原料：PVC树脂粉50份；含水率为＜5％粒径为100目的植物纤维粉：20份；粒径为1000目的重质碳酸钙90份；己二酸10份；钙锌稳定剂5份；二辛脂4份；小苏打2份；硬脂酸1份；磷杂菲化合物(DOPO)改性的铝镁化合物5份。
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将重质碳酸钙和硬脂酸送入转速为1400r/min混料机混合并搅拌加热至60-70℃，使重质碳酸钙得到活化，硬脂酸均匀地包裹在重质碳酸钙的表面；结束反应得第一混合物；
步骤二：将PVC树脂粉、植物纤维粉、己二酸、钙锌稳定剂、二辛脂、小苏打和磷杂菲化合物(DOPO)改性的铝镁化合物送入混料机并与第一混合物混合并搅拌加热至125-130℃，使PVC树脂粉和其他混合物发生充分融合，结束反应得含水率为0.5％的第二混合物；将第二混合物冷却至50-60℃后放入料筒；
步骤三：将冷却后的第二混合物放入挤出机中并加热至120-210℃，然后挤出；挤出后经模具成型、冷却定型、牵引，切割；然后经转印、UV和开槽，得产品；其中，挤出机机筒温度135-190℃，模具温度130-220℃，主机转速10-35r/min,喂料转速10-32r/min。
实施例3
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板，包括以下重量份数的原料：PVC树脂粉75份；含水率为＜5％粒径为100目的植物纤维粉45份；粒径为1000目的重质碳酸钙100份；邻苯二甲酸酯类8份；钙锌稳定剂6份；苯乙烯4份；偶氮酰胺1.6份；硬脂酸2.3份。
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将重质碳酸钙和硬脂酸送入转速为1400r/min混料机混合并搅拌加热至60-70℃，使重质碳酸钙得到活化，硬脂酸均匀地包裹在重质碳酸钙的表面；结束反应得第一混合物；
步骤二：将PVC树脂粉、植物纤维粉、邻苯二甲酸酯类、钙锌稳定剂、苯乙烯和偶氮酰胺送入混料机并与第一混合物混合并搅拌加热至120-130℃，使PVC树脂粉和其他混合物发生充分融合，结束反应得含水率为0.4％的第二混合物；将第二混合物冷却至50-60℃后放入料筒；
步骤三：将冷却后的第二混合物放入挤出机中并加热至120-210℃，然后挤出；挤出后经模具成型、冷却定型、牵引，切割；然后经转印、UV和开槽，得产品；其中，挤出机机筒温度135-190℃，模具温度130-220℃，主机转速10-35r/min,喂料转速10-32r/min。
实施例4
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板，包括以下重量份数的原料：PVC树脂粉75份；含水率为＜5％粒径为100目的植物纤维粉45份；粒径为1000目的重质碳酸钙100份；邻苯二甲酸酯类8份；钙锌稳定剂6份；苯乙烯4份；偶氮酰胺1.6份；硬脂酸2.3份；硅氧烷改性的聚磷酸铵(APP)8份。
一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将重质碳酸钙和硬脂酸送入转速为1400r/min混料机混合并搅拌加热至60-70℃，使重质碳酸钙得到活化，硬脂酸均匀地包裹在重质碳酸钙的表面；结束反应得第一混合物；
步骤二：将PVC树脂粉、植物纤维粉、邻苯二甲酸酯类、钙锌稳定剂、苯乙烯、偶氮酰胺和硅氧烷改性的聚磷酸铵(APP)送入混料机并与第一混合物混合并搅拌加热至120-130℃，使PVC树脂粉和其他混合物发生充分融合，结束反应得含水率为0.4％的第二混合物；将第二混合物冷却至50-60℃后放入料筒；
步骤三：将冷却后的第二混合物放入挤出机中并加热至120-210℃，然后挤出；挤出后经模具成型、冷却定型、牵引，切割；然后经转印、UV和开槽，得产品；其中，挤出机机筒温度135-190℃，模具温度130-220℃，主机转速10-35r/min,喂料转速10-32r/min。
对比例
一种实心木塑快装墙板，包括下列重量份的原料：PVC树脂粉80-120份、木粉15-25份、糠粉10-15份、玉米秸秆5-10份、重质碳酸钙50-80份、轻质碳酸钙50-100份、增塑调节剂4-10份、环保稳定剂2-6份、加工助剂3-6份、发泡剂0.5-3份、润滑剂1-3份、偶联剂0.5-2份。
所述的实心木塑快装墙板的生产工艺，包括以下步骤：(1)按照重量份称取各原料；(2)粉碎；(3)活化；(4)制备加工助剂；(5)混料，加热；(6)加入挤出机；(7)挤出后经模具成型、冷却定型、牵引，切割；(8)经热转印，UV，开槽，获得产品。
该方法的原料便宜、工艺简单，制得的实心木塑快装墙板具有抗菌性、抗老化性和抗蠕变性，质量稳定。
实施例5
采用中国标准GB/T24137-2009，由国家装饰材料检验中心对本发明实施例1至4以及对比例的木塑快装墙板的理化性能进行检测，检测结果如表1所示：
实施例1至4制备木塑快装墙板的理化性能
由表1可知，由实施例3和实施例4可知，本发明的配方中添加了阻燃剂，阻燃剂和其他组分配合作用不仅使得本发明制备的木塑快装墙板具有阻燃性，而且其他力学性能也得到了相应的改善。比较实施例2和实施例4，可知，实施例4配方制备的木塑快装墙板硬度和热变形温度均提高了，且其他性能也由于实施例2配方制备的木塑快装墙板；相对于现有技术中的木塑快装墙板，本发明实施例4配方制备的木塑快装墙板硬度提高了10％，热变形温度提高了7％，尺寸变化率降低了30％；由于采用本发明实施例4配方制得的木塑快装墙板的综合性能最优，因此实施例4的配方为最佳配方。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板，其特征在于，包括以下重量份数的原料：热塑性材料50-100份；植物纤维粉：20-50份；重质碳酸钙90-110份；增塑调节剂5-10份；环保稳定剂2-7份；加工助剂2-8份；发泡剂0.5-2份；润滑剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的木塑快装墙板，其特征在于，还包括改性阻燃剂5-10份。
3.根据权利要求2所述的木塑快装墙板，其特征在于，包括以下重量份数的原料：热塑性材料75份；植物纤维粉45份；重质碳酸钙100份；增塑调节剂8份；环保稳定剂6份；加工助剂4份；发泡剂1.6份；润滑剂2.3份；改性阻燃剂8份。
4.根据权利要求3所述的木塑快装墙板，其特征在于，所述改性阻燃剂为硅氧烷改性的聚磷酸铵(APP)、磷杂菲化合物(DOPO)改性的铝镁化合物及十六烷基三甲基溴化铵改性纳米蒙脱土(OMMT)中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的木塑快装墙板，其特征在于，所述热塑性材料为废旧的PVC、PE、ABS或PC树脂粉；优选地，所述热塑性材料为PVC树脂粉。
6.根据权利要求3所述的木塑快装墙板，其特征在于，所述植物纤维粉为秸秆或林业剩余物经过干燥、粉碎得到的含水率为＜5％的粉末；所述植物纤维粉的粒径为80-100目。
7.根据权利要求3所述的木塑快装墙板，其特征在于，所述的增塑调节剂为邻苯二甲酸酯类和/或己二酸；所述环保稳定剂为钙锌稳定剂和/或有机锡稳定剂；所述加工助剂为二辛脂和/或苯乙烯；所述发泡剂为偶氮酰胺和/或小苏打；所述润滑剂为硬脂酸。
8.根据权利要求3所述的木塑快装墙板，其特征在于，所述重质碳酸钙的粒径为800-1500目。
9.一种如权利要求1至8任一所述利用重质碳酸钙生产的木塑快装墙板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将重质碳酸钙和润滑剂送入混料机混合并搅拌加热至60-70℃，结束反应得第一混合物；
2)将热塑性材料、植物纤维粉、增塑调节剂、环保稳定剂、加工助剂和发泡剂送入混料机并与所述第一混合物混合并搅拌加热至100-130℃，结束反应得含水率为0.5％的第二混合物；将所述第二混合物冷却至40-70℃后放入料筒；
3)将冷却后的第二混合物放入挤出机中并加热至120-210℃，然后挤出；所述挤出机机筒温度135-190℃，模具温度130-220℃，主机转速10-35r/min,喂料转速10-32r/min；
4)挤出后经模具成型、冷却定型、牵引，切割；
5)挤出成型的产品经转印、UV和开槽，得产品。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤2)还可以按以下步骤进行：将热塑性材料、植物纤维粉、增塑调节剂、环保稳定剂、加工助剂、发泡剂和改性阻燃剂送入混料机并与所述第一混合物混合并搅拌加热至100-130℃，结束反应得第二混合物；将所述第二混合物冷却至40-70℃后放入料筒。
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