CN108314862A - 一种高强度轻质木塑门板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度轻质木塑门板及其制备方法，涉及木塑材料技术领域，该门板包括以下原料：PVC废旧料、古马隆树脂、橡胶木粉、竹炭粉、钙长石、氧化锌、复合增韧剂、无水乙醇、十二烷基硫酸钠、二苯基磷酸酯、对羟基苯甲酸、受阻胺光稳定剂、粘合助剂、交联剂、增塑剂和防水剂。其制备方法是通过对原料混合、挤出等步骤制得的。本发明的木塑门板制备简单方便，生产成本低廉，具有机械强度高、保温阻音、防水阻燃等优良的特性，应用广泛，使用性能及寿命大大提高。

Description

一种高强度轻质木塑门板及其制备方法
技术领域
本发明涉及木塑材料技术领域，具体涉及一种高强度轻质木塑门板及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，复合材料广泛地应用在各个行业领域。其中，木塑材料便是复合材料的一种。由于木塑兼具塑料和木材的质感两种特性，使得它成为一种性能优良并十分耐用的室内外建材；还可替代港口、码头等使用的木质构件，还可用于替代木材制作各种包装物、托盘、仓垫板等等不胜枚举，用途极为广泛。木塑板材，结合了植物纤维和塑料高分子材料的诸多优点，能大量替代木材，可有效缓解我国森林资源贫乏、木材供应紧缺的矛盾，是一种极具发展前途的低碳、绿色、可循环可再生生态木塑材料。
常规的木塑门板以锯末、塑料和轻质填料为原料，配以其他化工原料为辅料，经混合研磨挤压成木塑板，可以代替木材，现已广泛应用。但是现有的木塑门板原料成本偏高，制备工艺较为复杂，且制得的木塑门板存在密度大、强度低、韧性差等问题，难以满足市场的需求。因此，需要改善。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强度轻质木塑门板及其制备方法，该种木塑门板制备简单方便，生产成本低廉，具有机械强度高、保温阻音、防水阻燃等优良的特性。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高强度轻质木塑门板，包括以下按重量份计的原料：PVC废旧料40-50份、古马隆树脂15-25份、橡胶木粉25-35份、竹炭粉10-20份、钙长石25-35份、氧化锌4-6份、复合增韧剂8-12份、无水乙醇100-120份、十二烷基硫酸钠3-5份、二苯基磷酸酯1-1.5份、对羟基苯甲酸1-1.5份、受阻胺光稳定剂1-2份、粘合助剂4-8份、交联剂1-3份、增塑剂2-4份和防水剂1-3份；
上述的复合增韧剂通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份称取以下成分：海泡石绒4-5份、苎麻纤维4-5份和聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯10-15份；
步骤2：将海泡石绒和苎麻纤维混合，共同通过短切机剪切制成2-4mm的短切纤维，再放入质量浓度为6-8％的过氧化氢溶液中浸泡60-70min后取出，洗涤至中性后，再放入质量浓度为10-20％的氢氧化钠溶液中浸泡，并协同搅拌30-40min；
步骤3：将步骤2处理后的短切纤维取出，洗涤至中性，烘干后置于聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯中，在温度为55-65℃条件下搅拌20-30min，随后静置4-5h，用时取出即可。
进一步地，上述的木塑门板包括以下按重量份计的原料：PVC废旧料45份、古马隆树脂20份、橡胶木粉30份、竹炭粉15份、钙长石30份、氧化锌5份、复合增韧剂10份、无水乙醇110份、十二烷基硫酸钠4份、二苯基磷酸酯1.25份、对羟基苯甲酸1.25份、受阻胺光稳定剂1.5份、粘合助剂6份、交联剂2份、增塑剂3份和防水剂2份。
进一步地，上述的复合增韧剂通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份称取以下成分：海泡石绒4.5份、苎麻纤维4.5份和聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯12份；
步骤2：将海泡石绒和苎麻纤维混合，共同通过短切机剪切制成3mm的短切纤维，再放入质量浓度为7％的过氧化氢溶液中浸泡65min后取出，洗涤至中性后，再放入质量浓度为15％的氢氧化钠溶液中浸泡，并协同搅拌35min；
步骤3：将步骤2处理后的短切纤维取出，洗涤至中性，烘干后置于聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯中，在温度为60℃条件下搅拌25min，随后静置4.5h，用时取出即可。
进一步地，上述的粘合助剂制备方法如下：取聚乙烯醇加入其1/2质量的水，并于温度为95-97℃条件下搅拌20-30min，空冷至70-80℃后再加入相当于聚乙烯醇质量20-30％的聚丙烯酰胺和10-15％的丙烯酸于转速为200-300r/min条件下搅拌80-100min即得。
优选地，上述的交联剂采用三羟甲基丙烷、间苯二甲胺或钛酸四正丁酯中的任一种
优选地，上述的增塑剂采用邻苯二甲酸二辛酯或氯化石蜡中的任一种。
优选地，上述的防水剂采用硅烷防水剂、无机铝盐防水剂或高级脂肪酸防水剂中的任一种。
上述的一种高强度轻质木塑门板的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取所需原料；
(2)PVC废旧料预处理：将PVC废旧料加热至80-90℃，再边搅拌边加入无水乙醇至PVC废旧料溶解，搅拌转速为80-100r/min，再将竹炭粉和氧化锌加入到上述溶解液中继续搅拌10-15min，之后利用超声波分散处理60-70min形成混合溶液，随后蒸干、固化、粉碎成粉备用；
(3)钙长石的处理：将原料钙长石球磨至细度为40-50μm的长石粉，置于焙烧炉中焙烧处理35-45min，焙烧温度为300-320℃；
(4)混料：先将步骤(2)制得PVC粉料与步骤(3)得到的钙长石粉、古马隆树脂、橡胶木粉、复合增韧剂、十二烷基硫酸钠以及增塑剂输送至混合机中混炼30-40min，再将剩余其它原料加入到混合机中继续混炼3-4h，其中，混合机的工作温度为105-125℃；
(5)挤出：将步骤(4)得到的物料输送至主机转速为20-30r/pm双螺杆挤出机中进行门板挤出成型，随后经修边、雕刻、转印、烤漆、固化即可。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的木塑门板制备简单方便，回收PVC废旧料加工制成原料的一部分，大大降低了生产成本，且板材成型速度快，生产效率高，制备过程中无污染、无废料、无粉尘、无毒害，板材废旧弃之后，可简单加工循环利用，符合绿色环保的要求；产品一致性好，质量轻，运输方便；
(2)本发明的木塑门板表面硬度高，耐磨、耐刮擦，不易划伤受损，表面光滑、完整性好，且板材具有防水抗冻性能好，耐高温阻燃系数高的特点，应用广泛，耐候、耐老化，使用寿命长；
(3)本发明的木塑门板制备过程中，材料分散均匀，发泡稳定高效，形成的闭合孔状骨架完整精细，大大加强了木塑门板的机械强度，使其具有优良的抗压、弯曲强度以及抗冲击性韧性，同时，也提高了产品的保温隔音性能，实现了降噪节能的目的；
(4)本发明的木塑门板具有优异的化学稳定性，耐腐蚀，抑霉抗菌防蛀，结构完整牢固，不会出现变形、开裂、粉化及泥化等产品质量不良的现象，显著提高了该种木塑复合材料的使用性能及寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种高强度轻质木塑门板，称取以下原料：PVC废旧料40kg、古马隆树脂15kg、橡胶木粉25kg、竹炭粉10kg、钙长石25kg、氧化锌4kg、复合增韧剂8kg、无水乙醇100kg、十二烷基硫酸钠3kg、二苯基磷酸酯1kg、对羟基苯甲酸1kg、受阻胺光稳定剂1kg、粘合助剂4kg、交联剂：三羟甲基丙烷1kg、增塑剂：邻苯二甲酸二辛酯2kg和硅烷防水剂1kg；
复合增韧剂的制备：
步骤1：称取以下成分：海泡石绒4kg、苎麻纤维4kg和聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯10kg；
步骤2：将海泡石绒和苎麻纤维混合，共同通过短切机剪切制成2mm的短切纤维，再放入质量浓度为6％的过氧化氢溶液中浸泡70min后取出，洗涤至中性后，再放入质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中浸泡，并协同搅拌40min；
步骤3：将步骤2处理后的短切纤维取出，洗涤至中性，烘干后置于聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯中，在温度为55℃条件下搅拌30min，随后静置4h，用时取出即可。
粘合助剂的制备：取聚乙烯醇2.24kg，加入1.12kg的去离子水，并于温度为95℃条件下搅拌30min，空冷至70℃后再加入0.448kg的聚丙烯酰胺和0.224kg的丙烯酸于转速为200r/min条件下搅拌100min即得。
上述的一种高强度轻质木塑门板的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)PVC废旧料预处理：将PVC废旧料加热至80℃，再边搅拌边加入无水乙醇至PVC废旧料溶解，搅拌转速为100r/min，再将竹炭粉和氧化锌加入到上述溶解液中继续搅拌10min，之后利用超声波分散处理60min形成混合溶液，随后蒸干、固化、粉碎成粉备用；
(2)钙长石的处理：将原料钙长石球磨至细度为40μm的长石粉，置于焙烧炉中焙烧处理35min，焙烧温度为320℃；
(3)混料：先将步骤(1)制得PVC粉料与步骤(2)得到的钙长石粉、古马隆树脂、橡胶木粉、复合增韧剂、十二烷基硫酸钠以及增塑剂输送至混合机中混炼30min，再将剩余其它原料加入到混合机中继续混炼3h，其中，混合机的工作温度为125℃；
(4)挤出：将步骤(3)得到的物料输送至主机转速为20r/pm双螺杆挤出机中进行门板挤出成型，随后经修边、雕刻、转印、烤漆、固化即制得本发明的高强度轻质木塑门板。
实施例2
一种高强度轻质木塑门板，称取以下原料：PVC废旧料45kg、古马隆树脂20kg、橡胶木粉30kg、竹炭粉15kg、钙长石30kg、氧化锌5kg、复合增韧剂10kg、无水乙醇110kg、十二烷基硫酸钠4kg、二苯基磷酸酯1.25kg、对羟基苯甲酸1.25kg、受阻胺光稳定剂1.5kg、粘合助剂6kg、交联剂：钛酸四正丁酯2kg、增塑剂：氯化石蜡3kg和高级脂肪酸防水剂2kg；
复合增韧剂的制备：
步骤1：称取以下成分：海泡石绒4.5kg、苎麻纤维4.5kg和聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯12kg；
步骤2：将海泡石绒和苎麻纤维混合，共同通过短切机剪切制成3mm的短切纤维，再放入质量浓度为7％的过氧化氢溶液中浸泡65min后取出，洗涤至中性后，再放入质量浓度为15％的氢氧化钠溶液中浸泡，并协同搅拌35min；
步骤3：将步骤2处理后的短切纤维取出，洗涤至中性，烘干后置于聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯中，在温度为60℃条件下搅拌25min，随后静置4.5h，用时取出即可。
粘合助剂的制备：取3.2kg的聚乙烯醇，加入1.6kg去离子水，并于温度为96℃条件下搅拌25min，空冷至75℃后再加入0.8kg的聚丙烯酰胺和0.384kg的丙烯酸于转速为250r/min条件下搅拌90min即得。
上述的一种高强度轻质木塑门板的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)PVC废旧料预处理：将PVC废旧料加热至85℃，再边搅拌边加入无水乙醇至PVC废旧料溶解，搅拌转速为90r/min，再将竹炭粉和氧化锌加入到上述溶解液中继续搅拌12min，之后利用超声波分散处理65min形成混合溶液，随后蒸干、固化、粉碎成粉备用；
(2)钙长石的处理：将原料钙长石球磨至细度为45μm的长石粉，置于焙烧炉中焙烧处理40min，焙烧温度为310℃；
(3)混料：先将步骤(1)制得PVC粉料与步骤(2)得到的钙长石粉、古马隆树脂、橡胶木粉、复合增韧剂、十二烷基硫酸钠以及增塑剂输送至混合机中混炼35min，再将剩余其它原料加入到混合机中继续混炼3.5h，其中，混合机的工作温度为115℃；
(4)挤出：将步骤(3)得到的物料输送至主机转速为25r/pm双螺杆挤出机中进行门板挤出成型，随后经修边、雕刻、转印、烤漆、固化即制得本发明的高强度轻质木塑门板。
实施例3
一种高强度轻质木塑门板，称取以下原料：PVC废旧料50kg、古马隆树脂25kg、橡胶木粉35kg、竹炭粉20kg、钙长石35kg、氧化锌6kg、复合增韧剂12kg、无水乙醇120kg、十二烷基硫酸钠5kg、二苯基磷酸酯1.5kg、对羟基苯甲酸1.5kg、受阻胺光稳定剂2kg、粘合助剂8kg、交联剂：间苯二甲胺3kg、增塑剂：邻苯二甲酸二辛酯4kg和无机铝盐防水剂3kg；
复合增韧剂的制备：
步骤1：称取以下成分：海泡石绒5kg、苎麻纤维5kg和聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯15kg；
步骤2：将海泡石绒和苎麻纤维混合，共同通过短切机剪切制成4mm的短切纤维，再放入质量浓度为8％的过氧化氢溶液中浸泡60min后取出，洗涤至中性后，再放入质量浓度为20％的氢氧化钠溶液中浸泡，并协同搅拌30min；
步骤3：将步骤2处理后的短切纤维取出，洗涤至中性，烘干后置于聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯中，在温度为65℃条件下搅拌20min，随后静置5h，用时取出即可。
粘合助剂的制备：取聚乙烯醇4.1kg，加入去离子水2.05kg，并于温度为97℃条件下搅拌20min，空冷至80℃后再加入1.23kg的聚丙烯酰胺和0.615kg的丙烯酸于转速为300r/min条件下搅拌80min即得。
上述的一种高强度轻质木塑门板的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)PVC废旧料预处理：将PVC废旧料加热至90℃，再边搅拌边加入无水乙醇至PVC废旧料溶解，搅拌转速为80r/min，再将竹炭粉和氧化锌加入到上述溶解液中继续搅拌15min，之后利用超声波分散处理60min形成混合溶液，随后蒸干、固化、粉碎成粉备用；
(2)钙长石的处理：将原料钙长石球磨至细度为50μm的长石粉，置于焙烧炉中焙烧处理45min，焙烧温度为300℃；
(3)混料：先将步骤(1)制得PVC粉料与步骤(2)得到的钙长石粉、古马隆树脂、橡胶木粉、复合增韧剂、十二烷基硫酸钠以及增塑剂输送至混合机中混炼40min，再将剩余其它原料加入到混合机中继续混炼4h，其中，混合机的工作温度为105℃；
(4)挤出：将步骤(3)得到的物料输送至主机转速为30r/pm双螺杆挤出机中进行门板挤出成型，随后经修边、雕刻、转印、烤漆、固化即制得本发明的高强度轻质木塑门板。
性能检测
对上述实施例1-3制得的木塑门板进行以下性能检测，与对比例4(市售木塑门板)进行对比，结果见下表1所示；
对比例4：该种木塑门板生产原料按重量百分比包括：PVC树脂30-40％、木粉15-25％、木质纤维素10-20％、活性碳酸钙15-25％、发泡剂2-5％、稳定剂1-3％、功能助剂2-4％、增强助剂6-10％；其制备方法是将原料输送至混料机中，在温度为110-120℃条件混合2-3h，之后经挤出机挤出成型，挤出机螺杆转速为20-30r/min，料筒和机头温度为140-160℃。
表1
由上表1可知，本发明的高强度轻质木塑门板各项指标优异，可满足实际应用和生产；而实施例2相比实施例1、3的各项指标可以看出，实施例2的各项指标明显较高，说明实施例2的配方用量及制备方法为最佳方案。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度轻质木塑门板，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：PVC废旧料40-50份、古马隆树脂15-25份、橡胶木粉25-35份、竹炭粉10-20份、钙长石25-35份、氧化锌4-6份、复合增韧剂8-12份、无水乙醇100-120份、十二烷基硫酸钠3-5份、二苯基磷酸酯1-1.5份、对羟基苯甲酸1-1.5份、受阻胺光稳定剂1-2份、粘合助剂4-8份、交联剂1-3份、增塑剂2-4份和防水剂1-3份；
所述复合增韧剂通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份称取以下成分：海泡石绒4-5份、苎麻纤维4-5份和聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯10-15份；
步骤2：将海泡石绒和苎麻纤维混合，共同通过短切机剪切制成2-4mm的短切纤维，再放入质量浓度为6-8％的过氧化氢溶液中浸泡60-70min后取出，洗涤至中性后，再放入质量浓度为10-20％的氢氧化钠溶液中浸泡，并协同搅拌30-40min；
步骤3：将步骤2处理后的短切纤维取出，洗涤至中性，烘干后置于聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯中，在温度为55-65℃条件下搅拌20-30min，随后静置4-5h，用时取出即可。
2.根据权利要求1所述的一种高强度轻质木塑门板，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：PVC废旧料45份、古马隆树脂20份、橡胶木粉30份、竹炭粉15份、钙长石30份、氧化锌5份、复合增韧剂10份、无水乙醇110份、十二烷基硫酸钠4份、二苯基磷酸酯1.25份、对羟基苯甲酸1.25份、受阻胺光稳定剂1.5份、粘合助剂6份、交联剂2份、增塑剂3份和防水剂2份。
3.根据权利要求1所述的一种高强度轻质木塑门板，其特征在于，所述复合增韧剂通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份称取以下成分：海泡石绒4.5份、苎麻纤维4.5份和聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯12份；
步骤2：将海泡石绒和苎麻纤维混合，共同通过短切机剪切制成3mm的短切纤维，再放入质量浓度为7％的过氧化氢溶液中浸泡65min后取出，洗涤至中性后，再放入质量浓度为15％的氢氧化钠溶液中浸泡，并协同搅拌35min；
步骤3：将步骤2处理后的短切纤维取出，洗涤至中性，烘干后置于聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯中，在温度为60℃条件下搅拌25min，随后静置4.5h，用时取出即可。
4.根据权利要求1所述的一种高强度轻质木塑门板，其特征在于，所述粘合助剂制备方法如下：取聚乙烯醇加入其1/2质量的水，并于温度为95-97℃条件下搅拌20-30min，空冷至70-80℃后再加入相当于聚乙烯醇质量20-30％的聚丙烯酰胺和10-15％的丙烯酸于转速为200-300r/min条件下搅拌80-100min即得。
5.根据权利要求1所述的一种高强度轻质木塑门板，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷、间苯二甲胺或钛酸四正丁酯中的任一种。
6.根据权利要求1所述的一种高强度轻质木塑门板，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或氯化石蜡中的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种高强度轻质木塑门板，其特征在于，所述防水剂为硅烷防水剂、无机铝盐防水剂或高级脂肪酸防水剂中的任一种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的高强度轻质木塑门板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所述重量份配比称取所需原料；
(2)PVC废旧料预处理：将PVC废旧料加热至80-90℃，再边搅拌边加入无水乙醇至PVC废旧料溶解，搅拌转速为80-100r/min，再将竹炭粉和氧化锌加入到上述溶解液中继续搅拌10-15min，之后利用超声波分散处理60-70min形成混合溶液，随后蒸干、固化、粉碎成粉备用；
(3)钙长石的处理：将原料钙长石球磨至细度为40-50μm的长石粉，置于焙烧炉中焙烧处理35-45min，焙烧温度为300-320℃；
(4)混料：先将步骤(2)制得PVC粉料与步骤(3)得到的钙长石粉、古马隆树脂、橡胶木粉、复合增韧剂、十二烷基硫酸钠以及增塑剂输送至混合机中混炼30-40min，再将剩余其它原料加入到混合机中继续混炼3-4h，其中，混合机的工作温度为105-125℃；
(5)挤出：将步骤(4)得到的物料输送至主机转速为20-30r/pm双螺杆挤出机中进行门板挤出成型，随后经修边、雕刻、转印、烤漆、固化即可。
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CN113666669A (zh) * 2021-08-05 2021-11-19 江苏从一家居股份有限公司 一种防火耐用纤维复合门板及制备方法

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