CN108752717A - 一种卫浴用木质复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卫浴用木质复合材料及其制备方法，属于装饰材料技术领域。本发明利用复合偶联剂浸润白炭黑和色料，利用纳米白炭黑独特的三维硅石结构、粒径小与庞大的比表面积、表现出极强的活性，对色素粒子的吸附作用很强，紧紧包裹在色素粒子的表面，形成屏蔽作用，大大降低了因紫外线的照射而造成的色素衰减，延缓了核层部分的突发性光氧降解，阻止了这种生色基团的过量产生，使得材料光氧降解缓慢，所以没有出现这种明显的暗色变化，改善复合材料的颜色，使其满足卫浴室内环境的要求，与室内整体环境协调。

Description

一种卫浴用木质复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种卫浴用木质复合材料及其制备方法，属于装饰材料技术领域。
背景技术
随着国家经济建设的不断发展和人民生活水平的同益提高，木材资源供不应求的矛盾也同趋严重。自从国家实施天然林保护工程以后，大力营造人工林已成为解决我国木材供需矛盾的重要途径。如何合理有效地利用人工林资源、发挥其巨大潜力将成为林业科研人员的重点课题。人工林速生材具有分布范围广、适应性强、生长周期短等特点，一般在10年左右即可成材，因而材质较疏松，颜色不匀；加之某些人工林木材在贮存、加工过程中易产生变色等，使其在建筑、装饰装修、家具、人造板加工等方面的应用受到限制，将人工林木材通过染色加工，模拟珍贵树种木材或按设计要求进行色彩仿真、图案设计制成新型木质复合材料并将其用于建筑和家具生产，可明显提高人工林木材的装饰性和附加值，实现劣材优用。
同时，随着经济的发展和人们生活水平的提高，卫浴间己成为室内装饰装修的重点，卫浴间环境质量的好与坏直接影响着生活品味和情调。因此，采用传统装饰材料的装修手法，不仅影响了室内整体的中式风格效果，而且也不适应现代人们对自己居住的环境需要。于是装饰材料市场上出现了只是用于卫浴中的洗漱间家具，但物理与化学性能均满足不了卫浴室内环境的要求，且造型、颜色单一，不能满足设计要求，与室内整体环境也不协调。所以将新型木质复合材料作为卫浴室内的家具及装饰装修用材，一方面能提高卫浴居室装饰性和室内木材的比率，满足人们对木质材料的喜好、需求；另一方面，以卫浴室内用材为契机，扩大木质材料的应用领域，如将其作为户外用材、工程用材、特殊用材等。
因此，新型木质复合材料的应用技术研究，是人工林速生材高效高附加值利用的重要途径，产品可代替珍贵树种优质材使用，同时使木质材料适应卫浴室内的境要求，丰富了卫浴室内装饰装修用材料的种类，也是卫浴室内的一场革命，应用前景十分广阔，对于保护天然林资源和促进人工林、速生林的发展，推动木材加工行业的技术进步，填补国内该项技术产品的空白以及增加社会就业等，具有显著的社会效益、经济效益和生态效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对人工林速生材材质较疏松，颜色不匀;加之某些人工林木材在贮存、加工过程中易产生变色，物理与化学性能均满足不了卫浴室内环境的要求，且造型、颜色单一，不能满足设计要求，与室内整体环境也不协调的问题，提供了一种卫浴用木质复合材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
该复合材料由三层材料组成，从上至下依次为壳层、中层、芯层。
所述壳层材料中物料重量份为60～80份聚乙烯树脂，2～3份复合填料，0.1～0.2份抗氧剂，0.2～0.3份硬脂酸，0.2～0.3份聚乙烯蜡，0.1～0.2份紫外吸收剂。
所述复合填料为为2～3重量份纳米白炭黑，1～2重量份色料，加入20～40重量份复合偶联剂醇解液中，在40～60℃下搅拌1～2h后过滤干燥制得。
所述中层材料为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或多种。
所述芯层中物料重量份为250～300份聚乙烯树脂，400～500份速生林木粉，20～30份碳酸钙，2～3份抗氧剂，3～4份壳聚糖，1～2份硬脂酸，0.2～0.3份聚乙烯蜡，1～2份改性硫酸钙晶须，1～2份复合偶联剂醇解液。
所述改性硫酸钙晶须为硫酸钙晶须浸泡在复合偶联剂醇解液中，在40～60℃下搅拌1～2h后过滤干燥制得。
所述硫酸钙晶须与复合偶联剂醇解液的质量比为1：10～1：40。
所述复合偶联剂醇解液为1～2重量份硅烷偶联剂KH-550，1～2重量份钛酸酯偶联剂TCA201，加入40～60重量份无水乙醇中，在40～60℃下搅拌1～2h制得。
所述的一种卫浴用木质复合材料，具体步骤为：
（1）取硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂TCA201加入无水乙醇中，在40～60℃下以300～400r/min搅拌1～2h，得复合偶联剂醇解液；
（2）取硫酸钙晶须加入复合偶联剂醇解液中，在40～60℃下搅拌1～2h，过滤干燥得改性硫酸钙晶须；
（3）按配方取芯层材料加入高速混料机中，高速搅拌至温度为100～120℃，保温搅拌5～10min后冷却至40～50℃，再喷洒复合偶联剂醇解液，继续搅拌10～15min后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度190～210℃，螺杆转速80～120r/min，得芯层粒料；
（4）按配方取壳层材料加入高速混料机中混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度170～190℃，螺杆转速60～80r/min，得壳层粒料；
（5）将芯层粒料、表层粒料和热塑性树脂通过三层共挤包覆模具在锥型双螺杆挤出机挤出，芯层挤出机温度为150～180℃，中层挤出机温度为130～160℃，壳层挤出机温度为140～220℃，三层共挤模具温度为200～210℃，得卫浴用木质复合材料。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明采用硅烷、钛酸酯偶联剂改性物料，复合偶联剂的加入增强了复合材料的弯曲及拉伸强度，利用复合偶联剂分子量大、活性基团多，其活性基团与纤维表面的羟基结合，大分子长链由于静电和物理缠结作用较好地与树脂基体结合，将更好地改善树脂与填料的界面结合作用，使得硫酸钙晶须通过树脂充分填充至木粉空隙间，改善人工林速生材材质的疏松性，改善对复合材料力学性能、耐热性能、颜色的影响；
（2）本发明利用复合偶联剂浸润白炭黑和色料，利用纳米白炭黑独特的三维硅石结构、粒径小与庞大的比表面积、表现出极强的活性，对色素粒子的吸附作用很强，紧紧包裹在色素粒子的表面，形成屏蔽作用，大大降低了因紫外线的照射而造成的色素衰减，延缓了核层部分的突发性光氧降解，阻止了这种生色基团的过量产生，使得材料光氧降解缓慢，所以没有出现这种明显的暗色变化，改善复合材料的颜色，使其满足卫浴室内环境的要求，与室内整体环境协调。
具体实施方式
取1～2g硅烷偶联剂KH-550，1～2g钛酸酯偶联剂TCA201，加入40～60g无水乙醇中，在40～60℃下以300～400r/min搅拌1～2h，得复合偶联剂醇解液，取1～2g硫酸钙晶须，加入20～40g复合偶联剂醇解液中，在40～60℃下以300～400r/min搅拌1～2h，过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105～150℃下干燥1～3h，得改性硫酸钙晶须，取250～300g聚乙烯树脂，400～500g速生林木粉，20～30g碳酸钙，2～3g抗氧剂，3～4g壳聚糖，1～2g硬脂酸，0.2～0.3g聚乙烯蜡，1～2g改性硫酸钙晶须，加入高速混料机中，高速搅拌至温度为100～120℃，保温搅拌5～10min冷却至40～50℃，再喷洒1～2g复合偶联剂醇解液，继续搅拌10～15min后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度190～210℃，螺杆转速80～120r/min，得芯层粒料，取2～3g纳米白炭黑，1～2g色料，加入20～40g复合偶联剂醇解液中，在40～60℃下以300～400r/min搅拌1～2h，过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105～150℃下干燥1～3h，得复合填料，取60～80g聚乙烯树脂，2～3g复合填料，0.1～0.2g抗氧剂，0.2～0.3g硬脂酸，0.2～0.3g聚乙烯蜡，0.1～0.2g紫外吸收剂，加入高速混料机中混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度170～190℃，螺杆转速60～80r/min，得壳层粒料，将芯层粒料、表层粒料和热塑性树脂通过三层共挤包覆模具在锥型双螺杆挤出机挤出，芯层挤出机温度为150～180℃，中层挤出机温度为130～160℃，壳层挤出机温度为140～220℃，三层共挤模具温度为200～210℃，得卫浴用木质复合材料。
实例1
取1g硅烷偶联剂KH-550，1g钛酸酯偶联剂TCA201，加入40g无水乙醇中，在40℃下以300r/min搅拌1h，得复合偶联剂醇解液，取1g硫酸钙晶须，加入20g复合偶联剂醇解液中，在40℃下以300r/min搅拌1h，过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105℃下干燥1h，得改性硫酸钙晶须，取250g聚乙烯树脂，400g速生林木粉，20g碳酸钙，2g抗氧剂，3g壳聚糖，1g硬脂酸，0.2g聚乙烯蜡，1g改性硫酸钙晶须，加入高速混料机中，高速搅拌至温度为100℃，保温搅拌5min冷却至40℃，再喷洒1g复合偶联剂醇解液，继续搅拌10min后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度190℃，螺杆转速80r/min，得芯层粒料，取2g纳米白炭黑，1g色料，加入20g复合偶联剂醇解液中，在40℃下以300r/min搅拌1h，过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105℃下干燥1h，得复合填料，取60g聚乙烯树脂，2g复合填料，0.1g抗氧剂，0.2g硬脂酸，0.2g聚乙烯蜡，0.1g紫外吸收剂，加入高速混料机中混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度170℃，螺杆转速60r/min，得壳层粒料，将芯层粒料、表层粒料和热塑性树脂通过三层共挤包覆模具在锥型双螺杆挤出机挤出，芯层挤出机温度为150℃，中层挤出机温度为130℃，壳层挤出机温度为140℃，三层共挤模具温度为200℃，得卫浴用木质复合材料。
实例2
取1g硅烷偶联剂KH-550，1g钛酸酯偶联剂TCA201，加入50g无水乙醇中，在50℃下以350r/min搅拌1h，得复合偶联剂醇解液，取1g硫酸钙晶须，加入30g复合偶联剂醇解液中，在50℃下以350r/min搅拌1h，过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在120℃下干燥2h，得改性硫酸钙晶须，取280g聚乙烯树脂，450g速生林木粉，25g碳酸钙，2g抗氧剂，3g壳聚糖，1g硬脂酸，0.2g聚乙烯蜡，1g改性硫酸钙晶须，加入高速混料机中，高速搅拌至温度为110℃，保温搅拌8min冷却至45℃，再喷洒1g复合偶联剂醇解液，继续搅拌12min后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度200℃，螺杆转速100r/min，得芯层粒料，取2g纳米白炭黑，1g色料，加入20g复合偶联剂醇解液中，在50℃下以350r/min搅拌1h，过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在108℃下干燥2h，得复合填料，取70g聚乙烯树脂，2g复合填料，0.1g抗氧剂，0.2g硬脂酸，0.2g聚乙烯蜡，0.1g紫外吸收剂，加入高速混料机中混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度180℃，螺杆转速70r/min，得壳层粒料，将芯层粒料、表层粒料和热塑性树脂通过三层共挤包覆模具在锥型双螺杆挤出机挤出，芯层挤出机温度为160℃，中层挤出机温度为150℃，壳层挤出机温度为200℃，三层共挤模具温度为200℃，得卫浴用木质复合材料。
实例3
取2g硅烷偶联剂KH-550，2g钛酸酯偶联剂TCA201，加入60g无水乙醇中，在60℃下以400r/min搅拌2h，得复合偶联剂醇解液，取2g硫酸钙晶须，加入40g复合偶联剂醇解液中，在60℃下以400r/min搅拌2h，过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在150℃下干燥3h，得改性硫酸钙晶须，取300g聚乙烯树脂，500g速生林木粉，30g碳酸钙，3g抗氧剂，4g壳聚糖，2g硬脂酸，0.3g聚乙烯蜡，2g改性硫酸钙晶须，加入高速混料机中，高速搅拌至温度为120℃，保温搅拌10min冷却至50℃，再喷洒2g复合偶联剂醇解液，继续搅拌15min后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度210℃，螺杆转速120r/min，得芯层粒料，取3g纳米白炭黑，2g色料，加入40g复合偶联剂醇解液中，在60℃下以400r/min搅拌2h，过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在150℃下干燥3h，得复合填料，取80g聚乙烯树脂，3g复合填料，0.2g抗氧剂，0.3g硬脂酸，0.3g聚乙烯蜡，0.2g紫外吸收剂，加入高速混料机中混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度190℃，螺杆转速80r/min，得壳层粒料，将芯层粒料、表层粒料和热塑性树脂通过三层共挤包覆模具在锥型双螺杆挤出机挤出，芯层挤出机温度为180℃，中层挤出机温度为160℃，壳层挤出机温度为220℃，三层共挤模具温度为210℃，得卫浴用木质复合材料。
将本发明制备的卫浴用木质复合材料及山东某公司生产的木质复合材料进行检测，具体检测结果如下表表1：
（1）弯曲性能测试
采用三点弯曲测试方法，按照ASTMD790一03中塑料弯曲性能试验方法进行，试样尺寸：80mm（长）10mm×（宽）4mm×（厚），测试仪器为RGT-20A电子万能力学试验机，跨距为60mm运行速度设为2 mm/min每组测量3个试件。
（2）拉伸强度测试
拉伸性能测试按照ASTMD638-03中的塑料拉伸试验方法中I型大试样拉伸试验方法行测试仪器为RGT-20A电子万能力学试验机，拉伸速度为5mm/min，测试试件每组均为3个，所需测量值为拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率。
（3）表面颜色测试
使用便携式球形分光光度仪，按照CIE 1976 L* a* b*表色系统对老化1000h前后的试件进行色差测量，波长范围为360～700nm，每个试件选测5个点，取平均值。
表1增强型木塑复合材料性能表征
由表1可知本发明制备的卫浴用木质复合材料弯曲强度高，拉伸强度高，没有出现这种明显的暗色变化，改善复合材料的颜色，使其满足卫浴室内环境的要求，与室内整体环境协调，具有极其广阔的市场前景和应用价值。

Claims (9)

1.一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，该复合材料由三层材料组成，从上至下依次为壳层、中层、芯层。
2.如权利要求1所述的一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，所述壳层材料中物料重量份为60～80份聚乙烯树脂，2～3份复合填料，0.1～0.2份抗氧剂，0.2～0.3份硬脂酸，0.2～0.3份聚乙烯蜡，0.1～0.2份紫外吸收剂。
3.如权利要求2所述的一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，所述复合填料为为2～3重量份纳米白炭黑，1～2重量份色料，加入20～40重量份复合偶联剂醇解液中，在40～60℃下搅拌1～2h后过滤干燥制得。
4.如权利要求1所述的一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，所述中层材料为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，所述芯层中物料重量份为250～300份聚乙烯树脂，400～500份速生林木粉，20～30份碳酸钙，2～3份抗氧剂，3～4份壳聚糖，1～2份硬脂酸，0.2～0.3份聚乙烯蜡，1～2份改性硫酸钙晶须，1～2份复合偶联剂醇解液。
6.如权利要求5所述的一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，所述改性硫酸钙晶须为硫酸钙晶须浸泡在复合偶联剂醇解液中，在40～60℃下搅拌1～2h后过滤干燥制得。
7.如权利要求6所述的一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，所述硫酸钙晶须与复合偶联剂醇解液的质量比为1：10～1：40。
8.如权利要求3或5或6所述的一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，所述复合偶联剂醇解液为1～2重量份硅烷偶联剂KH-550，1～2重量份钛酸酯偶联剂TCA201，加入40～60重量份无水乙醇中，在40～60℃下搅拌1～2h制得。
9.如权利要求1～8任意一项所述的一种卫浴用木质复合材料，其特征在于，具体步骤为：
（1）取硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂TCA201加入无水乙醇中，在40～60℃下以300～400r/min搅拌1～2h，得复合偶联剂醇解液；
（2）取硫酸钙晶须加入复合偶联剂醇解液中，在40～60℃下搅拌1～2h，过滤干燥得改性硫酸钙晶须；
（3）按配方取芯层材料加入高速混料机中，高速搅拌至温度为100～120℃，保温搅拌5～10min后冷却至40～50℃，再喷洒复合偶联剂醇解液，继续搅拌10～15min后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度190～210℃，螺杆转速80～120r/min，得芯层粒料；
（4）按配方取壳层材料加入高速混料机中混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，机筒温度170～190℃，螺杆转速60～80r/min，得壳层粒料；
（5）将芯层粒料、表层粒料和热塑性树脂通过三层共挤包覆模具在锥型双螺杆挤出机挤出，芯层挤出机温度为150～180℃，中层挤出机温度为130～160℃，壳层挤出机温度为140～220℃，三层共挤模具温度为200～210℃，得卫浴用木质复合材料。
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CN113755033A (zh) * 2021-08-14 2021-12-07 南通双华纳米新材料有限公司 一种红炭黑加工用高温处理装置及其高温处理方法

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