CN109181331A - 一种环保型木塑板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于木塑板生产的技术领域，具体的涉及一种环保型木塑板及其制备方法。本发明提供的环保型木塑板在树脂粉、木质纤维粉基础上增加表面改性剂和纳米材料，增加了木塑板的耐老化性能、韧性及各材料结合性，同时提供了实现具有上述功能木塑板的快捷制备方法。

Description

一种环保型木塑板及其制备方法
技术领域
本发明属于木塑板生产的技术领域，具体的涉及一种环保型木塑板及其制备方法。
背景技术
木塑，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与木粉、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、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。木塑地板防水、防潮，解决了木质地板在潮湿和多水环境中吸水受潮后容易腐烂、膨胀变形的问题；且木塑地板防虫、防白蚁，可以有效杜绝虫类骚扰，延长使用寿命；同时木塑地板还具有不龟裂，不膨胀，不变形，吸音效果好等优点。
但是现有的木塑板还有很多问题需要解决:（1）耐老化性能不够：例如PVC木塑在强光热条件下易分解，导致产品的强度和色牢度也随之下降，产品室外运用寿命有限；受热易变型屈曲。（2）韧性不好：木塑的韧性低于塑料母体或树脂，所以在加工的时候，加工设备或模具需要作相应调整和改造以满足加工要求。（3）在承受冲击或加载结构的工业场合中应用有局限：亲水性的木粉和疏水性的塑料之间的粘结力很小，导致制品的力学强度较低，木塑复合材料的拉伸强度和弯曲强度比未填充塑料时要小，脆性比未填充塑料时较大，冲击强度也相应降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环保型木塑板及其制备方法，该木塑板在树脂粉、木质纤维粉基础上增加表面改性剂和纳米材料，增加了木塑板的耐老化性能、韧性及各材料结合性。同时提供了实现具有上述功能木塑板的制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样来实现的：一种环保型木塑板，包括以下重量份的原料：树脂粉30～70份；木质纤维粉 30～80份；碳纳米管0.4～2份；纳米氧化镍0.1～0.5份；纳米氧化钛0.2～1份；表面改性剂1～5份；表面改性剂包括偶联剂、表面活性剂、表面改性剂。
本发明的进一步改进，树脂粉为聚氯乙烯树脂粉、聚丙烯树脂粉、聚乙烯树脂粉中的一种或几种。
本发明的进一步改进，偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或几种。
本发明的进一步改进，表面活性剂为脂肪酸、卵磷脂中的一种或几种。
本发明的进一步改进，表面改性剂为聚丙烯酸钠、马来酸酐接枝PP中的一种或几种。
本发明的进一步改进，碳纳米管为单壁碳纳米管，其直径在1-20nm。
本发明的进一步改进，纳米氧化镍的粒径在50-1000nm；纳米氧化镍的粒径在100-1000nm。
本发明的进一步改进，偶联剂、表面活性剂、表面改性剂的比例为2：1：1。
本发明还提供了上述环保型木塑板的制备方法，包括以下步骤：（1）原料的预处理：a.粉碎与研磨：将树脂粉、木质纤维粉通过破碎机进行破碎，得到10～30mm的碎料；再用研磨机对碎料进行研磨得到粉料，使粉料的粒径达到100～120目；b.干燥：对研磨后的粉料进行干燥。
（2）高速混合：将步骤（1）树脂粉、木质纤维粉加入搅拌机中混合，转速为500转/分钟，时间为5-10分钟，温度为120℃；然后加入表面改性剂继续搅拌，转速为1000转/分钟，时间为10-20分钟， 温度为140℃；最后加入碳纳米管、纳米氧化镍、纳米氧化钛，转速为1800转/分钟，时间为10-15分钟，温度为130℃；最后用超声波分散器超声5min。
（3）一步法挤出：将步骤（2）所得混料直接放入挤出机中一步法直接挤出挤出所需型材。
在本发明中，组分功能如下：碳纳米管的加入增加了木塑板的韧性，碳纳米管纳米粒子表面活性中心多，可以和基体紧密结合，相容性比较好。当受外力时，粒子不易与基体脱离，而且因为应力场的相互作用，在基体内产生很多的微变形区，吸收大量的能量，能较好地传递所承受的外应力，又能引发基体屈服，消耗大量的冲击能，从而达到同时增韧和增强的作用。
木塑板抗老化性能差，影响了其推广应用，太阳光中的紫外线波长在280~400nm波段的紫外线能使高聚物分子链断裂，从而使材料老化。纳米氧化钛加入，可大量的吸收紫外线。同时纳米氧化钛具有抗菌性的纳米粒子，可使木塑板具有持久抗菌性。
纳米氧化镍具有耐摩擦、耐冲击的优点。
此外借助于偶联剂的作用，可以使表面性质相差悬殊的无机填料和有机聚合物之间获得良好的界面结合。表面活性剂覆盖于填充剂粒子表面，可形成一层亲油性结构，使填充剂和树脂有良好的亲和性，改善填充剂的分散性、提高填充剂的添加量。表面改性剂采用有机高分子表面改性剂，可在无机填充剂的表面形成高分子包覆层，改变无机填充剂的表面性质。
本发明的有益效果为：(1)本发明提供的环保型木塑板，该木塑板在树脂粉、木质纤维粉基础上增加纳米材料，增加了木塑板的耐老化性能、韧性及各材料结合性，同时纳米材料的填充结合，木塑板的耐冲击性和延展性、脆性和密度也得到大的改善。
(2)本发明提供环保型木塑板，将纳米材料与偶联剂、表面活性剂、表面改性剂配合使用，增强了材料的性能同时保证材料间的紧密结合，相互协同，降低其表面极性化程度，提高木塑复合材料的复合性能，形成完整有机的木塑板材质系统。
(3)本发明同时提供了实现具有上述功能木塑板的制备方法。本发明制备方法与现有加工方法相比，该工艺简单，效率高，成本低。在生产木塑复合材的过程中，不经过中间造粒阶段，直接将处理过的原料加入到挤出机中，实现设备内连续完成混合、塑化和挤出成型的过程，使木塑复合材的生产成本显著降低。
(4)本发明所述环保型木塑板不含有毒物质，不会造成空气污染及环境污染。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，但是并不以此限制本发明。
实施例1：环保型木塑板，包括以下重量份的原料：树脂粉30份；木质纤维粉30份；碳纳米管0.4份；纳米氧化镍0.1份；纳米氧化钛0.2份；表面改性剂3份；表面改性剂包括偶联剂1份、表面活性剂1份、表面改性剂1份。
树脂粉为聚氯乙烯树脂粉、聚丙烯树脂粉按照1:1比例混合加入。
偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂按照1:1比例混合加入。
表面活性剂为脂肪酸。
表面改性剂为聚丙烯酸钠。
碳纳米管为单壁碳纳米管，其直径在1-20nm。
纳米氧化镍的粒径在50-1000nm；纳米氧化镍的粒径在100-1000nm。
上述环保型木塑板的制备方法，包括以下步骤：（1）原料的预处理：a.粉碎与研磨：对树脂粉、木质纤维粉通过破碎机进行破碎，得到10～30mm的碎料；再用研磨机对碎料进行研磨得到粉料，使粉料的粒径达到100～120目；b.干燥：对研磨后的粉料进行干燥。
（2）高速混合：将步骤（1）树脂粉、木质纤维粉加入搅拌机中混合，转速为500转/分钟，时间为5分钟，温度为120℃； 然后加入表面改性剂继续搅拌，转速为1000转/分钟，时间为10分钟， 温度为140℃；最后加入碳纳米管、纳米氧化镍、纳米氧化钛，转速为1800转/分钟，时间为10分钟，温度为130℃；最后用超声波分散器超声5min。
（3）一步法挤出：将步骤（2）所得混料直接放入挤出机中一步法直接挤出挤出所需型材。
实施例2：环保型木塑板，其包括以下重量份的原料：树脂粉70份；木质纤维粉70份；碳纳米管2份；纳米氧化镍0.5份；纳米氧化钛1份；表面改性剂5份；表面改性剂包括偶联剂3份、表面活性剂1.5份、表面改性剂1.5份。
树脂粉为聚丙烯树脂粉。
偶联剂为铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂按照1:1比例混合加入。
表面活性剂为卵磷脂。
表面改性剂为马来酸酐接枝PP。
碳纳米管为单壁碳纳米管，其直径在1-20nm。
纳米氧化镍的粒径在50-1000nm；纳米氧化镍的粒径在100-1000nm。
上述环保型木塑板的制备方法，包括以下步骤：（1）原料的预处理：a.粉碎与研磨：对树脂粉、木质纤维粉通过破碎机进行破碎，得到10～30mm的碎料；再用研磨机对碎料进行研磨得到粉料，使粉料的粒径达到100～120目；b.干燥：对研磨后的粉料进行干燥。
（2）高速混合：将步骤（1）树脂粉、木质纤维粉加入搅拌机中混合，转速为500转/分钟，时间为10分钟，温度为120℃； 然后加入表面改性剂继续搅拌，转速为1000转/分钟，时间为20分钟， 温度为140℃；最后加入碳纳米管、纳米氧化镍、纳米氧化钛，转速为1800转/分钟，时间为15分钟，温度为130℃；最后用超声波分散器超声5min。
（3）一步法挤出：将步骤（2）所得混料直接放入挤出机中一步法直接挤出挤出所需型材。
实施例3：环保型木塑板，其包括以下重量份的原料：树脂粉50份；木质纤维粉50份；碳纳米管1份；纳米氧化镍0.3份；纳米氧化钛0.7份；表面改性剂4份；表面改性剂包括偶联剂2份、表面活性剂1份、表面改性剂1份。
树脂粉为聚氯乙烯树脂粉、聚丙烯树脂粉、聚乙烯树脂粉按照1：1：1比例混合加入。
偶联剂为铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂按照1:1比例混合加入。
表面活性剂为卵磷脂。
表面改性剂为马来酸酐接枝PP。
碳纳米管为碳纳米管，其直径在1-20nm。
纳米氧化镍的粒径在50-1000nm；纳米氧化镍的粒径在100-1000nm。
环保型木塑板的制备方法，包括以下步骤：（1）原料的预处理：a.粉碎与研磨：对树脂粉、木质纤维粉通过破碎机进行破碎，得到10～30mm的碎料；再用研磨机对碎料进行研磨得到粉料，使粉料的粒径达到100～120目；b.干燥：对研磨后的粉料进行干燥。
（2）高速混合：将步骤（1）树脂粉、木质纤维粉加入搅拌机中混合，转速为500转/分钟，时间为10分钟，温度为120℃； 然后加入表面改性剂继续搅拌，转速为1000转/分钟，时间为20分钟， 温度为140℃；最后加入碳纳米管、纳米氧化镍、纳米氧化钛，转速为1800转/分钟，时间为15分钟，温度为130℃；最后用超声波分散器超声5min。
（3）一步法挤出：将步骤（2）所得混料直接放入挤出机中一步法直接挤出挤出所需型材。

Claims (9)

1.一种环保型木塑板，其特征在于，包括以下重量份的原料：
树脂粉30～70份；
木质纤维粉 30～80份；
碳纳米管0.4～2份；
纳米氧化镍0.1～0.5份；
纳米氧化钛0.2～1份；
表面改性剂1～5份；
所述表面改性剂包括偶联剂、表面活性剂、表面改性剂。
2.根据权利要求1所述环保型木塑板，其特征在于，所述树脂粉为聚氯乙烯树脂粉、聚丙烯树脂粉、聚乙烯树脂粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述环保型木塑板，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述环保型木塑板，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪酸、卵磷脂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述环保型木塑板，其特征在于，所述表面改性剂为聚丙烯酸钠、马来酸酐接枝PP中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述环保型木塑板，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，其直径在1-20nm。
7.根据权利要求1所述环保型木塑板，其特征在于，纳米氧化镍的粒径在50-1000nm；所述纳米氧化镍的粒径在100-1000nm。
8.根据权利要求1所述环保型木塑板，其特征在于，所述偶联剂、表面活性剂、表面改性剂的比例为2：1：1。
9.一种权利要求1所述环保型木塑板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料的预处理：将树脂粉、木质纤维粉通过破碎机进行破碎，得到10～30mm的碎料；再用研磨机对碎料进行研磨得到粉料，使粉料的粒径达到100～120目；然后对研磨后的粉料进行干燥；
（2）高速混合：将步骤（1）树脂粉、木质纤维粉加入搅拌机中混合，转速为500转/分钟，时间为5-10分钟，温度为120℃； 然后加入表面改性剂继续搅拌，转速为1000转/分钟，时间为10-20分钟， 温度为140℃；最后加入碳纳米管、纳米氧化镍、纳米氧化钛，转速为1800转/分钟，时间为10-15分钟，温度为130℃；最后用超声波分散器超声5min；
（3）一步法挤出：将步骤（2）所得混料直接放入挤出机中一步法直接挤出挤出所需型材。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190111

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