CN109266032A - 一种高耐候性塑木复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：（1）将α‑噻吩羧酸、氧化银、氧化铈加入至去离子水中，保温反应，制得α‑噻吩羧酸银铈复合物；（2）将木粉磺化处理后，得到改性木粉；（3）制备以贝壳粉为核、氟碳树脂为壳的防水剂；（4）将木粉、聚乙烯树脂、滑石粉、α‑噻吩羧酸银铈复合物、改性木粉、防水剂、分散剂混合均匀后，加入至密炼机中密炼处理，再将密炼后的物料在平板硫化机中模压成型，得到高耐候性塑木复合材料。本发明制得的高耐候性塑木复合材料，可加工性能优异，用途广，各项力学性能优异，防水性强，不易发生虫蛀、霉变等现象。

Description

一种高耐候性塑木复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于塑木材料技术领域，具体涉及一种高耐候性塑木复合材料的制备方法。
背景技术
塑木复合材料，又称“木塑”或者“人造木”，简称WPC，是用热塑性树脂和天然纤维(如木粉、稻壳、麦秸、竹粉等)经过高分子改性，用配混，挤出设备加工制成的一种复合材料。木塑复合材料可以免受紫外线侵害、褪色慢、免受虫害和菌类的侵蚀；防水耐蚀、不开裂和腐烂；易于切割、锯刨、钻孔和用螺丝固定等；具有天然的木质感；不含对人体有害的成分，对环境友好；充分利用了废弃资源，减少了废弃物对环境的危害；木塑材料产品具有的可循环再生性，是一种绿色环保产品。塑木复合材料同时具有木材和塑料的优良性能，因此广泛的应用于各种建筑设施和园林景观、家具设计的制作，如户外(露台、阳台)地板、篱笆栅栏、栏杆护栏、桥梁铺板、花坛花箱、水边码头、水池护板、凳椅面板、廊架凉亭、标志路牌、广告牌、活动房屋、吊桥等；还可以用作装饰材料，如铺设在水泥桥面，砖墙外面，钢架表面等美化外观。但是现有技术中制得的塑木材料，当用于户外时，一般半年左右即会出现褪色、氧化龟裂、变形等严重影响使用的缺陷。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高耐候性塑木复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将48-54份α-噻吩羧酸、3-6份氧化银、5-9份氧化铈加入至40-45份去离子水中，超声分散均匀后，密闭86-94℃保温反应60-70小时后，取出，烘干，制得α-噻吩羧酸银铈复合物；
（2）按重量份计，将65-70份木粉加入至44-52份二恶烷中，然后缓慢的向其中加入10-15份三氧化硫，混合搅拌均匀后，加热至80-85℃，保温反应3-4小时后，离心得到沉淀，将沉淀用无水乙醇和蒸馏水交替清洗三次后，烘干处理，得到改性木粉；
（3）按重量份计，将33-40份丙烯酸异丁酯、20-28份丙烯酸四氟丙酯、23-26份水、0.1-0.3份乳化剂、0.2-0.5份引发剂混合均匀后，在氮气保护下，加热至90-95℃后，保温反应3-4小时后，得到聚合乳液，然后向其中加入其重量1.5-2.0倍重的贝壳粉，混合搅拌均匀后，烘干，研碎，制得防水剂；
（4）按重量份计，将68-72份木粉、36-40份聚乙烯树脂、5-8份滑石粉、0.2-0.5份α-噻吩羧酸银铈复合物、3-7份改性木粉、4-9份防水剂、2-4份分散剂混合均匀后，加入至密炼机中密炼处理，再将密炼后的物料在平板硫化机中模压成型，得到高耐候性塑木复合材料。
具体地，上述步骤（1）中，超声处理时，超声波的频率为40kHz，超声处理的时间为3小时。
具体地，上述步骤（3）中，乳化剂为乳化剂OP-10，引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
具体地，上述步骤（3）中，贝壳粉的平均粒径大小为5000目，防水剂的平均粒径大小为3000目。
具体地，上述步骤（4）中，分散剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙中的任意一种。
具体地，上述步骤（4）中，密炼处理时，温度为135-140℃，密炼处理的时间5-7min。
具体地，上述步骤（4）中，模压处理时，温度为110-130℃，压力为18-20MPa。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明制得的高耐候性塑木复合材料，可加工性能优异，用途广，各项力学性能优异，防水性强，不易发生虫蛀、霉变等现象。其中，步骤（1）制得的α-噻吩羧酸银铈复合物，可有效的抑制各种病菌微生物如白腐菌、褐腐菌、软腐菌、白蚁等在塑木复合材料上的生长繁殖，极大地提升了塑木复合材料的耐腐蚀性能，同时α-噻吩羧酸银铈复合物与高分子化合物之间的相容性好，不易发生析出的现象，在塑木复合材料中的抗菌时效是现有技术中抗菌剂的三倍左右；步骤（2）中，通过将木粉中的烯烃、羰基化合物磺化处理后，制得的改性木粉，能有效的提升塑木复合材料中高分子成分的密炼效果，提升高分子链间的交联密度，进而使得塑木复合材料的尺寸稳定性得到了极大地提升；本发明提供的防水剂，为小粒径的以贝壳粉为核、氟碳树脂为壳的混合物，可有效的提升塑木复合材料表面的疏水性能，防止水滴在其表面发生渗透的现象，进而有效的提升了塑木复合材料的防水性能。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据厂家的条件作进一步调整，未说明的实施条件通常为常规实验条件。
实施例1
一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将48份α-噻吩羧酸、3份氧化银、5份氧化铈加入至40份去离子水中，超声分散均匀后，密闭86℃保温反应60小时后，取出，烘干，制得α-噻吩羧酸银铈复合物；
（2）按重量份计，将65份木粉加入至44份二恶烷中，然后缓慢的向其中加入10份三氧化硫，混合搅拌均匀后，加热至80℃，保温反应3小时后，离心得到沉淀，将沉淀用无水乙醇和蒸馏水交替清洗三次后，烘干处理，得到改性木粉；
（3）按重量份计，将33份丙烯酸异丁酯、20份丙烯酸四氟丙酯、23份水、0.1份乳化剂、0.2份引发剂混合均匀后，在氮气保护下，加热至90℃后，保温反应3小时后，得到聚合乳液，然后向其中加入其重量1.5倍重的贝壳粉，混合搅拌均匀后，烘干，研碎，制得防水剂；
（4）按重量份计，将68份木粉、36份聚乙烯树脂、5份滑石粉、0.2份α-噻吩羧酸银铈复合物、3份改性木粉、4份防水剂、2份分散剂混合均匀后，加入至密炼机中密炼处理，再将密炼后的物料在平板硫化机中模压成型，得到高耐候性塑木复合材料。
具体地，上述步骤（1）中，超声处理时，超声波的频率为40kHz，超声处理的时间为3小时。
具体地，上述步骤（3）中，乳化剂为乳化剂OP-10，引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
具体地，上述步骤（3）中，贝壳粉的平均粒径大小为5000目，防水剂的平均粒径大小为3000目。
具体地，上述步骤（4）中，分散剂为硬脂酸钠。
具体地，上述步骤（4）中，密炼处理时，温度为135℃，密炼处理的时间5-7min。
具体地，上述步骤（4）中，模压处理时，温度为110℃，压力为18MPa。
对比例1
将步骤（4）中的α-噻吩羧酸银铈复合物替换为等量的防腐剂硼酸锌，其余操作步骤与实施例1完全相同。
用实施例1和对比例1的方法制得塑木复合材料，然后自然室外环境中存放6个月，参照国家标准GB/T1394.1-92木材天然耐腐性实验室试验方法对存放前后的塑木复合材料进行防腐性能测试，白腐菌选用采绒革盖菌，侵染试验相对湿度为80%，温度为28℃，侵染时间为3个月，测得塑木复合材料的质量损失率，试验结果如表1所示：
表1 塑木复合材料耐腐性能测试结果
项目 存放前质量损失率，% 存放前质量损失率，%
实施例1 1.6 2.3
对比例1 4.2 35.7
由表1可知，本实施例1提供的抗菌剂α-噻吩羧酸银铈复合物，不仅抗菌效果显著，而且抗菌时效长。
实施例2
一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将52份α-噻吩羧酸、5份氧化银、7份氧化铈加入至43份去离子水中，超声分散均匀后，密闭90℃保温反应65小时后，取出，烘干，制得α-噻吩羧酸银铈复合物；
（2）按重量份计，将68份木粉加入至48份二恶烷中，然后缓慢的向其中加入13份三氧化硫，混合搅拌均匀后，加热至83℃，保温反应3.5小时后，离心得到沉淀，将沉淀用无水乙醇和蒸馏水交替清洗三次后，烘干处理，得到改性木粉；
（3）按重量份计，将36份丙烯酸异丁酯、24份丙烯酸四氟丙酯、24份水、0.2份乳化剂、0.3份引发剂混合均匀后，在氮气保护下，加热至93℃后，保温反应3.5小时后，得到聚合乳液，然后向其中加入其重量1.8倍重的贝壳粉，混合搅拌均匀后，烘干，研碎，制得防水剂；
（4）按重量份计，将70份木粉、38份聚乙烯树脂、7份滑石粉、0.3份α-噻吩羧酸银铈复合物、5份改性木粉、7份防水剂、3份分散剂混合均匀后，加入至密炼机中密炼处理，再将密炼后的物料在平板硫化机中模压成型，得到高耐候性塑木复合材料。
具体地，上述步骤（1）中，超声处理时，超声波的频率为40kHz，超声处理的时间为3小时。
具体地，上述步骤（3）中，乳化剂为乳化剂OP-10，引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
具体地，上述步骤（3）中，贝壳粉的平均粒径大小为5000目，防水剂的平均粒径大小为3000目。
具体地，上述步骤（4）中，分散剂为硬脂酸钙。
具体地，上述步骤（4）中，密炼处理时，温度为138℃，密炼处理的时间6min。
具体地，上述步骤（4）中，模压处理时，温度为120℃，压力为19MPa。
对比例2
将步骤（4）中的改性木粉替换成等量的木粉，其余操作步骤与实施例2完全相同。
分别用实施例2和对比例2的方法制得塑木复合材料，然后裁剪成长175mm、宽175mm、厚4mm的板材，测试其各项力学性能，试验结果如表2所示：
表2 塑木复合材料的力学性能测试
项目 弯曲强度，MPa 拉伸强度，MPa 冲击强度，kJ.m<sup>-2</sup>
实施例2 29 26 21
对比例2 21 14 13
由表2可知，改性木粉可有效的提升塑木复合材料的力学性能，提升其在使用过程中的尺寸稳定性。
实施例3
一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将54份α-噻吩羧酸、6份氧化银、9份氧化铈加入至45份去离子水中，超声分散均匀后，密闭94℃保温反应70小时后，取出，烘干，制得α-噻吩羧酸银铈复合物；
（2）按重量份计，将70份木粉加入至52份二恶烷中，然后缓慢的向其中加入15份三氧化硫，混合搅拌均匀后，加热至85℃，保温反应4小时后，离心得到沉淀，将沉淀用无水乙醇和蒸馏水交替清洗三次后，烘干处理，得到改性木粉；
（3）按重量份计，将40份丙烯酸异丁酯、28份丙烯酸四氟丙酯、26份水、0.3份乳化剂、0.5份引发剂混合均匀后，在氮气保护下，加热至95℃后，保温反应4小时后，得到聚合乳液，然后向其中加入其重量2.0倍重的贝壳粉，混合搅拌均匀后，烘干，研碎，制得防水剂；
（4）按重量份计，将72份木粉、40份聚乙烯树脂、8份滑石粉、0.5份α-噻吩羧酸银铈复合物、7份改性木粉、9份防水剂、2-4份分散剂混合均匀后，加入至密炼机中密炼处理，再将密炼后的物料在平板硫化机中模压成型，得到高耐候性塑木复合材料。
具体地，上述步骤（1）中，超声处理时，超声波的频率为40kHz，超声处理的时间为3小时。
具体地，上述步骤（3）中，乳化剂为乳化剂OP-10，引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
具体地，上述步骤（3）中，贝壳粉的平均粒径大小为5000目，防水剂的平均粒径大小为3000目。
具体地，上述步骤（4）中，分散剂为硬脂酸钙。
具体地，上述步骤（4）中，密炼处理时，温度为140℃，密炼处理的时间7min。
具体地，上述步骤（4）中，模压处理时，温度为130℃，压力为20MPa。
对比例3
步骤（4）中不添加步骤（3）制得的防水剂，其余操作步骤与实施例3完全相同。
分别用实施例3和对比例3的方法制得塑木复合材料，然后测试表面的防水性能，试验结果如表3所示：
表3 塑木复合材料的防水性能测试结果
项目 4h吸水率，% 表面水接触角，°
实施例3 20.5 159.8
对比例3 64.3 100.3
由表3可知，本实施例制得的防水剂，可有效的提升塑木复合材料的防水性能。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将48-54份α-噻吩羧酸、3-6份氧化银、5-9份氧化铈加入至40-45份去离子水中，超声分散均匀后，密闭86-94℃保温反应60-70小时后，取出，烘干，制得α-噻吩羧酸银铈复合物；
（2）按重量份计，将65-70份木粉加入至44-52份二恶烷中，然后缓慢的向其中加入10-15份三氧化硫，混合搅拌均匀后，加热至80-85℃，保温反应3-4小时后，离心得到沉淀，将沉淀用无水乙醇和蒸馏水交替清洗三次后，烘干处理，得到改性木粉；
（3）按重量份计，将33-40份丙烯酸异丁酯、20-28份丙烯酸四氟丙酯、23-26份水、0.1-0.3份乳化剂、0.2-0.5份引发剂混合均匀后，在氮气保护下，加热至90-95℃后，保温反应3-4小时后，得到聚合乳液，然后向其中加入其重量1.5-2.0倍重的贝壳粉，混合搅拌均匀后，烘干，研碎，制得防水剂；
（4）按重量份计，将68-72份木粉、36-40份聚乙烯树脂、5-8份滑石粉、0.2-0.5份α-噻吩羧酸银铈复合物、3-7份改性木粉、4-9份防水剂、2-4份分散剂混合均匀后，加入至密炼机中密炼处理，再将密炼后的物料在平板硫化机中模压成型，得到高耐候性塑木复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（1）中，超声处理时，超声波的频率为40kHz，超声处理的时间为3小时。
3.根据权利要求1所述的一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（3）中，乳化剂为乳化剂OP-10，引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
4.根据权利要求1所述的一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（3）中，贝壳粉的平均粒径大小为5000目，防水剂的平均粒径大小为3000目。
5.根据权利要求1所述的一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（4）中，分散剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（4）中，密炼处理时，温度为135-140℃，密炼处理的时间5-7min。
7.根据权利要求1所述的一种高耐候性塑木复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤（4）中，模压处理时，温度为110-130℃，压力为18-20MPa。
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