CN110157207B - 一种抗蚀耐磨高分子复合木塑材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗蚀耐磨高分子复合木塑材料及其制造方法，该复合木塑材料以去皮杉木干、短玻纤维、氧化铝陶瓷颗粒、二氧化钛微粉、剧木屑、稻壳、二氧化硅微粉、酚醛树脂、泡花碱溶液和稀盐酸为原料制成。本发明导热好、耐侯好、自抗氧化、不易开裂。

Description

一种抗蚀耐磨高分子复合木塑材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及木塑复合材料技术领域，尤其涉及一种抗蚀耐磨高分子复合木塑材料及其制造方法。

背景技术

常规技术中的木塑材料，通常中采用高密度聚乙烯或聚氯乙烯与天然木纤维混炼，塑料木化板材用微波脱水、细粉，同时将废弃旧塑料进行常规粉碎再生处理，按配比加入填充料。其制造方法是将助剂等放在高速混合机内混合均匀；然后采用造机造粒；最后进入螺杆挤出机或塑料注塑机模具成型后，进行定型、冷却、卷曲切割得到成品。是可再生循环使用的环保型木塑材料。

但现有技术中的木塑材料不可避免地存在以下缺点，大大局限了其应用：1、木塑材料是热的不良导体，在外界环境温度的变化下，表层与内部受热不均，容易产生膨胀与收缩、变形等，长期作用结果会使木塑材料的寿命缩短。2、部分塑木材料生产厂家为节省成本，会减少使用抗氧化剂等相关助剂，更有甚者减少木粉、竹粉等木质纤维用量（提高价格便宜的滑石粉或轻质碳酸钙用量），如此一来势必会出现“褪色严重、材料变脆、易开裂断裂”等工程事故。

因此，市面上急需一种导热好、耐侯好、自抗氧化、不易开裂的复合木塑材料及其制造方法。

发明内容

本发明旨在提供一种导热好、耐侯好、自抗氧化、不易开裂的复合木塑材料及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种抗蚀耐磨高分子复合木塑材料的制造方法，包括以下步骤：

1）前置工作

①按重量份准备去皮杉木干80份-100份、剧木屑60份-70份、稻壳15份-18份、短玻纤维5份-8份、质量分数20%的泡花碱溶液120份-130份、含酚醛树脂60份-65份的酚醛树脂胶剂、氧化铝陶瓷颗粒8份-10份、二氧化硅微粉8份-10份、二氧化钛微粉2份-3份、足量溶质质量分数10%的稀盐酸水溶液；

2）骨架制造

①将阶段1）步骤①准备的去皮杉木干机械切割成长度与直径相当的木段，然后将获得的木段置于水中煮沸1h-1.5h后，取出木段并沿垂直于其轴线的方向将其机械压制成厚度3mm-4mm的方形木片；将阶段1）步骤①准备的剧木屑和稻壳混合均匀，获得木质粉；

②步骤①获得的方形木片修切成截面为正方形的规则形状，然后将正方形木片和步骤①获得的木质粉分别完全浸入到果胶脂酶水剂中，同时加热至30℃-35℃，保持1天-1.5天，进行脱胶处理，将脱胶后获得的去除胶质的正方形木片和木质粉采用去离子水淋滤干净，分别获得方形木质纤维板和木质纤维粉；

③将步骤②获得的方形木质纤维板和木质纤维粉分别置于炭化炉中，初始温度保持在125℃-130℃，至方形木质纤维板或木质纤维粉含水量40%-45%后二次升温至140℃-150℃，至方形木质纤维板或木质纤维粉含水量25%-30%后通入饱合水蒸汽，同时开始升温至210℃-220℃，保持10min-12min，获得碳化方形木质纤维板和碳化木质纤维粉；

3）待整理复合板

①在阶段2）步骤③获得的碳化木质纤维粉放入与碳化方形木质纤维板外形相适应的方形模具底部并铺满模具底部，同时填入一半阶段1）步骤①准备的短玻纤维、氧化铝陶瓷颗粒和二氧化钛微粉，然后在模具中填入阶段1）步骤①准备的泡花碱溶液，均匀搅拌泡花碱溶液并同时在泡花碱溶液中缓慢持续滴加阶段1）步骤①准备的稀盐酸水溶液至不再生成硅酸凝胶，获得混合凝胶液；

②将步骤①获得的混合凝胶液加热固化至混合凝胶液运动粘度升至70mm2/s-80mm2/s后，在半胶化的混合凝胶液表面贴合放置阶段2）步骤③获得的碳化方形木质纤维板，并将剩余的一半阶段1）步骤①准备的短玻纤维、氧化铝陶瓷颗粒和二氧化钛微粉均匀铺洒在碳化方形木质纤维板表面，获得待处理半凝胶混合物；

③在盛装了步骤②获得的待处理半凝胶混合物的方形模具中注入酚醛树脂胶剂，超声波振荡均匀并除气后开始升温热压固化成型，至完全固化时控制截面为方形的固化物厚度8mm-12mm，脱模后即获得所需待整理复合板；

4）终处理

①将阶段3）步骤③获得的待整理复合板加工成设计所需尺寸形状，然后在复合板表面采用蓝焰喷涂工艺均匀涂覆阶段1）步骤①准备的二氧化硅微粉，冷却固化后即获得所需的抗蚀耐磨高分子复合木塑材料。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：（1）本发明所用的纳米二氧化钛是光触媒灭菌消毒材料，对枯草杆菌黑色变种芽孢、绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉的杀灭率均达到98%以上；同时，它既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂，能明显提升本发明的耐侯性。（2）本发明不同于现有技术仅具有单一功能的纤维材料功能材料，而是通过工艺设计和生产工艺整合获得了五种复合结构结合的双纤维双胶质一强化强的复合材料，同时兼顾了表面耐磨性、底部柔韧支撑、高内结合力及整体强度。（3）本发明的工艺整合度很高，在同时实现高导热、高抗辐射灭菌功能的同时还保证了基体的高强度、高韧性及高可塑性，而在实现这些特殊性能共存的情况下仅设计了一套整合度极高的、符合技术逻辑的工艺路线，实现了大批量工业化生产与高指标性能的兼容。（4）不同于现有技术的木塑材料是热的不良导体，本发明通过多层结构和多种高导热材料构建的复合结构，提升了本发明的热导性【实测本发明的热导率在18 W/(m•k)-23 W/(m•k)】。（5）本发明采用的所有材料经过设计后被分隔开来，既可耐高温、耐水洗又可耐酸蚀，同时不会造成功能成份流失（内层液态水渗不进去），因此本发明无需特殊保养便可长久使用，同时网管状的基体纤维配合多孔的硅酸凝胶也能充分保证本发明的透气性。（6）本发明的骨架是高性能木基纤维，它的主体是采用纯天然植物原料经去除果胶、部分半纤维素及其它无用有机物后、保留纤维素经热压胶酸凝胶整合了功能成份最终胶合而成，具有高强度、低碳环保、高耐候性、阻燃、使用寿命长等特点。因而本发明具有导热好、耐侯好、自抗氧化、不易开裂的特性。

具体实施方式

实施例1：

一种抗蚀耐磨高分子复合木塑材料的制造方法，包括以下步骤：

1）前置工作

①按重量份准备去皮杉木干80Kg、剧木屑70Kg、稻壳18Kg、短玻纤维8Kg、质量分数20%的泡花碱溶液130Kg、含酚醛树脂60Kg的酚醛树脂胶剂、氧化铝陶瓷颗粒10Kg、二氧化硅微粉10Kg、二氧化钛微粉3Kg、足量溶质质量分数10%的稀盐酸水溶液；

2）骨架制造

①将阶段1）步骤①准备的去皮杉木干机械切割成长度与直径相当的木段，然后将获得的木段置于水中煮沸1h-1.5h后，取出木段并沿垂直于其轴线的方向将其机械压制成厚度3mm-4mm的方形木片；将阶段1）步骤①准备的剧木屑和稻壳混合均匀，获得木质粉；

②步骤①获得的方形木片修切成截面为正方形的规则形状，然后将正方形木片和步骤①获得的木质粉分别完全浸入到果胶脂酶水剂中，同时加热至30℃-35℃，保持1天-1.5天，进行脱胶处理，将脱胶后获得的去除胶质的正方形木片和木质粉采用去离子水淋滤干净，分别获得方形木质纤维板和木质纤维粉；

③将步骤②获得的方形木质纤维板和木质纤维粉分别置于炭化炉中，初始温度保持在125℃-130℃，至方形木质纤维板或木质纤维粉含水量40%-45%后二次升温至140℃-150℃，至方形木质纤维板或木质纤维粉含水量25%-30%后通入饱合水蒸汽，同时开始升温至210℃-220℃，保持10min-12min，获得碳化方形木质纤维板和碳化木质纤维粉；

3）待整理复合板

①在阶段2）步骤③获得的碳化木质纤维粉放入与碳化方形木质纤维板外形相适应的方形模具底部并铺满模具底部，同时填入一半阶段1）步骤①准备的短玻纤维、氧化铝陶瓷颗粒和二氧化钛微粉，然后在模具中填入阶段1）步骤①准备的泡花碱溶液，均匀搅拌泡花碱溶液并同时在泡花碱溶液中缓慢持续滴加阶段1）步骤①准备的稀盐酸水溶液至不再生成硅酸凝胶，获得混合凝胶液；

②将步骤①获得的混合凝胶液加热固化至混合凝胶液运动粘度升至70mm2/s-80mm2/s后，在半胶化的混合凝胶液表面贴合放置阶段2）步骤③获得的碳化方形木质纤维板，并将剩余的一半阶段1）步骤①准备的短玻纤维、氧化铝陶瓷颗粒和二氧化钛微粉均匀铺洒在碳化方形木质纤维板表面，获得待处理半凝胶混合物；

③在盛装了步骤②获得的待处理半凝胶混合物的方形模具中注入酚醛树脂胶剂，超声波振荡均匀并除气后开始升温热压固化成型，至完全固化时控制截面为方形的固化物厚度8mm-12mm，脱模后即获得所需待整理复合板；

4）终处理

①将阶段3）步骤③获得的待整理复合板加工成设计所需尺寸形状，然后在复合板表面采用蓝焰喷涂工艺均匀涂覆阶段1）步骤①准备的二氧化硅微粉，冷却固化后即获得所需的抗蚀耐磨高分子复合木塑材料。

根据本发明制造的复合木塑材料，其物理性能为：抗弯强度162MPa，抗拉强度173MPa，抗压强度79MPa，弹性模量26GPa，热导率在22.2 W/(m•k)。

实施例2：

整体与实施例1一致，差异之处在于：

上述复合木塑材料的制造方法，包括以下步骤：

1）前置工作

①按重量份准备去皮杉木干100Kg、剧木屑60Kg、稻壳15Kg、短玻纤维5Kg、质量分数20%的泡花碱溶液120Kg含酚醛树脂65Kg的酚醛树脂胶剂、氧化铝陶瓷颗粒8Kg、二氧化硅微粉8Kg、二氧化钛微粉2Kg、足量溶质质量分数10%的稀盐酸水溶液；

根据本发明制造的复合木塑材料，其物理性能为：抗弯强度171MPa，抗拉强度188MPa，抗压强度82MPa，弹性模量23GPa，热导率在19.6 W/(m•k)。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种抗蚀耐磨高分子复合木塑材料的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1）前置工作

①按重量份准备去皮杉木干80份-100份、剧木屑60份-70份、稻壳15份-18份、短玻纤维5份-8份、质量分数20%的泡花碱溶液120份-130份、含酚醛树脂60份-65份的酚醛树脂胶剂、氧化铝陶瓷颗粒8份-10份、二氧化硅微粉8份-10份、二氧化钛微粉2份-3份、足量溶质质量分数10%的稀盐酸水溶液；

2）骨架制造

①将阶段1）步骤①准备的去皮杉木干机械切割成长度与直径相当的木段，然后将获得的木段置于水中煮沸1h-1.5h后，取出木段并沿垂直于其轴线的方向将其机械压制成厚度3mm-4mm的方形木片；将阶段1）步骤①准备的剧木屑和稻壳混合均匀，获得木质粉；

②步骤①获得的方形木片修切成截面为正方形的规则形状，然后将正方形木片和步骤①获得的木质粉分别完全浸入到果胶脂酶水剂中，同时加热至30℃-35℃，保持1天-1.5天，进行脱胶处理，将脱胶后获得的去除胶质的正方形木片和木质粉采用去离子水淋滤干净，分别获得方形木质纤维板和木质纤维粉；

③将步骤②获得的方形木质纤维板和木质纤维粉分别置于炭化炉中，初始温度保持在125℃-130℃，至方形木质纤维板或木质纤维粉含水量40%-45%后二次升温至140℃-150℃，至方形木质纤维板或木质纤维粉含水量25%-30%后通入饱合水蒸汽，同时开始升温至210℃-220℃，保持10min-12min，获得碳化方形木质纤维板和碳化木质纤维粉；

3）待整理复合板

①在阶段2）步骤③获得的碳化木质纤维粉放入与碳化方形木质纤维板外形相适应的方形模具底部并铺满模具底部，同时填入一半阶段1）步骤①准备的短玻纤维、氧化铝陶瓷颗粒和二氧化钛微粉，然后在模具中填入阶段1）步骤①准备的泡花碱溶液，均匀搅拌泡花碱溶液并同时在泡花碱溶液中缓慢持续滴加阶段1）步骤①准备的稀盐酸水溶液至不再生成硅酸凝胶，获得混合凝胶液；

②将步骤①获得的混合凝胶液加热固化至混合凝胶液运动粘度升至70mm²/s-80mm²/s后，在半胶化的混合凝胶液表面贴合放置阶段2）步骤③获得的碳化方形木质纤维板，并将剩余的一半阶段1）步骤①准备的短玻纤维、氧化铝陶瓷颗粒和二氧化钛微粉均匀铺洒在碳化方形木质纤维板表面，获得待处理半凝胶混合物；

③在盛装了步骤②获得的待处理半凝胶混合物的方形模具中注入酚醛树脂胶剂，超声波振荡均匀并除气后开始升温热压固化成型，至完全固化时控制截面为方形的固化物厚度8mm-12mm，脱模后即获得所需待整理复合板；

4）终处理

①将阶段3）步骤③获得的待整理复合板加工成设计所需尺寸形状，然后在复合板表面采用蓝焰喷涂工艺均匀涂覆阶段1）步骤①准备的二氧化硅微粉，冷却固化后即获得所需的抗蚀耐磨高分子复合木塑材料。