CN110183811B - 一种热转印型高强度全塑发泡仿木材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑装饰材料技术领域，具体涉及一种热转印型高强度全塑发泡仿木材料及其制备方法。本发明所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料，以抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、20％玻纤增强聚氧化聚甲醛、发泡剂、UV吸收剂、润滑剂为原料制得高强度全塑发泡型材，再以仿木热转印材料经过热转印工序形成仿木热转印层，制得热转印型高强度全塑发泡仿木材料具有较高的抗拉强度和弯曲强度，清晰的仿木图案，有效解决了目前全塑仿木材料强度(抗拉强度及弯曲强度)不高及需要通过模具才能实现仿木的问题，热转印的使用提高了仿木的效果及生产效率，最终产品可以应用于对装饰性和承重强度有要求的领域使用。

Description

一种热转印型高强度全塑发泡仿木材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑装饰材料技术领域，具体涉及一种热转印型高强度全塑发泡仿木材料及其制备方法。
背景技术
仿木工艺是建筑装饰领域通常采用的一种装饰工艺技术，运用这种工艺技术可以生产制作出外观似实木的各种产品。仿木工艺制作出来的产品从外观上看，仿木和真正木头制品的视觉效果不相上下，能以假乱真，甚至难以区分，达到非常好的装饰效果。
仿木材料即指能够实现仿木效果的建筑材料，旨在代替真木以利于节约森林资源。仿木材料可分为传统仿木材料与高级仿木材料：传统仿木材料多用水泥制作，通过在其表面加以封闭或雕刻修饰形成仿木效果，当通常只能模仿外在效果；而高级仿木材料则是采用现代塑料加工工艺制得，既可以模仿真木的外在装饰效果，又能模拟其使用性能、质感甚至气味等。
在现有通常使用的高级仿木材料中，全塑发泡仿木材料成为研究的热点。与普通塑木材料相比，全塑发泡复合材料具有优良的耐水性、防霉性、耐久性等优点，目前，全塑发泡复合材料以聚苯乙烯类产品居多，虽然聚苯乙烯具有成本低、易加工成型等优点，但是其强度一般，随着室内装饰的要求越来越高，一些全塑发泡型材要求具有大于22MPa的抗拉强度及弯曲强度以作为支撑件使用，甚至要求更高，而普通的聚苯乙烯型全塑发泡型材的抗拉强度及弯曲强度一般在1500MPa左右，无法达到上述高强度的功能要求。而且目前全塑复合材料行业的仿木主要是通过挤出模具或者后续模具压纹实现的，木纹单一、花样较少。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种热转印型高强度全塑发泡仿木材料，以解决现有技术中全塑聚苯乙烯装饰材料由于强度不足的问题，同时通过热转印工艺来实现全塑型材表面的仿木效果；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002114499900000021
具体的，所述玻纤增强聚氧化聚甲醛为20％玻纤增强聚氧化聚甲醛。
具体的，所述发泡剂包括碳酸氢铵和/或碳酸铵。
具体的，所述UV吸收剂包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，即紫外线吸收剂UV-9。
具体的，所述润滑剂包括白油和/或己二酸二异辛酯。
具体的，所用仿木纹热转印纸是市售买来直接用的，其重量包含脱模纸及油墨的重量；
本发明还公开了一种制备所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的方法，包括如下步骤：
(1)取所述抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、玻纤增强聚氧化聚甲醛在70-80℃烘箱中充分干燥3-5h，备用；
(2)取配方量的上述干燥后的抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、玻纤增强聚氧化聚甲醛加入高速混合机中进行混合，得到第一混合料；并将所述第一混合料加入平行双螺杆挤出机中进行混炼、挤出、造粒，得到第一粒料，备用；
(3)将上述第一粒料与选定量的所述发泡剂、UV吸收剂及润滑剂充分混匀，得到第二混合料，并将所述第二混合料加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，得到第二粒料，备用；
(4)将所述第二粒料置于锥形双螺杆木塑型材挤出机中进行挤出成型，得到高强度全塑发泡型材；
(5)将所得高强度全塑发泡型材与所述仿木纹热转印纸经热转印机进行热转印处理，并经过冷却定型、定长切割，即得所需热转印型高强度全塑发泡仿木材料。
具体的，所述步骤(2)中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为200-230℃，螺杆转速为120-150rpm。
具体的，所述步骤(3)中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为140-160℃，螺杆转速为20-30rpm。
具体的，所述步骤(4)中，控制所述锥形双螺杆木塑型材挤出机的机筒温度为190-220℃，螺杆转速为10-30rpm。
具体的，所述步骤(5)中，控制所述热转印步骤的温度为130-170℃、压力为0.15-0.30kg/cm2。
本发明所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料，以抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、20％玻纤增强聚氧化聚甲醛、发泡剂、UV吸收剂、润滑剂为原料制得高强度全塑发泡型材，再以仿木热转印材料经过热转印工序形成仿木热转印层，制得热转印型高强度全塑发泡仿木材料具有较高的抗拉强度和弯曲强度，清晰的仿木图案，有效解决了目前全塑仿木材料强度(抗拉强度及弯曲强度)不高及需要通过模具才能实现仿木的问题，热转印的使用提高了仿木的效果及生产效率，可以应用于对装饰性和承重强度有要求的领域使用。
本发明所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料，采用高强度的聚碳酸酯、聚醚醚酮及20％玻纤增强聚氧化聚甲醛来提高全塑复合材料的弯曲强度和抗拉强度，而引入三元乙丙橡胶进一步提高复合材料的抗拉强度；为了增加混溶效果，在混合塑料造粒环节使用高温200-230℃及高螺杆转速120-150rpm来提高混炼效果，达到高强度塑料粒子相互间混溶及相容性好的目的；而采用的仿木纹的热转印纸，经过热转印工艺得到仿木纹的清晰图案，工艺简单、效率高，无需使用特殊模具进行仿木纹处理，具有明显的产业化前景。
具体实施方式
本发明下述实施例中：
所述抗冲击级聚苯乙烯为中国石油化工股份有限公司广州分公司(牌号525，简称GPPS)；
所述聚碳酸酯为高抗冲注塑级产品(牌号2805系列)，德国拜耳公司生产，购自上海向研塑化有限公司；
所述聚醚醚酮购自吉林省中研高分子材料股份有限公司，牌号550G系列；
所述三元乙丙橡胶购自中国石化吉林石化公司，牌号4045系列；
所述20％玻纤增强聚氧化聚甲醛是美国杜邦公司产品，购自苏州唐缘塑化有限公司；
所述发泡剂包括碳酸氢铵和/或碳酸铵；
所述UV吸收剂包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，即紫外线吸收剂UV-9,购自郑州聚力化工产品有限公司；
所述润滑剂包括白油和/或己二酸二异辛酯；
所述仿木纹热转印纸为普通市售，购自东莞市全彩转印器材有限公司，热转印木纹纸系列。
实施例1
本实施例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002114499900000051
本实施例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取所述抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、20％玻纤增强聚氧化聚甲醛在75℃烘箱中充分干燥4h，备用；
(2)取配方量的上述干燥后的抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、20％玻纤增强聚氧化聚甲醛加入高速混合机中进行混合，得到第一混合料；并将所述第一混合料加入平行双螺杆挤出机中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为220℃，螺杆转速为140rpm，进行混炼、挤出、造粒，得到第一粒料，备用；
(3)将上述第一粒料与选定量的所述发泡剂、UV吸收剂及润滑剂充分混匀，得到第二混合料，并将所述第二混合料加入平行双螺杆挤出机中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为150℃，螺杆转速为25rpm，挤出造粒，得到第二粒料，备用；
(4)将所述第二粒料置于锥形双螺杆木塑型材挤出机中，控制所述锥形双螺杆木塑型材挤出机的机筒温度为210℃，螺杆转速为20rpm，进行挤出成型，得到高强度全塑发泡型材；
(5)将所得高强度全塑发泡型材与所述仿木纹热转印纸经热转印机，于温度150℃、压力0.20kg/cm2条件下进行热转印处理，并经过冷却定型、定长切割，即得所需热转印型高强度全塑发泡仿木材料。
实施例2
本发明所述的一种热转印型高强度全塑发泡仿木材料及其制备方法，其制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002114499900000061
本实施例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取所述抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、20％玻纤增强聚氧化聚甲醛在70℃烘箱中充分干燥5h，备用；
(2)取配方量的上述干燥后的抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、20％玻纤增强聚氧化聚甲醛加入高速混合机中进行混合，得到第一混合料；并将所述第一混合料加入平行双螺杆挤出机中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为200℃，螺杆转速为150rpm，进行混炼、挤出、造粒，得到第一粒料，备用；
(3)将上述第一粒料与选定量的所述发泡剂、UV吸收剂及润滑剂充分混匀，得到第二混合料，并将所述第二混合料加入平行双螺杆挤出机中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为140℃，螺杆转速为30rpm，挤出造粒，得到第二粒料，备用；
(4)将所述第二粒料置于锥形双螺杆木塑型材挤出机中，控制所述锥形双螺杆木塑型材挤出机的机筒温度为190℃，螺杆转速为30rpm，进行挤出成型，得到高强度全塑发泡型材；
(5)将所得高强度全塑发泡型材与所述仿木纹热转印纸经热转印机，于温度130℃、压力0.30kg/cm2条件下进行热转印处理，并经过冷却定型、定长切割，即得所需热转印型高强度全塑发泡仿木材料。
实施例3
本实施例所述的热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002114499900000071
Figure BDA0002114499900000081
本实施例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取所述抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、20％玻纤增强聚氧化聚甲醛在80℃烘箱中充分干燥3h，备用；
(2)取配方量的上述干燥后的抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、20％玻纤增强聚氧化聚甲醛加入高速混合机中进行混合，得到第一混合料；并将所述第一混合料加入平行双螺杆挤出机中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为230℃，螺杆转速为120rpm，进行混炼、挤出、造粒，得到第一粒料，备用；
(3)将上述第一粒料与选定量的所述发泡剂、UV吸收剂及润滑剂充分混匀，得到第二混合料，并将所述第二混合料加入平行双螺杆挤出机中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为160℃，螺杆转速为20rpm，挤出造粒，得到第二粒料，备用；
(4)将所述第二粒料置于锥形双螺杆木塑型材挤出机中，控制所述锥形双螺杆木塑型材挤出机的机筒温度为220℃，螺杆转速为10rpm，进行挤出成型，得到高强度全塑发泡型材；
(5)将所得高强度全塑发泡型材与所述仿木纹热转印纸经热转印机，于温度170℃、压力0.15kg/cm2条件下进行热转印处理，并经过冷却定型、定长切割，即得所需热转印型高强度全塑发泡仿木材料。
实施例4
本实施例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002114499900000091
本实施例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002114499900000092
Figure BDA0002114499900000101
本实施例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备原料和制备方法同实施例1，其区别仅在于，不添加聚碳酸酯树脂。
对比例2
本对比例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备原料和制备方法同实施例1，其区别仅在于，不添加聚醚醚酮树脂。
对比例3
本对比例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备原料和制备方法同实施例1，其区别仅在于，不添加三元乙丙橡胶。
对比例4
本对比例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备原料和制备方法同实施例1，其区别仅在于，不添加20％玻纤增强聚氧化聚甲醛。
对比例5
本对比例所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备原料和制备方法同实施例1，其区别仅在于，用普通聚氧化聚甲醛代替20％玻纤增强聚氧化聚甲醛。
对比例6
以CN102408642B中实施例3的全塑仿木复合材料作为对比。
对比例7
以模具压纹的仿木复合材料作为对比例7，购自黄山华塑新材料科技有限公司。
实验例
将上述实施例1-4和对比例1-6制得的复合材料按照GB24137-2009《木塑装饰板》的标准进行抗弯强度、握螺钉力的测定，按照GB17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的标准进行抗拉强度的测试。
记录各复合材料的性能测试结果见下表1。
表1实施例及对比例制得仿木材料的性能测试结果
编号 表面仿木纹效果 抗拉强度(MPa) 弯曲强度(Mpa) 握螺钉力(N)
实施例1 平滑、清晰、逼真 25.9 24.6 2640
实施例2 平滑、清晰、逼真 25.4 24.2 2685
实施例3 平滑、清晰、逼真 26.1 24.5 2670
实施例4 平滑、清晰、逼真 25.8 24.4 2655
实施例5 平滑、清晰、逼真 26.3 24.1 2690
对比例1 平滑、清晰、逼真 23.5 22.1 2550
对比例2 平滑、清晰、逼真 22.8 21.5 2535
对比例3 平滑、清晰、逼真 23.8 23.4 2580
对比例4 平滑、清晰、逼真 22.3 21.2 2510
对比例5 平滑、清晰、逼真 24.6 23.4 2610
对比例6 无仿木效果 17.9 16.0 2205
对比例7 毛糙、模糊 18.6 17.1 2240
从上表数据可知，本发明所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料，具有较高的抗拉强度和弯曲强度，拉伸强度和弯曲强度基本都在24Mpa以上，握螺钉力基本在2600N以上，同时具有平滑的表面、清晰、逼真的仿木纹图案，有效解决了目前全塑仿木材料强度(抗拉强度及弯曲强度)不高及需要通过模具才能实现仿木的问题，热转印的使用提高了仿木的效果及生产效率，可以应用于对装饰性和承重强度有较高要求的领域使用。
本发明方案是一个整体，缺少或替换相关单一组分会导致复合材料的抗拉伸强度及弯曲强度出现一定程度的下降，如对比例1-5。与普通全塑聚苯乙烯复合材料及模具压纹聚苯乙烯复合材料相比(对比例6及对比例7)，本发明产品的表面热转印木纹效果清晰、逼真，且表面光滑，品质较好，而且抗拉强度、弯曲强度及握螺钉力均提高明显，具有出众的高强度性能，可以满足室内装饰用支撑件所需要的高强度要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其特征在于，其制备原料包括如下重量份的组分：
抗冲击级聚苯乙烯 20-35重量份；
聚碳酸酯 10-24重量份；
聚醚醚酮 8-20重量份；
三元乙丙橡胶 5-10重量份；
玻纤增强聚氧化聚甲醛 7-16重量份；
发泡剂 0.5-2重量份；
UV吸收剂 0.5-1.5重量份；
润滑剂 0.5-1.5重量份；
仿木纹热转印纸 1-2重量份。
2.根据权利要求1所述的热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其特征在于，所述玻纤增强聚氧化聚甲醛为20%玻纤增强聚氧化聚甲醛。
3.根据权利要求1或2所述的热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其特征在于，所述发泡剂包括碳酸氢铵和/或碳酸铵。
4.根据权利要求1或2所述的热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其特征在于，所述UV吸收剂包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
5.根据权利要求1或2所述的热转印型高强度全塑发泡仿木材料，其特征在于，所述润滑剂包括白油和/或己二酸二异辛酯。
6.一种制备权利要求1-5任一项所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）取所述抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、玻纤增强聚氧化聚甲醛在70-80℃烘箱中充分干燥3-5h，备用；
（2）取配方量的上述干燥后的抗冲击级聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、三元乙丙橡胶、玻纤增强聚氧化聚甲醛加入高速混合机中进行混合，得到第一混合料；并将所述第一混合料加入平行双螺杆挤出机中进行混炼、挤出、造粒，得到第一粒料，备用；
（3）将上述第一粒料与选定量的所述发泡剂、UV吸收剂及润滑剂充分混匀，得到第二混合料，并将所述第二混合料加入平行双螺杆挤出机中挤出造粒，得到第二粒料，备用；
（4）将所述第二粒料置于锥形双螺杆木塑型材挤出机中进行挤出成型，得到高强度全塑发泡型材；
（5）将所得高强度全塑发泡型材与所述仿木纹热转印纸经热转印机进行热转印处理，并经过冷却定型、定长切割，即得所需热转印型高强度全塑发泡仿木材料。
7.根据权利要求6所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为200-230℃，螺杆转速为120-150rpm。
8.根据权利要求7所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，控制所述双螺杆挤出机的机筒温度为140-160℃，螺杆转速为20-30rpm。
9.根据权利要求8所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，控制所述锥形双螺杆木塑型材挤出机的机筒温度为190-220℃，螺杆转速为10-30rpm。
10.根据权利要求6-9任一项所述热转印型高强度全塑发泡仿木材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，控制所述热转印步骤的温度为130-170℃、压力为0.15-0.30kg/cm2。
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