CN111019219A - 一种阻燃木塑表层复合物及具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃木塑表层复合物及具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,涉及木塑材料的技术领域,按照质量份数计,阻燃木塑表层复合物的原料具体包括如下组分:高密度聚乙烯10~50份、聚丙烯10~50份、乙烯丙烯酸共聚物10~50份、填充物10~50份、阻燃剂10~30份、抗紫外剂0.1~0.5份、抗氧剂0.1~0.5份、色粉0.5~8份、防霉剂0.1~1份、润滑剂0.1~3份以及层状硅酸盐0.5~6份。本发明具有防火阻燃的效果且木塑阻燃表层与芯层之间的粘接强度高。
Description
技术领域
本发明涉及木塑材料的技术领域,尤其是涉及一种阻燃木塑表层复合物及具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法。
背景技术
木塑,即木塑复合材料,是近年来国内外蓬勃兴起的一类新型复合材料,指利用聚烯烃树脂如聚乙烯、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。目前,我国天然林资源日益减少,木质品市场需求与日俱增,聚烯烃基木塑作为一种性能优良的新型环保、可代木材料,具有快速发展空间。
在普通木塑表面共挤包覆一层特殊耐候改性塑料,通过花纹、混色、不同方式打磨等技术实现仿木效果。聚烯烃基木塑地板主要用于园林庭院等户外景观,因聚烯烃基木塑中的两种主要原料都是易燃物,为了满足木塑地板对森林火灾的防火要求,需要对共挤木塑耐候改性塑料表层进行阻燃改性,以满足逐渐增长的市场需求。
授权公告号为CN102218883B的中国专利公开一种涂敷硅阻燃涂层的木塑板材,在木塑板材的表面涂敷厚度为0.3mm的硅阻燃涂层,其硅阻燃涂层的制备方法:取原料重量组份有树脂20~35份、硅阻燃剂25~45份、阻燃协效剂8~12份以及颜填料6~10份;各组分研磨后过325目筛,利用恒温磁力搅拌器搅拌均匀,用刷子均匀地沿着木塑板材的纵横方向涂敷,使涂层厚度达到0.3mm,干燥24小时使耐火时间达到35min。
上述技术方案存在以下缺陷:虽然在木塑板材表面涂覆阻燃涂层具有一定的阻燃效果,但是通过涂敷的方式,阻燃涂层与木塑板材之间粘结性差,影响木塑板材的阻燃效果。
发明内容
本发明的目的一是提供一种阻燃木塑表层复合物,具有防火阻燃的效果且阻燃木塑表层与芯层之间的粘接强度高;本发明的目的二是提供一种具有阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,该制备工艺简单,且阻燃木塑表层与芯层之间的粘结性好。
本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的:一种阻燃木塑表层复合物,按照质量份数计,阻燃木塑表层的原料具体包括如下组分:高密度聚乙烯10~50份、聚丙烯10~50份、乙烯丙烯酸共聚物10~50份、填充物10~50份、阻燃剂10~30份、抗紫外剂0.1~0.5份、抗氧剂0.1~0.5份、色粉0.5~8份、防霉剂0.1~1份、润滑剂0.1~3份以及层状硅酸盐0.5~6份。
通过采用上述技术方案,聚丙烯密度小,力学性能好且聚丙烯强度高于聚乙烯,加入聚丙烯能够提高木塑材料的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性能。
乙烯丙烯酸共聚物是一种具有热塑性和极高粘接性的聚合物,由于羧基基团的存在以及氢键的作用,聚合物的结晶化被抑制,主链的线性被破坏,提高了乙烯丙烯酸共聚物的粘性,因此能够增加芯层与表层之间的粘连性,保证木塑地板的防火效果。
加入阻燃剂,能够提高木塑地板的阻燃效果,降低木塑地板芯层燃烧的可能性。
本发明的进一步设置为:所述阻燃剂至少包括聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐、红磷阻燃剂、季戊四醇、次磷酸铝、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种。
通过采用上述技术方案,聚磷酸铵遇热会膨胀,对基材表面进行覆盖,隔绝空气,从而达到阻燃效果,且本身无毒无味,不产生腐蚀性气体。三聚氰胺氰尿酸盐燃烧时,形成的碳泡沫层对聚合物起到保护作用,绝热隔氧。季戊四醇属于膨胀型阻燃剂,燃烧时膨胀,覆盖在基材表面,隔绝空气,阻止燃烧,从而达到阻燃的效果。次磷酸铝在一定温度下产生新的隔离物质,形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层,隔绝氧气,防止可燃气体向外溢出,从而达到阻燃目的。十溴二苯乙烷中溴含量高,热稳定性好,抗紫外性能佳,其阻燃机理是当高聚物分解时,十溴二苯乙烷也开始分解,产生溴化氢,溴化氢消耗高分子讲解产生的自由基,延缓或中断燃烧的链反应,而且溴化氢是一种难燃的气体,密度比空气大,可在高分子材料表面形成屏障,降低可燃性气体的密度,从而起到阻燃效果。燃烧初期,三氧化二锑熔融,在材料表面形成保护膜,隔绝空气;高温状态下,三氧化二锑被气化,稀释了空气中氧浓度,从而起到了阻燃作用。氢氧化镁的阻燃机理是燃烧时释放出结合的水,具有冷却、减缓燃烧速率的效果。氢氧化镁环保性好、不释放烟雾、不会产生有害气体且成本低。氢氧化铝分子中所含的化学结合水的比例高达34%,这种结合水在阻燃木塑表层复合物的加工过程中保持稳定,超过200℃时开始分解,释放出水蒸汽,起到冷却、减慢燃烧速率的作用。
本发明的进一步设置为:所述润滑剂至少包括硅酮粉、氧化聚乙烯蜡、硬脂酰胺、硬脂酸盐、聚乙烯蜡中的一种。
通过采用上述技术方案,润滑剂为了改善阻燃剂添加引起的流动性差、生产速率慢的问题,加入润滑剂能够加快生产速率,减少对木塑地板的性能影响。硅酮粉在体系中能够均匀分散,硅酮跟硅酮之间的摩擦系数小,能够提高加工的流动性,提高润滑性能。氧化聚乙烯蜡粘度低、软化点高、硬度高、热稳定性好、高温挥发性低,既有极优的外部润滑性,又有较强的内部润滑作用。氧化聚乙烯蜡含有羟基和羧基,与聚乙烯和聚丙烯之间的相容性好。硬脂酰胺与硬质酸盐的润滑性好,且能够均匀分散,提高挤出过程的润滑效果。聚乙烯蜡作为润滑剂,其化学性质稳定,聚乙烯蜡与聚乙烯、聚丙烯相溶性好,能够改善挤出过程的流动性。
本发明的进一步设置为:所述层状硅酸盐至少包括改性高岭土或改性蒙脱土中的一种。
通过采用上述技术方案,改性高岭土与改性蒙脱土的作用是与加入的阻燃剂在阻燃性能上具有协同作用,改性高岭土与改性蒙脱土为纳米结构,木塑复合材料燃烧时,改性高岭土与改性蒙脱土能够在阻燃木塑表层复合物表面聚集,在阻燃木塑表层复合物表面形成一层致密的保护层,防止燃烧进一步进行,能够有效保护芯层。
本发明的进一步设置为:所述改性高岭土的制备方法为:1)原料高岭土与60~80wt%的尿素水溶液按照质量比为1:2混合,然后机械搅拌,同时在20~100KHz超声处理6~12h,超声结束后,洗涤多次,直至将高岭土表面的尿素洗涤干净,干燥处理,得到插层改性的高岭土;2)将1)制备的插层改性高岭土研磨,置于烘箱内,在140~220℃下处理0.5~1h,得到剥片高岭土;3)按照质量百分比计,将剥片高岭土96~99%、硬脂酸0.2~0.8%、十二烷基苯磺酸钠0.5~3%置于球磨仪中,研磨2~4h,即得到改性高岭土。
本发明的进一步设置为:所述改性蒙脱土的制备方法为:1)原料蒙脱土和水按照质量比为1:4~8混合,并搅拌至蒙脱土在水中均匀分散,然后加热到100℃;2)向步骤1中加入季铵盐,季铵盐的加入量为蒙脱土质量的5~12%,继续搅拌2~4h;3)将步骤2)的混合物抽滤、洗涤,洗涤至蒙脱土表面无氯离子,烘干后得到有机蒙脱土,烘干后研磨过300目筛;4)将15~20份有机蒙脱土加入到40~50份环氧树脂中,加入5~8份固化剂搅拌混合均匀;5)抽真空除去气泡,将混合料浇注到预热的模具中,在烘箱中加热固化,固化温度为100~120℃,固化时间为2~5h,固化结束,研磨过300目筛得到改性蒙脱土。
本发明的进一步设置为:所述防霉剂至少包括噻唑基苯并咪唑类或异噻唑啉酮类中的一种。
通过采用上述技术方案,噻唑基苯并咪唑类防霉剂具有抑制性强、杀菌效果好的特点,能够通过抑制细菌生物膜的形成,从而有效灭菌。异噻唑啉酮类通过断开细菌和藻类蛋白质的键而起灭菌作用,异噻唑啉酮类防霉剂与微生物接触后,能迅速地不可逆的抑制其生长,从而导致微生物细胞的死亡,因此异噻唑啉酮类能够对常见的细菌、真菌、藻类等具有很强的抑制和灭杀作用,具有灭杀效率高、降解性好、不产生残留等效果。
本发明的上述技术目的二是通过以下技术方案得以实现的:一种具有阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法:具体包括如下步骤:
步骤1、阻燃木塑表层复合物混料:按照阻燃木塑表层复合物的配方量称取各组分,然后将各组分混合搅拌均匀后备用,混合温度为60~150℃,混合时间为10~15min;
步骤2、阻燃木塑表层复合物造粒:经过步骤1混合均匀的各原料通过螺杆挤出机造粒,造粒温度为170~190℃,物料熔融后,经过拉条、冷却后通过造粒机熔融造粒得到直径为2~5mm的阻燃木塑表层复合物粒子;
步骤3、挤出:将木塑芯层原料木粉与阻燃木塑表层复合物粒子分别通过挤出机加入到共挤模具的芯体空腔与表层空腔中挤出芯体和包裹在芯体外层的表层,芯层挤出温度分别为:一区160~230℃,二区160~230℃,三区130~180℃,四区130~180℃,模具130~170℃;阻燃木塑表层的挤出温度分别为:一区120~160℃,二区150~220℃,三区150~220℃,四区150~220℃,模具160~200℃;
步骤4、定型:先经过定型模具定型,再通过冷却水进行冷却定型,冷却温度为30~50℃;步骤5、切割:冷却后的半成品进入切割机,按照要求,切割成符合尺寸要求的成品。
通过采用上述技术方案,将阻燃木塑表层复合物原料混合均匀后,通过造粒机造粒,然后将芯层原料木粉与阻燃木塑表层复合物粒子共挤将阻燃木塑表层包裹在芯层外部,芯层与阻燃木塑表层之间的粘接强度高,不易脱离,该制备工艺简单,方便操作。
本发明的进一步设置为:所述步骤3中阻燃木塑表层的挤出厚度为0.4~1.5mm。
通过采用上述技术方案,挤出厚度在0.4~1.5mm,既能保证阻燃效果,又不会使得阻燃木塑表层过厚,造成浪费。
综上所述,本发明的有益技术效果为:
1.聚丙烯密度小,力学性能好且聚丙烯强度高于聚乙烯,加入聚丙烯能够提高木塑材料的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性能。乙烯丙烯酸共聚物是一种具有热塑性和极高粘接性的聚合物,由于羧基基团的存在以及氢键的作用,聚合物的结晶化被抑制,主链的线性被破坏,提高了乙烯丙烯酸共聚物的粘性,因此能够增加芯层与表层之间的粘连性,保证木塑地板的防火效果。加入阻燃剂,能够提高木塑地板的阻燃效果,降低木塑地板芯层燃烧的可能性;
2.润滑剂为了改善阻燃剂添加引起的流动性差、生产速率慢的问题,加入润滑剂能够加快生产速率,减少对木塑地板的性能影响。硅酮粉在体系中能够均匀分散,硅酮跟硅酮之间的摩擦系数小,能够提高加工的流动性,提高润滑性能。聚乙烯蜡作为润滑剂,其化学性质稳定,聚乙烯蜡与聚乙烯、聚丙烯相溶性好,能够改善挤出过程的流动性;
3.改性高岭土与改性蒙脱土的作用是与加入的阻燃剂在阻燃性能上具有协同作用,改性高岭土与改性蒙脱土为纳米结构,木塑复合材料燃烧时,改性高岭土与改性蒙脱土能够在阻燃木塑表层复合物表面聚集,在阻燃木塑表层复合物表面形成一层致密的保护层,防止燃烧进一步进行,能够有效保护芯层。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步详细说明。
实施例1
表1为实施例1的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 50 | 抗紫外剂 | 0.5 |
聚丙烯 | 10 | 色粉 | 1 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 50 | 噻唑基苯并咪唑类 | 1.0 |
填充物 | 10 | 聚乙烯蜡 | 0.8 |
十溴二苯乙烷 | 10 | 硅酮粉 | 1.6 |
改性高岭土 | 6 |
其中改性高岭土的制备方法为:1)10kg原料高岭土与20kg质量分数为60wt%的尿素水溶液混合,然后机械搅拌,同时在100KHz超声处理6h,超声结束后,洗涤5次,然后干燥处理,得到插层改性的高岭土;2)将1)制备的插层改性高岭土研磨,置于烘箱内,在140℃下处理1h,得到剥片高岭土;3)将5kg剥片高岭土、0.01kg硬脂酸、0.04kg十二烷基苯磺酸钠置于球磨仪中,研磨4h,得到改性高岭土。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤1、阻燃木塑表层复合物混料:按照实施例1中阻燃木塑表层复合物的配方量称取各组分,然后将各组分混合搅拌均匀后倒入储料桶备用,混合温度为150℃,混合时间为10min;
步骤2、阻燃木塑表层复合物造粒:经过步骤1混合均匀的原料通过螺杆挤出机造粒,造粒温度为170℃,物料熔融后,经过拉条、冷却后通过造粒机熔融造粒得到直径为2mm的阻燃木塑表层复合物粒子;
步骤3、挤出:将木塑芯层原料木粉与阻燃木塑表层复合物粒子分别通过挤出机加入到共挤模具的芯体空腔与表层空腔中挤出芯体和包裹在芯体外层的表层,芯层挤出温度分别为:一区160℃,二区160℃,三区130℃,四区130℃,模具130℃;阻燃木塑表层的的挤出温度分别为:一区120℃,二区150℃,三区150℃,四区150℃,模具160℃,阻燃木塑表层的挤出厚度为0.4mm;
步骤4、定型:先经过定型模具定型,再通过冷却水进行冷却定型,冷却温度为30℃;步骤5、切割:冷却后的半成品进入切割机,按照要求,切割成符合尺寸要求的成品。
实施例2
表2为实施例2的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 10 | 改性高岭土 | 0.5 |
聚丙烯 | 50 | 抗紫外剂 | 0.3 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 10 | 色粉 | 5.5 |
填充物 | 50 | 异噻唑啉酮类 | 0.8 |
氢氧化铝 | 15 | 聚乙烯蜡 | 0.5 |
改性蒙脱土 | 0.5 | 硅酮粉 | 2.5 |
其中改性蒙脱土的制备方法为:1)10kg原料蒙脱土和40kg水混合并不断搅拌,搅拌至蒙脱土在水中均匀分散,然后加热到100℃;2)向步骤1中加入0.5kg十六烷基三甲基溴化铵,继续搅拌2h;3)将步骤2)的混合物抽滤、洗涤3次,烘干后得到有机蒙脱土,烘干后研磨过300目筛;4)将5kg有机蒙脱土加入到10k环氧树脂中,加入1.25kg异佛尔酮二胺搅拌混合均匀;5)抽真空除去气泡,将混合料浇注到预热的模具中,在烘箱中加热固化,固化温度为100℃,固化时间为2h,固化结束,研磨过300目筛得到改性蒙脱土。
改性高岭土的制备方法为:1)10kg原料高岭土与20kg质量分数为80wt%的尿素水溶液混合,然后机械搅拌,同时在20KHz超声处理12h,超声结束后,洗涤6次,直至将高岭土表面的尿素洗涤干净,干燥处理,得到插层改性的高岭土;2)将1)制备的插层改性高岭土研磨,置于烘箱内,在220℃下处理0.5h,得到剥片高岭土;3)将4.81kg剥片高岭土、0.04kg硬脂酸、0.15kg十二烷基苯磺酸钠置于球磨仪中,研磨2h,得到改性高岭土。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤1、阻燃木塑表层复合物混料:按照实施例2中阻燃木塑表层复合物的配方量称取各组分,然后将各组分混合搅拌均匀后倒入储料桶备用,混合温度为60℃,混合时间为15min;
步骤2、阻燃木塑表层复合物造粒:经过步骤1混合均匀的原料通过螺杆挤出机造粒,造粒温度为190℃,物料熔融后,经过拉条、冷却后通过造粒机熔融造粒得到直径为3mm的阻燃木塑表层复合物粒子;
步骤3、将木塑芯层原料木粉与阻燃木塑表层复合物粒子分别通过挤出机加入到共挤模具的芯体空腔与表层空腔中挤出芯体和包裹在芯体外层的表层,芯层挤出温度分别为:一区230℃,二区230℃,三区180℃,四区180℃,模具170℃;阻燃木塑表层的的挤出温度分别为:一区160℃,二区220℃,三区220℃,四区220℃,模具200℃,阻燃木塑表层的挤出厚度为0.8mm;
步骤4、定型:先经过定型模具定型,再通过冷却水进行冷却定型,冷却温度为50℃;步骤5、切割:冷却后的半成品进入切割机,按照要求,切割成符合尺寸要求的成品。
实施例3
表3为实施例3的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 25 | 改性高岭土 | 0.7 |
聚丙烯 | 20 | 抗紫外剂 | 0.4 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 20 | 色粉 | 6 |
填充物 | 20 | 噻唑基苯并咪唑类 | 0.9 |
十溴二苯乙烷 | 11 | 硬脂酸盐 | 0.3 |
三聚氰胺氰尿酸盐 | 4 | 硅酮粉 | 2.1 |
改性蒙脱土 | 0.5 |
其中改性蒙脱土的制备方法为:1)将10kg原料蒙脱土和60kg水混合并不断搅拌,搅拌至蒙脱土在水中均匀分散,然后加热到100℃;2)向步骤1中加入0.8kg十八烷基三甲基氯化铵,继续搅拌3h;3)将步骤2)的混合物抽滤、洗涤4次,烘干后得到有机蒙脱土,烘干后研磨过300目筛;4)将5kg有机蒙脱土加入到12.5kg环氧树脂中,加入1.75kg乙烯基三胺搅拌混合均匀;5)抽真空除去气泡,将混合料浇注到预热的模具中,在烘箱中加热固化,固化温度为110℃,固化时间为3h,固化结束,研磨过300目筛得到改性蒙脱土。
改性高岭土的制备方法为:1)将10kg原料高岭土与20kg质量分数为70wt%的尿素水溶液混合,然后机械搅拌,同时在60KHz超声处理10h,超声结束后,洗涤5次,将高岭土表面的尿素洗涤干净,干燥处理,得到插层改性的高岭土;2)将1)制备的插层改性高岭土研磨,置于烘箱内,在180℃下处理0.5~1h,得到剥片高岭土;3)将4.85kg剥片高岭土、0.03kg硬脂酸、0.12kg十二烷基苯磺酸钠于球磨仪中,研磨3h,得到改性高岭土。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤1、阻燃木塑表层复合物混料:按照实施例3中阻燃木塑表层复合物的配方量称取各组分,然后将各组分混合搅拌均匀后倒入储料桶备用,混合温度为90℃,混合时间为10min;
步骤2、阻燃木塑表层复合物造粒:经过步骤1混合均匀的原料通过螺杆挤出机造粒,造粒温度为180℃,物料熔融后,经过拉条、冷却后通过造粒机熔融造粒得到直径为5mm的阻燃木塑表层复合物粒子;
步骤3、将木塑芯层原料木粉与阻燃木塑表层复合物粒子分别通过挤出机加入到共挤模具的芯体空腔与表层空腔中挤出芯体和包裹在芯体外层的表层,芯层挤出温度分别为:一区200℃,二区200℃,三区150℃,四区150℃,模具150℃;阻燃木塑表层的的挤出温度分别为:一区140℃,二区150℃,三区220℃,四区150℃,模具180℃,阻燃木塑表层的挤出厚度为1.2mm;
步骤4、定型:先经过定型模具定型,再通过冷却水进行冷却定型,冷却温度为40℃;步骤5、切割:冷却后的半成品进入切割机,按照要求,切割成符合尺寸要求的成品。
实施例4
表4为实施例4的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 25 | 改性高岭土 | 0.5 |
聚丙烯 | 20 | 抗紫外剂 | 0.4 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 20 | 色粉 | 7 |
填充物 | 17.5 | 噻唑基苯并咪唑类 | 0.1 |
聚磷酸铵 | 12.5 | 异噻唑啉酮类 | 0.1 |
季戊四醇 | 5 | 氧化聚乙烯蜡 | 0.7 |
改性蒙脱土 | 0.7 | 硅酮粉 | 1.5 |
其中改性蒙脱土的制备方法,同实施例3。
改性高岭土的制备方法,同实施例3。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤1、阻燃木塑表层复合物混料:按照实施例4中的配方量称取各组分,然后将各组分混合搅拌均匀后倒入储料桶备用,混合温度为120℃,混合时间为15min;
步骤2、阻燃木塑表层复合物造粒:经过步骤1混合均匀的原料通过螺杆挤出机造粒,造粒温度为180℃,物料熔融后,经过拉条、冷却后通过造粒机熔融造粒得到直径为4mm的阻燃木塑表层复合物粒子;
步骤3、将木塑芯层原料与阻燃木塑表层复合物粒子分别通过挤出机加入到共挤模具的芯体空腔与表层空腔中挤出芯体和包裹在芯体外层的表层,芯层挤出温度分别为:一区190℃,二区200℃,三区160℃,四区160℃,模具150℃;阻燃木塑表层的的挤出温度分别为:一区140℃,二区180℃,三区200℃,四区190℃,模具180℃,阻燃木塑表层的挤出厚度为1.5mm;
步骤4、定型:先经过定型模具定型,再通过冷却水进行冷却定型,冷却温度为40℃;步骤5、切割:冷却后的半成品进入切割机,按照要求,切割成符合尺寸要求的成品。
实施例5
表5为实施例5的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 25 | 改性高岭土 | 1.1 |
聚丙烯 | 20 | 抗紫外剂 | 0.5 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 20 | 色粉 | 8 |
填充物 | 15 | 噻唑基苯并咪唑类 | 0.3 |
十溴二苯乙烷 | 14 | 异噻唑啉酮类 | 0.2 |
红磷阻燃剂 | 6 | 聚乙烯蜡 | 0.6 |
改性蒙脱土 | 0.8 | 硅酮粉 | 1.1 |
其中改性蒙脱土的制备方法,同实施例3。
改性高岭土的制备方法,同实施例3。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,与实施例3的区别在于,按照实施例5中的配方量称取各组分,其余同实施例3。
实施例6
表6为实施例6的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 22.5 | 改性高岭土 | 1.3 |
聚丙烯 | 17.5 | 抗紫外剂 | 0.5 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 20 | 色粉 | 6 |
填充物 | 17.5 | 噻唑基苯并咪唑类 | 0.3 |
十溴二苯乙烷 | 2.5 | 异噻唑啉酮类 | 0.4 |
三氧化二锑 | 7.5 | 聚乙烯蜡 | 0.6 |
氢氧化镁 | 4 | 硅酮粉 | 0.6 |
次磷酸铝 | 8.5 | 硬脂酰胺 | 0.4 |
改性蒙脱土 | 0.5 |
其中改性蒙脱土的制备方法,同实施例3。
改性高岭土的制备方法,同实施例3。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,与实施例3的区别在于,按照实施例6中的配方量称取各组分,其余同实施例3。
实施例7
表7为实施例7的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 22.5 | 抗紫外剂 | 0.3 |
聚丙烯 | 17.5 | 色粉 | 6.5 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 20 | 噻唑基苯并咪唑类 | 0.3 |
填充物 | 15 | 异噻唑啉酮类 | 0.3 |
季戊四醇 | 15 | 聚乙烯蜡 | 0.8 |
氢氧化铝 | 10 | 硅酮粉 | 0.7 |
改性蒙脱土 | 1.5 |
其中改性蒙脱土的制备方法,同实施例3。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,与实施例3的区别在于,按照实施例7中的配方量称取各组分,其余同实施例3。
实施例8
表8为实施例8的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 20 | 改性高岭土 | 0.8 |
聚丙烯 | 20 | 抗紫外剂 | 0.4 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 20 | 色粉 | 7 |
填充物 | 17.5 | 噻唑基苯并咪唑类 | 0.3 |
氢氧化镁 | 12.5 | 异噻唑啉酮类 | 0.7 |
氢氧化铝 | 15 | 聚乙烯蜡 | 0.8 |
改性蒙脱土 | 0.8 | 硅酮粉 | 0.5 |
其中改性蒙脱土的制备方法,同实施例3。
改性高岭土的制备方法,同实施例3。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,与实施例3的区别在于,按照实施例8中的配方量称取各组分,其余同实施例3。
实施例9
表9为实施例9的一种阻燃木塑表层复合物的原料及其质量
组分 | 质量(kg) | 组分 | 质量(kg) |
高密度聚乙烯 | 25 | 改性高岭土 | 1.2 |
聚丙烯 | 20 | 抗紫外剂 | 0.5 |
乙烯丙烯酸共聚物 | 20 | 色粉 | 7.5 |
填充物 | 15 | 噻唑基苯并咪唑类 | 0.1 |
氢氧化镁 | 10 | 异噻唑啉酮类 | 0.2 |
氢氧化铝 | 20 | 聚乙烯蜡 | 1 |
改性蒙脱土 | 0.6 | 硅酮粉 | 0.2 |
其中改性蒙脱土的制备方法,同实施例3。
改性高岭土的制备方法,同实施例3。
一种具有该阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,与实施例3的区别在于,按照实施例9中的配方量称取各组分,其余同实施例3。
对比例1
一种阻燃木塑表层复合物,与实施例6的区别在于不包括改性高岭土和改性蒙脱土,其它同实施例6。
对比例2
一种阻燃木塑表层复合物,与实施例6的区别在于改性蒙脱土换为蒙脱土,其它同实施例6。
对比例3
一种阻燃木塑表层复合物,与实施例6的区别在于改性高岭土换为高岭土,其它同实施例6。
对比例4
一种阻燃木塑表层复合物,与实施例6的区别在于改性蒙脱土换为蒙脱土,改性高岭土换为高岭土,其它同实施例6。
对比例5
一种阻燃木塑表层复合物,与实施例6的区别在于防霉剂为噻唑基苯并咪唑类,质量为0.7kg,其它同实施例6。
对比例6
一种阻燃木塑表层复合物,与实施例6的区别在于防霉剂为异噻唑啉酮类,质量为0.7kg,其它同实施例6。
对比例7
一种阻燃木塑表层复合物,与实施例6的区别在于不加入防霉剂,其它同实施例6。
各项性能测试如下。
一、防火性能测试:实施例1~实施例9以及对比例1~对比例4制备的阻燃木塑表层与芯层共挤制成长度为1800mm、宽度为137mm、厚度为23mm的木塑地板,然后采用平头螺栓将6块木塑地板垂直固定在6条铝合金托梁上,每块托梁之间的间距为450mm,每块木塑地板之间的间距为3mm。采用澳大利亚标准AS1530.8.1-2018《建筑材料、元件和构件的防火测试-暴露于模拟区大火建筑构件的测试-辐射热和小火焰》进行测试,根据热流测试结果,澳标防火性能由高到低分为BAL:A40、BAL:A29、BAL:A19、BAL:A12.5、BAL:Low,其中BAL为A40表示,当暴露在A类床和40kW/m2的峰值辐射热通量时,试样符合试用的性能标准,其它防火等级依此类推。根据测试结果,实施例的防火性能均达到BAL:A29;对比例的防火性能达到BAL:A19。
表10为测试60分钟的热流数据
二、阻燃性能测试:参照欧洲标准协会EN13501-1:2007+A1:2009《建筑产品和部件燃烧性能的分类,根据燃烧试验反应的试验数据进行分类》进行测试,具体测试标准参照ENISO 13823建筑材料或制品的单体燃烧试验、EN ISO 11925-2建筑材料可燃性测试,其中C等级的具体标准为:Figra(燃烧增长速率指数)≤250W/S,Figra指数越大,表明燃烧增长的越快;LFS≤试样的边缘;THR600s≤15MJ;60秒内Fs≤150mm;Smogra(烟气生成速率指数)≤30m2/s2;TSP600s≤50m2。
表11为实施例、对比例的阻燃木塑表层的阻燃性能测试结果
三、弯曲性能测试:参照国际标准BS EN 15534-1:2014+A1:2017
Annex A EN 15534-4:2014Section 4.5.2进行,测试要求需达到最大载荷平均值≥3300N,最小值≥3000N;500N挠度平均值≤2.0mm,最大值≤2.5mm。
表12为实施例、对比例弯曲性能测试结果
四、阻燃木塑表层抗拉强度(剥离力)测试:参照欧洲标准协会EN319-1993进行测试,样本尺寸50mm×50mm(长×宽),胶粘剂:热熔胶,测试速度:5mm/min,测试环境:(23±2)℃,相对湿度(50±5)%。
表13为实施例、对比例阻燃木塑表层的抗拉强度测试结果
实施例制备的阻燃木塑表层与芯层之间的粘接强度高,不易剥离,使用过程性能更加稳定。
五、REACH检测:对于满足REACH第57条规定的物质通常被认为是一种高度关注的物质(SVHC),检测方法采用电感耦合氩等离子体光谱、气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用、紫外-可见分光光度计、气相色谱-电子捕获检测器、顶空气相色谱-质谱以及高效液相色谱结合对SVHC各物质进行检测,实施例1~实施例9的测试结果如下:
SVHC第一批清单包括15项物质,清单中的15项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第二批清单包括13项物质,清单中的13项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第三批清单包括8项物质,清单中的8项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第四批清单包括8项物质,清单中的8项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第五批清单包括7项物质,清单中的7项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第六批清单包括20项物质,清单中的20项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第七批清单包括13项物质,清单中的13项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第八批清单包括54项物质,清单中的54项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第九批清单包括6项物质,清单中的6项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十批清单包括7项物质,清单中的7项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十一批清单包括4项物质,清单中的4项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十二批清单包括6项物质,清单中的6项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十三批清单包括2项物质,清单中的2项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十四批清单包括5项物质,清单中的5项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十五批清单包括1项物质,清单中的1项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十六批清单包括4项物质,清单中的4项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十七批清单包括1项物质,清单中的1项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十八批清单包括7项物质,清单中的7项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第十九批清单包括10项物质,清单中的10项物质在实施例1~实施例9中均未检测到;
SVHC第二十批清单包括6项物质,清单中的6项物质在实施例1~实施例9中均未检测到。
六、VOC测试:参照ASTM D5116&ISO 16000-9:2006/COR1-2007&ISO16000-6:2011&ISO 16000-3:2011进行测试,测试在室内1m3的空间进行,使用Tenax-TA和DNPH管进行采样,采用TDS-GC/MS和HPLC-DAD进行分析。
表14为实施例、对比例的VOC测试结果
本发明制备的木塑阻燃表层挥发性有机化合物含量低,使用更安全,对环境友好。
七、防滑性能测试:参照DIN 51130:2014斜坡湿油防滑测试进行,防滑等级共分为R9(6°﹤X≤10°)、R10(10°﹤X≤19°)、R11(19°﹤X≤27°)、R12(27°﹤X≤35°)、R13(X﹥35°),其中X代表角度。
表15为实施例、对比例的防滑性能测试结果
角度(°) | 等级 | |
实施例1 | 13.6 | R10 |
实施例2 | 14.1 | R10 |
实施例3 | 12.9 | R10 |
实施例4 | 15.2 | R10 |
实施例5 | 14.8 | R10 |
实施例6 | 17.6 | R10 |
实施例7 | 15.5 | R10 |
实施例8 | 15.3 | R10 |
实施例9 | 14.2 | R10 |
对比例1 | 7.2 | R9 |
对比例2 | 8.0 | R9 |
对比例3 | 8.3 | R9 |
对比例4 | 7.7 | R9 |
对比例5 | 12.3 | R10 |
对比例6 | 11.9 | R10 |
对比例7 | 13.5 | R10 |
实施例的防滑性能均达到R10,优于对比例1~4。
八、老化性能测试:参照EN15534-1:2014+A1-2017 Section 8.1和ISO 4892-2:2013,cycle1进行测试,测试环境:(23±2)℃,相对湿度(50±5)%,测试条件:在(65±3)℃黑色标准温度下照射102min,腔室温度(38±3)℃,相对湿度(50±10)%;光和水喷雾18min;辐照度:340nm窄带处0.51±0.02W/(m2·nm)。△L*代表光亮度因子,当△L*为正值,表示偏白;当△L*为负值,表示偏黑。△a*代表红/绿因子,当△a*为正值,表示偏红;当△a*为负值,表示偏绿。△b*代表黄/蓝因子,当△b*为正值,表示偏黄;当△b*为负值,表示偏蓝。根据上述三个因子计算△E*,△E*代表总色差的大小。
表16为老化性能测试结果
曝光时间(h) | ΔL* | Δa* | Δb* | ΔE* | |
实施例1 | 2000 | -0.46 | -0.49 | 0.85 | 1.24 |
实施例2 | 2000 | -0.49 | -0.52 | 0.88 | 1.32 |
实施例3 | 2000 | -0.46 | -0.51 | 0.86 | 1.29 |
实施例4 | 2000 | -0.45 | -0.48 | 0.87 | 1.26 |
实施例5 | 2000 | -0.52 | -0.55 | 0.90 | 1.35 |
实施例6 | 2000 | -0.32 | -0.43 | 0.81 | 1.05 |
实施例7 | 2000 | -0.42 | -0.46 | 0.82 | 1.16 |
实施例8 | 2000 | -0.43 | -0.44 | 0.80 | 1.12 |
实施例9 | 2000 | -0.45 | -0.47 | 0.84 | 1.22 |
对比例1 | 2000 | -0.56 | -0.61 | 0.95 | 1.63 |
对比例2 | 2000 | -0.52 | -0.58 | 0.92 | 1.58 |
对比例3 | 2000 | -0.50 | -0.56 | 0.89 | 1.55 |
对比例4 | 2000 | -0.53 | -0.56 | 0.93 | 1.60 |
对比例5 | 2000 | -0.51 | -0.49 | 0.86 | 1.45 |
对比例6 | 2000 | -0.48 | -0.51 | 0.87 | 1.48 |
对比例7 | 2000 | -0.50 | -0.48 | 0.88 | 1.51 |
根据过老化性能测试结果表明,实施例制备的阻燃木塑表层的总色差小,适用于室外。
九、防霉性能测试:参照ISO 16869:2008进行测试,测试生物:黑曲霉ATCC 6275、球毛壳菌ATCC 6205、拟青霉CBS 628.66、青霉菌ATCC 9644、长木霉菌ATCC 13631;测试条件:时间21天,湿度>85%RH,温度24℃。测试结果分为三个等级:“0”代表没有真菌生长,说明该材料抗真菌侵袭;“1”代表真菌开始生长,说明该材料已部分保护免受真菌侵害,不易受到真菌的攻击;“2”代表真菌明显的生长且有孢子形成,说明该材料易受真菌侵害。
表17为实施例、对比例防霉性能测试结果
根据防霉性能测试结果表明,实施例1~9制备的阻燃木塑表层没有真菌生长,说明该材料抗真菌侵袭。实施例6与对比例5~6对比,对比例5~6只添加一种防霉剂,真菌开始生长,说明该材料已部分保护免受真菌侵害,不易受到真菌的攻击,两种防霉剂复配使用的效果优于防霉剂单独使用的效果;对比例7未添加防霉剂,真菌明显的生长,说明该材料容易受到真菌的侵害。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,并非对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种阻燃木塑表层复合物,其特征在于:按照质量份数计,阻燃木塑表层的原料具体包括如下组分:高密度聚乙烯10~50份、聚丙烯10~50份、乙烯丙烯酸共聚物10~50份、填充物10~50份、阻燃剂10~30份、抗紫外剂0.1~0.5份、抗氧剂0.1~0.5份、色粉0.5~8份、防霉剂0.1~1份、润滑剂0.1~3份以及层状硅酸盐0.5~6份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃木塑表层复合物,其特征在于:所述阻燃剂至少包括聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐、红磷阻燃剂、季戊四醇、次磷酸铝、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃木塑表层复合物,其特征在于:所述润滑剂至少包括硅酮粉、氧化聚乙烯蜡、硬脂酰胺、硬脂酸盐、聚乙烯蜡中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃木塑表层复合物,其特征在于:所述层状硅酸盐至少包括改性高岭土或改性蒙脱土中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃木塑表层复合物,其特征在于:所述改性高岭土的制备方法为:1)原料高岭土与60~80wt%的尿素水溶液按照质量比为1:2混合,然后机械搅拌,同时在20~100KHz超声处理6~12h,超声结束后,洗涤多次,直至将高岭土表面的尿素洗涤干净,干燥处理,得到插层改性的高岭土;2)将1)制备的插层改性高岭土研磨,置于烘箱内,在140~220℃下处理0.5~1h,得到剥片高岭土;3)按照质量百分比计,将剥片高岭土96~99%、硬脂酸0.2~0.8%、十二烷基苯磺酸钠0.5~3%置于球磨仪中,研磨2~4h,即得到改性高岭土。
6.根据权利要求4所述的一种阻燃木塑表层复合物,其特征在于:所述改性蒙脱土的制备方法为:1)原料蒙脱土和水按照质量比为1:4~8混合,并搅拌至蒙脱土在水中均匀分散,然后加热到100℃;2)向步骤1中加入季铵盐,季铵盐的加入量为蒙脱土质量的5~12%,继续搅拌2~4h;3)将步骤2)的混合物抽滤、洗涤,洗涤至蒙脱土表面无氯离子,烘干后得到有机蒙脱土,烘干后研磨过300目筛;4)将15~20份有机蒙脱土加入到40~50份环氧树脂中,加入5~8份固化剂搅拌混合均匀;5)抽真空除去气泡,将混合料浇注到预热的模具中,在烘箱中加热固化,固化温度为100~120℃,固化时间为2~5h,固化结束,研磨过300目筛得到改性蒙脱土。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃木塑表层复合物,其特征在于:所述防霉剂至少包括噻唑基苯并咪唑类或异噻唑啉酮类中的一种。
8.一种具有阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,其特征在于:具体包括如下步骤:
步骤1、阻燃木塑表层复合物混料:按照阻燃木塑表层复合物的配方量称取各组分,然后将各组分混合搅拌均匀后备用,混合温度为60~150℃,混合时间为10~15min;
步骤2、阻燃木塑表层复合物造粒:经过步骤1混合均匀的各原料通过螺杆挤出机造粒,造粒温度为170~190℃,物料熔融后,经过拉条、冷却后通过造粒机熔融造粒得到直径为2~5mm的阻燃木塑表层复合物粒子;
步骤3、挤出:将木塑芯层原料木粉与阻燃木塑表层复合物粒子分别通过挤出机加入到共挤模具的芯体空腔与表层空腔中挤出芯体和包裹在芯体外层的表层,芯层挤出温度分别为:一区160~230℃,二区160~230℃,三区130~180℃,四区130~180℃,模具130~170℃;阻燃木塑表层的挤出温度分别为:一区120~160℃,二区150~220℃,三区150~220℃,四区150~220℃,模具160~200℃;
步骤4、定型:先经过定型模具定型,再通过冷却水进行冷却定型,冷却温度为30~50℃;
步骤5、切割:冷却后的半成品进入切割机,按照要求,切割成符合尺寸要求的成品。
9.根据权利要求8所述的一种具有阻燃木塑表层复合物的木塑复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤3中阻燃木塑表层的挤出厚度为0.4~1.5mm。
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