CN111073332A - 一种地板专用木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地板专用木塑复合材料及其制备方法。该地板专用木塑复合材料，按重量份数计，包括如下原料：回收塑料50～65份、改性脱脂秸秆粉15～30份、增强改性剂0.5～4份、润滑剂0.5～2份、抗氧化剂0.5～2份、着色剂0.5～2份。本发明以回收塑料、改性脱脂秸秆粉和其他添加剂为原料制成的木塑复合材料具有成本较低、加工简便的优势，符合环保的需求，由于回收塑料制成的再生母料与改性脱脂秸秆粉具有良好的相容性，使两者形成互穿的网络结构；本发明提供的木塑复合材料的综合机性能优良，通过增强改性剂改性后的木塑复合材料兼具良好的强度和韧性，加工性好，提高了地板的耐冲击性及耐热稳定性。

Description

一种地板专用木塑复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及木塑地板技术领域，特别涉及一种地板专用木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，木材资源逐渐匮乏，生态环境的保护受到越来越严重的考验，也在一定程度上也促进了以木塑复合材料制成木塑地板用的板材，来替代木质底板，为木塑复合材料的发展提供了广阔的市场环境。

木塑复合材料是国内外近年来兴起的一类新型复合材料，这种材料不仅具有与实木材类似的加工特性和木质亲和感，又具有一定的防潮耐水、抗静电、耐腐等优点，已被越来越多的人们所接受。但是现有的木塑复合材料。现有的木塑复合材料主要是利用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性材料与木粉、竹屑、秸秆粉等植物纤维混合后经过挤压成型等加工工艺生产出来的板材，通过现有的配方和生产方法获得的产品不仅生产成本高，而且韧性和强度无法兼备，在韧性、强度和耐磨的综合性能上无法满足户外复杂环境的要求。

发明内容

本发明的目的在于是提供一种地板专用木塑复合材料及其制备方法，以解决上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供的一种地板专用木塑复合材料，按重量份数计，包括如下原料：回收塑料50～65份、改性脱脂秸秆粉15～30份、增强改性剂0.5～4份、润滑剂0.5～2份、抗氧化剂0.5～2份、着色剂0.5～2份。

优选的，所述增强改性剂为采用下述方法制得：所述增强改性剂为采用下述方法制得：将氧化石墨烯、纳米二氧化钛、咪唑类离子液体和水混合后研磨20～60min，得到混料，在将混料和水转入反应釜中并将反应釜置于60～80℃的水浴加热环境中搅拌反应6～12h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂。

进一步优选的，所述氧化石墨烯、纳米二氧化钛和咪唑类离子液体的重量比为0.5～1:0.5～1:2。

进一步优选的，所述氧化石墨烯的重量与所述水的总重量的比为0.05～0.1:1。

进一步优选的，所述咪唑类离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。

优选的，所述回收塑料选自矿泉水瓶、矿泉水桶、光碟碟片中的任意一种或多种。

优选的，所述回收塑料，按重量份数计，包括：矿泉水瓶20～40份、矿泉水桶15～25份、光碟碟片0～15份。

优选的，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸中的任意一种或多种。

优选的，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂1098和抗氧化剂168中的任意一种或多种。

优选的，所述改性脱脂秸秆粉为采用下述方法制得：将碱液加入秸秆粉中，在70～90℃下搅拌处理5～15min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂混合后，加热至60～80℃反应2～4h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉。

进一步优选的，所述秸秆粉为玉米秸秆粉、小麦秸秆粉、荞麦秸秆粉、大豆秸秆粉、水稻秸秆粉中的任意一种或多种。

进一步优选的，所述碱液为氢氧化钠溶液，浓度为1～10％。

进一步优选的，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂560、硅烷偶联剂570、硅烷偶联剂792中的任意一种或多种。

进一步优选的，所述脱脂秸秆粉与所述硅烷偶联剂的重量比为10～20:1。

第二方面，本发明提供的一种如第一方面所述的地板专用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将回收塑料破碎后，在240～260℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；

(2)将步骤(1)所得的再生母料在120～130℃下加热2～4小时后转入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、增强改性剂、润滑剂、抗氧化剂、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明以回收塑料、改性脱脂秸秆粉和其他添加剂为原料制成的木塑复合材料具有成本较低、加工简便的优势，符合环保的需求，由于回收塑料制成的再生母料与改性脱脂秸秆粉具有良好的相容性，使两者形成互穿的网络结构；本发明提供的木塑复合材料的综合机性能优良，通过增强改性剂改性后的木塑复合材料兼具良好的强度和韧性，加工性好，提高了地板的耐冲击性及耐热稳定性。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

第一方面，本发明提供的一种地板专用木塑复合材料，按重量份数计，包括如下原料：回收塑料50～65份、改性脱脂秸秆粉15～30份、增强改性剂0.5～4份、润滑剂0.5～2份、抗氧化剂0.5～2份、着色剂0.5～2份。

在本发明实施方式中，所述增强改性剂为采用下述方法制得：所述增强改性剂为采用下述方法制得：将氧化石墨烯、纳米二氧化钛、咪唑类离子液体和水混合后研磨20～60min，得到混料，在将混料和水转入反应釜中并将反应釜置于60～80℃的水浴加热环境中搅拌反应6～12h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂。

进一步的，所述氧化石墨烯、纳米二氧化钛和咪唑类离子液体的重量比为0.5～1:0.5～1:2。

进一步的，所述氧化石墨烯的重量与所述水的总重量的比为0.05～0.1:1。

进一步的，所述咪唑类离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。

在本发明实施方式中，所述回收塑料选自矿泉水瓶、矿泉水桶、光碟碟片中的任意一种或多种。

在本发明实施方式中，所述回收塑料，按重量份数计，包括：矿泉水瓶20～40份、矿泉水桶15～25份、光碟碟片0～15份。

在本发明实施方式中，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸中的任意一种或多种。

在本发明实施方式中，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂1098和抗氧化剂168中的任意一种或多种。

在本发明实施方式中，所述改性脱脂秸秆粉为采用下述方法制得：将碱液加入秸秆粉中，在70～90℃下搅拌处理5～15min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂混合后，加热至60～80℃反应2～4h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉。

进一步的，所述秸秆粉为玉米秸秆粉、小麦秸秆粉、荞麦秸秆粉、大豆秸秆粉、水稻秸秆粉中的任意一种或多种。

进一步的，所述碱液为氢氧化钠溶液，浓度为1～10％。

进一步的，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂560、硅烷偶联剂570、硅烷偶联剂792中的任意一种或多种。

进一步的，所述脱脂秸秆粉与所述硅烷偶联剂的重量比为10～20:1。

第二方面，本发明提供的一种如第一方面所述的地板专用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将回收塑料破碎后，在240～260℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；

(2)将步骤(1)所得的再生母料在120～130℃下加热2～4小时后转入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、增强改性剂、润滑剂、抗氧化剂、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

下面对本发明的具体实施例作进一步说明。

实施例1

本实施例提供的地板专用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取下述按重量份数计的原料：5份氧化石墨烯、8份纳米二氧化钛、16份1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、80份去离子水，将氧化石墨烯、纳米二氧化钛超声分散于配方量40％的去离子水中，再加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，研磨40min后，得到混料，将混料和剩余配方量的去离子水混合均匀后转入反应釜中并将反应釜置于70℃的水浴加热环境中搅拌反应10h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂；

(2)将质量浓度为5％的氢氧化钠溶液加入水稻秸秆粉中，在80℃下搅拌处理12min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂KH570按照15:1的重量比混合后，加热至70℃反应3h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉；

(3)称取下述按重量份数计的原料：矿泉水瓶25份、矿泉水桶20份、光碟碟片12份、改性脱脂秸秆粉25份、增强改性剂2.4份、聚乙烯蜡1份、抗氧化剂1010 1份、着色剂1份，将回收塑料破碎后，在250℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；将所得的再生母料在125℃下加热3小时后形成发泡母料，将发泡母料加入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、增强改性剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂1010、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

实施例2

本实施例提供的地板专用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取下述按重量份数计的原料：5份氧化石墨烯、10份纳米二氧化钛、10份1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、50份去离子水，将氧化石墨烯、纳米二氧化钛超声分散于配方量30～40％的去离子水中，再加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，研磨20min后，得到混料，将混料和剩余配方量的去离子水混合均匀后转入反应釜中并将反应釜置于80℃的水浴加热环境中搅拌反应6h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂；

(2)将质量浓度为5％的氢氧化钠溶液加入水稻秸秆粉中，在90℃下搅拌处理5min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂KH570按照10:1的重量比混合后，加热至80℃反应2h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉；

(3)称取下述按重量份数计的原料：矿泉水瓶20份、矿泉水桶15份、光碟碟片15份、改性脱脂秸秆粉15份、增强改性剂1份、聚乙烯蜡2份、抗氧化剂1010 0.5份、着色剂0.5份，将回收塑料破碎后，在240℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；将所得的再生母料在120℃下加热2小时后形成发泡母料，将发泡母料加入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、增强改性剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂1010、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

实施例3

本实施例提供的地板专用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取下述按重量份数计的原料：10份氧化石墨烯、5份纳米二氧化钛、10份1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、100份去离子水，将氧化石墨烯、纳米二氧化钛超声分散于配方量30％的去离子水中，再加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，研磨60min后，得到混料，将混料和剩余配方量的去离子水混合均匀后转入反应釜中并将反应釜置于60℃的水浴加热环境中搅拌反应12h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂；

(2)将质量浓度为5％的氢氧化钠溶液加入水稻秸秆粉中，在70℃下搅拌处理15min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂KH570按照20:1的重量比混合后，加热至60℃反应4h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉；

(3)称取下述按重量份数计的原料：矿泉水瓶40份、矿泉水桶25份、改性脱脂秸秆粉30份、增强改性剂4份、聚乙烯蜡0.5份、抗氧化剂1010 2份、着色剂2份，将回收塑料破碎后，260℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；将所得的再生母料在130℃下加热4小时后形成发泡母料，将发泡母料加入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、增强改性剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂1010、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

实施例4

本实施例提供的地板专用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取下述按重量份数计的原料：6份氧化石墨烯、6份纳米二氧化钛、12份1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、60份去离子水，将氧化石墨烯、纳米二氧化钛超声分散于配方量40％的去离子水中，再加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，研磨360min后，得到混料，将混料和剩余配方量的去离子水混合均匀后转入反应釜中并将反应釜置于70℃的水浴加热环境中搅拌反应8.5h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂；

(2)将质量浓度为5％的氢氧化钠溶液加入水稻秸秆粉中，在85℃下搅拌处理10min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂KH570按照10～20:1的重量比混合后，加热至75℃反应2.5h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉；

(3)称取下述按重量份数计的原料：矿泉水瓶32份、矿泉水桶16份、光碟碟片8份、改性脱脂秸秆粉22份、增强改性剂3份、聚乙烯蜡1.5份、抗氧化剂1010 1.8份、着色剂1.6份，将回收塑料破碎后，在250℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；将所得的再生母料在125℃下加热2.5小时后形成发泡母料，将发泡母料加入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、增强改性剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂1010、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

实施例5

本实施例提供的地板专用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取下述按重量份数计的原料：7.5份氧化石墨烯、7.5份纳米二氧化钛、15份1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、65份去离子水，将氧化石墨烯、纳米二氧化钛超声分散于配方量30％的去离子水中，再加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，研磨40min后，得到混料，将混料和剩余配方量的去离子水混合均匀后转入反应釜中并将反应釜置于70℃的水浴加热环境中搅拌反应10h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂；

(2)将质量浓度为5％的氢氧化钠溶液加入水稻秸秆粉中，在80℃下搅拌处理10min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂KH570按照10～20:1的重量比混合后，加热至70℃反应3h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉；

(3)称取下述按重量份数计的原料：矿泉水瓶30份、矿泉水桶18份、光碟碟片12份、改性脱脂秸秆粉25份、增强改性剂2.8份、聚乙烯蜡1.6份、抗氧化剂1010 1.5份、着色剂1.5份，将回收塑料破碎后，在260℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；将所得的再生母料在125℃下加热3.5小时后形成发泡母料，将发泡母料加入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、增强改性剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂1010、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

实施例6

将实施例1的步骤(3)中的“增强改性剂2.4份”替换成“增强改性剂0.5份”，然后重复实施例1的步骤(1)～(3)制得地板专用木塑复合材料。

对比例1

将质量浓度为5％的氢氧化钠溶液加入水稻秸秆粉中，在80℃下搅拌处理12min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂KH570按照15:1的重量比混合后，加热至70℃反应3h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉；

称取下述按重量份数计的原料：矿泉水瓶25份、矿泉水桶20份、光碟碟片12份、改性脱脂秸秆粉25份、聚乙烯蜡1份、抗氧化剂1010 1份、着色剂1份，将回收塑料破碎后，在250℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；将所得的再生母料在125℃下加热3小时后形成发泡母料，将发泡母料加入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、聚乙烯蜡、抗氧化剂1010、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

对比例2

(1)称取下述按重量份数计的原料：5份氧化石墨烯、8份纳米二氧化钛、16份1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、80份去离子水，将氧化石墨烯、纳米二氧化钛超声分散于配方量40％的去离子水中，再加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，研磨40min后，得到混料，将混料和剩余配方量的去离子水混合均匀后转入反应釜中并将反应釜置于70℃的水浴加热环境中搅拌反应10h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂；

(2)将质量浓度为5％的氢氧化钠溶液加入水稻秸秆粉中，在80℃下搅拌处理12min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉；

(3)称取下述按重量份数计的原料：矿泉水瓶25份、矿泉水桶20份、光碟碟片12份、脱脂秸秆粉25份、增强改性剂2.4份、聚乙烯蜡1份、抗氧化剂1010 1份、着色剂1份，将回收塑料破碎后，在250℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；将所得的再生母料在125℃下加热3小时后形成发泡母料，将发泡母料加入高速搅拌机中，再将脱脂秸秆粉、增强改性剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂1010、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。

为了进一步说明本发明的有益效果，参照国家标准GB/T24508-2009，将上述实施例和对比例的产品加工制成的木塑复合材料，对其弯曲破坏载荷、耐磨性、常温落球冲击、低温落锤冲击、吸水率、耐冷热循环、抗冻融性进行测试，测试结果如表1所示。

表1各实施例和对比例的户外复合木塑地板的性能测试结果

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地板专用木塑复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括如下原料：回收塑料50～65份、改性脱脂秸秆粉15～30份、增强改性剂0.5～4份、润滑剂0.5～2份、抗氧化剂0.5～2份、着色剂0.5～2份。

2.根据权利要求1所述的地板专用木塑复合材料，其特征在于，所述增强改性剂为采用下述方法制得：所述增强改性剂为采用下述方法制得：将氧化石墨烯、纳米二氧化钛、咪唑类离子液体和水混合后研磨20～60min，得到混料，在将混料和水转入反应釜中并将反应釜置于60～80℃的水浴加热环境中搅拌反应6～12h，经离心洗涤干燥得到增强改性剂。

3.根据权利要求2所述的地板专用木塑复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯、纳米二氧化钛和咪唑类离子液体的重量比为0.5～1:0.5～1:2。

4.根据权利要求1所述的地板专用木塑复合材料，其特征在于，所述回收塑料选自矿泉水瓶、矿泉水桶、光碟碟片中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的地板专用木塑复合材料，其特征在于，所述回收塑料，按重量份数计，包括：矿泉水瓶20～40份、矿泉水桶15～25份、光碟碟片0～15份。

6.根据权利要求1所述的地板专用木塑复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸中的任意一种或多种。

7.根据权利要求1所述的地板专用木塑复合材料，其特征在于，所述改性脱脂秸秆粉为采用下述方法制得：将碱液加入秸秆粉中，在70～90℃下搅拌处理5～15min后，经过滤、洗涤、干燥得到脱脂秸秆粉，将改性脱脂秸秆粉和硅烷偶联剂混合后，加热至60～80℃反应2～4h，经冷却、洗涤、离心分离、干燥后得到改性脱脂秸秆粉。

8.根据权利要求7所述的地板专用木塑复合材料，其特征在于，所述脱脂秸秆粉与所述硅烷偶联剂的重量比为10～20:1。

9.根据权利要求1所述的地板专用木塑复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂1098和抗氧化剂168中的任意一种或多种。

10.一种如权利要求1～9中任一所述的地板专用木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将回收塑料破碎后，在240～260℃下熔融共混，经挤出、冷却、风干、切粒、干燥后得到再生母料；

(2)将步骤(1)所得的再生母料在120～130℃下加热2～4小时后转入高速搅拌机中，再将改性脱脂秸秆粉、增强改性剂、润滑剂、抗氧化剂、着色剂加入高速搅拌机，混合均匀后，挤出成型，即得地板专用木塑复合材料。