CN111662517A - 一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，步骤如下：称取聚苯乙烯、木粉、碳酸钙、高岭土、滑石粉、SBS、甘油、马来酸酐接枝聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、氯化聚乙烯与着色剂；将称取的聚苯乙烯、木粉和碳酸钙混合、升温、混料，再加入高岭土、滑石粉、SBS、甘油、马来酸酐接枝聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺等其他原料混合，然后卸料；将混好的物料用双螺杆挤出机熔融复合造粒；将得到的粒料干燥，再通过单螺杆挤出机挤出型材。本发明采用偶氮二甲酰胺为发泡剂，以木粉和聚苯乙烯为主要原料制备聚苯乙烯发泡木塑型材，其制备工艺简单、加工容易，不需要大量的添加剂，并且符合环保趋势。

Description

一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法
技术领域
本发明涉及木塑材料技术领域，尤其涉及一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法。
背景技术
木塑复合材料(WPC)是一种新型绿色环保型复合材料，它通过熔融复合加工成型，形成具有新的结构和优异综合性能的新型材料。但是，由于木塑复合材料主要是由木粉和塑料复合挤出，而塑料和木粉的密度比木材的表观密度高，这样无形中增加了材料的密度，影响材料的强比重，从而使材料的应用受到限制。因此尝试通过添加发泡剂，将泡孔引入到木塑复合材料中形成发泡复合材料来降低密度。发泡木塑复合材料除具备木塑复合材料的优点外，也能因材料内部存在良好泡孔结构，可以钝化裂纹尖端，阻止裂纹的扩展，从而可有效地克服木塑复合材料脆性大、延展性和抗冲击应力低的缺点，并且降低了材料的密度，不仅节省原料，而且可以提高隔音、隔热性能。
目前，多数发泡木塑产品以聚氯乙烯树脂为基体，因其成本低、力学性能较好、触感良好等优势较为明显，被广泛应用于现实生产中。但同时，它也存在多个弊端，如，不可回收、化学添加剂复杂、污染严重。而利用聚苯乙烯作为基体的发泡木塑产品不仅具有良好的发泡性能，且加工容易，不需要大量的添加剂，而且可以利用废旧聚苯乙烯为原料，可回收利用，符合环保趋势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量称取50-60份的聚苯乙烯、30-40份的木粉、2-4份的碳酸钙、2-4份的高岭土、2-3份的滑石粉、5-8份的SBS、5-8份的甘油、0.5-0.8份的马来酸酐接枝聚苯乙烯、1-3份的偶氮二甲酰胺、1-3份的丙烯酸酯类发泡调节剂、1-3份的氯化聚乙烯以及0.6-1.0份的着色剂；其中，木粉的含水率为1％以下；
S2、将称取的聚苯乙烯、木粉和碳酸钙混合，升温至70-80℃，混料6-8min，再加入称取的高岭土、滑石粉、SBS、甘油、马来酸酐接枝聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、氯化聚乙烯以及着色剂，再混合8-12min，然后卸料，冷却至35-40℃；
S3、将步骤S2混好的物料用双螺杆挤出机熔融复合造粒；
S4、将步骤S3得到的粒料干燥，再通过单螺杆挤出机挤出型材，并通过牵引机牵引，然后经真空及水冷定型后切割，从而得到目标型材。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤S1中，称取的各原料及其相应重量份数具体为：聚苯乙烯55份，木粉35份，碳酸钙3份，高岭土3份，滑石粉2.5份，SBS 6.5份，甘油6.5份，马来酸酐接枝聚苯乙烯0.65份，偶氮二甲酰胺2份，丙烯酸酯类发泡调节剂2份，氯化聚乙烯2份，着色剂0.8份。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤S1中，为了使木粉的含水率为1％以下，具体做法为：将木粉放在电热恒温干燥箱中，在105℃下干燥，直至含水率为1％以下。
作为本发明的优选方式之一，所述木粉为木材碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、玉米淀粉、棉花果壳碎屑中的一种或多种。
作为本发明的优选方式之一，所述木粉为100-125目。
作为本发明的优选方式之一，所述滑石粉为1100-1300目。
作为本发明的优选方式之一，所述着色剂为无机颜料和有机颜料中的一种或两种的混合；其中，白色颜料为钛白粉和荧光增白剂，黑色颜料为炭黑，红色颜料为大红和铁红，黄色颜料为永固黄和铁黄。
本发明相比现有技术的优点在于：
(1)本发明采用偶氮二甲酰胺为发泡剂，以木粉和聚苯乙烯为主要原料制备聚苯乙烯发泡木塑型材，其制备工艺简单、加工容易，不需要大量的添加剂，并且可以利用废旧聚苯乙烯与木粉为原料，可回收利用，符合环保趋势；
(2)本发明聚苯乙烯发泡木塑型材的配方中添加有甘油，并以甘油作为助发泡剂，降低发泡剂的分解温度的同时，还能消除分解所产生的异味，由此形成发泡体系与主料混合均匀并配合作用，使本发明中的气泡均匀，降低了导热系数，提高了隔热性能；
(3)本发明聚苯乙烯发泡木塑型材的配方中还添加有滑石粉、马来酸酐接枝聚苯乙烯、SBS和氯化聚乙烯；其中，以滑石粉作为成核剂，能够有效提高泡孔的密度，降低复合材料的表观密度；以马来酸酐接枝聚苯乙烯为偶联剂，可改善发泡符合材料的力学性能，而且使泡孔的平均直径更小；以SBS为额外添加剂，能够提高复合材料的的缺口冲击强度，同时也降低复合材料的弯曲与拉伸强度；以氯化聚乙烯为抗冲改性剂，进一步提高复合材料的抗冲性。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量称取50份的聚苯乙烯、30份的100目木粉、2份的碳酸钙、2份的高岭土、2份的1100目滑石粉、5份的SBS、5份的甘油、0.5份的马来酸酐接枝聚苯乙烯、1份的偶氮二甲酰胺、1份的丙烯酸酯类发泡调节剂、1份的氯化聚乙烯以及0.6份的着色剂。其中，木粉的含水率为1％以下，具体做法为：将木粉放在电热恒温干燥箱中，在105℃下干燥，直至含水率为1％以下。
S2、将称取的聚苯乙烯、木粉和碳酸钙混合，升温至70℃，混料6min，再加入称取的高岭土、滑石粉、SBS、甘油、马来酸酐接枝聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、氯化聚乙烯以及着色剂，再混合8min，然后卸料，冷却至35℃。
S3、将步骤S2混好的物料用双螺杆挤出机熔融复合造粒。
S4、将步骤S3得到的粒料干燥，再通过单螺杆挤出机挤出型材，并通过牵引机牵引，然后经真空及水冷定型后切割，从而得到目标型材。
进一步地，本实施例中，为了节省能源，木粉为木材碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、玉米淀粉、棉花果壳碎屑中的一种。
进一步地，本实施例中，为了扩大选择多样性，着色剂采用无机颜料和有机颜料中的一种。其中，白色颜料为钛白粉和荧光增白剂，黑色颜料为炭黑，红色颜料为大红和铁红，黄色颜料为永固黄和铁黄。
实施例2
本实施例的一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量称取60份的聚苯乙烯、40份的125目木粉、4份的碳酸钙、4份的高岭土、3份的1300目滑石粉、8份的SBS、8份的甘油、0.8份的马来酸酐接枝聚苯乙烯、3份的偶氮二甲酰胺、3份的丙烯酸酯类发泡调节剂、3份的氯化聚乙烯以及1.0份的着色剂。其中，木粉的含水率为1％以下，具体做法为：将木粉放在电热恒温干燥箱中，在105℃下干燥，直至含水率为1％以下。
S2、将称取的聚苯乙烯、木粉和碳酸钙混合，升温至80℃，混料8min，再加入称取的高岭土、滑石粉、SBS、甘油、马来酸酐接枝聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、氯化聚乙烯以及着色剂，再混合12min，然后卸料，冷却至40℃。
S3、将步骤S2混好的物料用双螺杆挤出机熔融复合造粒。
S4、将步骤S3得到的粒料干燥，再通过单螺杆挤出机挤出型材，并通过牵引机牵引，然后经真空及水冷定型后切割，从而得到目标型材。
进一步地，本实施例中，为了节省能源，木粉为木材碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、玉米淀粉、棉花果壳碎屑中的多种。
进一步地，本实施例中，为了扩大选择多样性，着色剂采用无机颜料和有机颜料中的混合。其中，白色颜料为钛白粉和荧光增白剂，黑色颜料为炭黑，红色颜料为大红和铁红，黄色颜料为永固黄和铁黄。
实施例3
本实施例的一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、按重量称取55份的聚苯乙烯、35份的120目木粉、3份的碳酸钙、3份的高岭土、2.5份的1200目滑石粉、6.5份的SBS、6.5份的甘油、0.65份的马来酸酐接枝聚苯乙烯、2份的偶氮二甲酰胺、2份的丙烯酸酯类发泡调节剂、2份的氯化聚乙烯以及0.8份的着色剂。其中，木粉的含水率为1％以下，具体做法为：将木粉放在电热恒温干燥箱中，在105℃下干燥，直至含水率为1％以下。
S2、将称取的聚苯乙烯、木粉和碳酸钙混合，升温至75℃，混料7min，再加入称取的高岭土、滑石粉、SBS、甘油、马来酸酐接枝聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、氯化聚乙烯以及着色剂，再混合10min，然后卸料，冷却至38℃。
S3、将步骤S2混好的物料用双螺杆挤出机熔融复合造粒。
S4、将步骤S3得到的粒料干燥，再通过单螺杆挤出机挤出型材，并通过牵引机牵引，然后经真空及水冷定型后切割，从而得到目标型材。
进一步地，本实施例中，为了节省能源，木粉为木材碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、玉米淀粉、棉花果壳碎屑中的一种。
进一步地，本实施例中，为了扩大选择多样性，着色剂采用无机颜料和有机颜料中的一种。其中，白色颜料为钛白粉和荧光增白剂，黑色颜料为炭黑，红色颜料为大红和铁红，黄色颜料为永固黄和铁黄。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按重量称取50-60份的聚苯乙烯、30-40份的木粉、2-4份的碳酸钙、2-4份的高岭土、2-3份的滑石粉、5-8份的SBS、5-8份的甘油、0.5-0.8份的马来酸酐接枝聚苯乙烯、1-3份的偶氮二甲酰胺、1-3份的丙烯酸酯类发泡调节剂、1-3份的氯化聚乙烯以及0.6-1.0份的着色剂；其中，木粉的含水率为1％以下；
S2、将称取的聚苯乙烯、木粉和碳酸钙混合，升温至70-80℃，混料6-8min，再加入称取的高岭土、滑石粉、SBS、甘油、马来酸酐接枝聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、氯化聚乙烯以及着色剂，再混合8-12min，然后卸料，冷却至35-40℃；
S3、将步骤S2混好的物料用双螺杆挤出机熔融复合造粒；
S4、将步骤S3得到的粒料干燥，再通过单螺杆挤出机挤出型材，并通过牵引机牵引，然后经真空及水冷定型后切割，从而得到目标型材。
2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，称取的各原料及其相应重量份数具体为：聚苯乙烯55份，木粉35份，碳酸钙3份，高岭土3份，滑石粉2.5份，SBS 6.5份，甘油6.5份，马来酸酐接枝聚苯乙烯0.65份，偶氮二甲酰胺2份，丙烯酸酯类发泡调节剂2份，氯化聚乙烯2份，着色剂0.8份。
3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，为了使木粉的含水率为1％以下，具体做法为：将木粉放在电热恒温干燥箱中，在105℃下干燥，直至含水率为1％以下。
4.根据权利要求1-3任一所述的聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，其特征在于，所述木粉为木材碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、玉米淀粉、棉花果壳碎屑中的一种或多种。
5.根据权利要求1-3任一所述的聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，其特征在于，所述木粉为100-125目。
6.根据权利要求1-3任一所述的聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，其特征在于，所述滑石粉为1100-1300目。
7.根据权利要求1-3任一所述的聚苯乙烯发泡木塑型材的制备方法，其特征在于，所述着色剂为无机颜料和有机颜料中的一种或两种的混合；其中，白色颜料为钛白粉和荧光增白剂，黑色颜料为炭黑，红色颜料为大红和铁红，黄色颜料为永固黄和铁黄。
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