CN111909480A - 一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其原料按重量份包括：聚甲基丙烯酸甲酯80‑100，聚氯乙烯20‑30，纳米二氧化硅5‑15，玄武岩复合纤维15‑25，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷1‑5，邻苯二甲酸二辛酯1‑2，癸二酸二丙烯酸酯0.5‑1.2，乙酰柠檬酸三辛酯1‑2，氧化锆微球2‑4，腈纶纤维1‑5，相容剂1‑2，润滑剂1‑2，抗氧剂1‑2，耐候剂1‑2。本发明公开了上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料预混，然后熔融挤出，挤出温度为210‑240℃，螺杆转速为150‑250r/min，冷却造粒，模具成型得到多孔轻质玄武岩复合纤维景观板。

Description

一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板及其制备方法
技术领域
本发明涉及玄武岩复合纤维技术领域，尤其涉及一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板及其制备方法。
背景技术
园林设计中，园林建筑小品是不可缺少的组成要素，以其丰富多彩的内容、轻巧美观的造型在园林中起点缀环境、活跃景色、烘托气氛、加深意境的作用。为充分发挥建筑小品在园林环境中的作用，同时又可以增加小品的趣味性和舒适性，景观板以其轻便、自然等特性成为现代城市公园的标识系统的首选。
现代城市公园的标识系统要求传递信息的同时，能够实现一种美感，让游客赏心悦目，从而达到与景观的和谐统一，但是，目前很多公园的景观板不仅不够美观，反而破坏了景观，这主要是因为目前公园景观板存在透光度差，抗冲击性差的技术问题，制约了在园林景观领域的应用发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板及其制备方法。
本发明提出的一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其原料按重量份包括：聚甲基丙烯酸甲酯80-100份，聚氯乙烯20-30份，纳米二氧化硅5-15份，玄武岩复合纤维15-25份，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷1-5份，邻苯二甲酸二辛酯1-2份，癸二酸二丙烯酸酯0.5-1.2份，乙酰柠檬酸三辛酯1-2份，氧化锆微球2-4份，腈纶纤维1-5份，相容剂1-2份，润滑剂1-2份，抗氧剂1-2份，耐候剂1-2份。
优选地，聚甲基丙烯酸甲酯的流动性为2.1-2.35g/min。
优选地，聚甲基丙烯酸甲酯的维卡软化点为92-96℃。
优选地，相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
优选地，玄武岩复合纤维的制备过程中，将乙酸、乙醇水溶液混合均匀，加入硅烷偶联剂KH550，50-80℃回流搅拌20-40min，加入玄武岩纤维、纳米石墨烯、分散剂继续搅拌1-2h，搅拌速度为500-1000r/min，降温至室温，抽滤，干燥，研磨，得到玄武岩复合纤维。
优选地，玄武岩复合纤维的制备过程中，乙醇水溶液的质量分数为80-90％，乙酸、乙醇水溶液、硅烷偶联剂KH550、玄武岩纤维、纳米石墨烯、分散剂的质量比为4-10：50-100：1-5：30-50：1-6：1-2。
优选地，氧化锆微球的粒径为0.1-10μm。
优选地，氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为20-40％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为30-50％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料预混5-10min，预混速度为1000-1400r/min；然后熔融挤出，挤出温度为210-240℃，螺杆转速为150-250r/min，冷却造粒，模具成型得到多孔轻质玄武岩复合纤维景观板。
由于纳米石墨烯的比表面积大、表面能高，其在应用时极易团聚成二次粒子，而且纳米粒子亲水疏油，与本发明聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯的相容性差、界面结合力低，从而影响景观板的性能。
本发明在玄武岩复合纤维中，将玄武岩纤维经过硅烷偶联剂KH550处理可实现与纳米石墨烯的高强度键结，不仅解决了纳米石墨烯易于团聚的问题，而且所得玄武岩复合纤维力学性能优异，层间断裂韧性好，同时与聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯具有极好的结合强度，有效增强景观板的冲击韧性与透光度。
十三氟辛基三乙氧基硅氧烷水解后释放低分子醇并产生活泼性硅醇，可与纳米二氧化硅、玄武岩复合纤维及聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯产生化学键合，相互间界面相容性好，而其具有惰性低表面能的基团，可使景观板经过高强度摩擦也可有效保持其透光度，而且耐老化性能优异。
本发明所得复合纤维景观板较纯聚甲基丙烯酸甲酯明显改善，同时具有优异的透光性与抗冲击性，同时制备方法工艺过程简单、成本低，非常适合用于城市公园的景观板设计。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其原料包括：流动性为2.1g/min、维卡软化点为96℃的聚甲基丙烯酸甲酯80kg，聚氯乙烯30kg，纳米二氧化硅5kg，玄武岩复合纤维25kg，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷1kg，邻苯二甲酸二辛酯2kg，癸二酸二丙烯酸酯0.5kg，乙酰柠檬酸三辛酯2kg，粒径为0.1-10μm的氧化锆微球2kg，腈纶纤维5kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物1kg，氧化聚乙烯蜡2kg，抗氧剂BHT 1kg，紫外线吸收剂uv531 2kg。
氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为20％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为50％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
玄武岩复合纤维的制备过程中，将4kg乙酸、100kg质量分数为80％的乙醇水溶液混合均匀，加入5kg硅烷偶联剂KH550，50℃回流搅拌40min，加入30kg玄武岩纤维、6kg纳米石墨烯、1kg分散剂继续搅拌2h，搅拌速度为500r/min，降温至室温，抽滤，干燥，研磨，得到玄武岩复合纤维。
上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料送入高速混合机中预混10min，预混速度为1000r/min；将预混料送入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度为240℃，螺杆转速为150r/min，冷却造粒，送入模具中成型，得到多孔轻质玄武岩复合纤维景观板。
实施例2
一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其原料包括：流动性为2.35g/min、维卡软化点为92℃的聚甲基丙烯酸甲酯100kg，聚氯乙烯20kg，纳米二氧化硅15kg，玄武岩复合纤维15kg，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷5kg，邻苯二甲酸二辛酯1kg，癸二酸二丙烯酸酯1.2kg，乙酰柠檬酸三辛酯1kg，粒径为0.1-10μm的氧化锆微球4kg，腈纶纤维1kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物2kg，氧化聚乙烯蜡1kg，抗氧剂BHT 2kg，紫外线吸收剂uv5311kg。
氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为40％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为30％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
玄武岩复合纤维的制备过程中，将10kg乙酸、50kg质量分数为90％的乙醇水溶液混合均匀，加入1kg硅烷偶联剂KH550，80℃回流搅拌20min，加入50kg玄武岩纤维、1kg纳米石墨烯、2kg分散剂继续搅拌1h，搅拌速度为1000r/min，降温至室温，抽滤，干燥，研磨，得到玄武岩复合纤维。
上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料送入高速混合机中预混5min，预混速度为1400r/min；将预混料送入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度为210℃，螺杆转速为250r/min，冷却造粒，送入模具中成型，得到多孔轻质玄武岩复合纤维景观板。
实施例3
一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其原料包括：流动性为2.22g/min、维卡软化点为95℃的聚甲基丙烯酸甲酯85kg，聚氯乙烯28kg，纳米二氧化硅8kg，玄武岩复合纤维22kg，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷2kg，邻苯二甲酸二辛酯1.7kg，癸二酸二丙烯酸酯0.6kg，乙酰柠檬酸三辛酯1.7kg，粒径为0.1-10μm的氧化锆微球2.5kg，腈纶纤维4kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物1.3kg，氧化聚乙烯蜡1.8kg，抗氧剂BHT 1.3kg，紫外线吸收剂uv531 1.6kg。
氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为25％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为45％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
玄武岩复合纤维的制备过程中，将6kg乙酸、90kg质量分数为82％的乙醇水溶液混合均匀，加入4kg硅烷偶联剂KH550，60℃回流搅拌35min，加入35kg玄武岩纤维、4kg纳米石墨烯、1.3kg分散剂继续搅拌1.8h，搅拌速度为600r/min，降温至室温，抽滤，干燥，研磨，得到玄武岩复合纤维。
上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料送入高速混合机中预混8min，预混速度为1100r/min；将预混料送入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度为230℃，螺杆转速为180r/min，冷却造粒，送入模具中成型，得到多孔轻质玄武岩复合纤维景观板。
实施例4
一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其原料包括：流动性为2.31g/min、维卡软化点为93℃的聚甲基丙烯酸甲酯95kg，聚氯乙烯22kg，纳米二氧化硅12kg，玄武岩复合纤维18kg，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷4kg，邻苯二甲酸二辛酯1.3kg，癸二酸二丙烯酸酯1kg，乙酰柠檬酸三辛酯1.3kg，粒径为0.1-10μm的氧化锆微球3.5kg，腈纶纤维2kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物1.7kg，氧化聚乙烯蜡1.2kg，抗氧剂BHT 1.7kg，紫外线吸收剂uv531 1.4kg。
氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为35％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为35％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
玄武岩复合纤维的制备过程中，将8kg乙酸、60kg质量分数为88％的乙醇水溶液混合均匀，加入2kg硅烷偶联剂KH550，70℃回流搅拌25min，加入45kg玄武岩纤维、2kg纳米石墨烯、1.7kg分散剂继续搅拌1.2h，搅拌速度为800r/min，降温至室温，抽滤，干燥，研磨，得到玄武岩复合纤维。
上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料送入高速混合机中预混6min，预混速度为1300r/min；将预混料送入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度为220℃，螺杆转速为220r/min，冷却造粒，送入模具中成型，得到多孔轻质玄武岩复合纤维景观板。
实施例5
一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其原料包括：流动性为2.27g/min、维卡软化点为94℃的聚甲基丙烯酸甲酯90kg，聚氯乙烯25kg，纳米二氧化硅10kg，玄武岩复合纤维20kg，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷3kg，邻苯二甲酸二辛酯1.5kg，癸二酸二丙烯酸酯0.8kg，乙酰柠檬酸三辛酯1.5kg，粒径为0.1-10μm的氧化锆微球3kg，腈纶纤维3kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物1.5kg，氧化聚乙烯蜡1.5kg，抗氧剂BHT 1.5kg，紫外线吸收剂uv531 1.5kg。
氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为30％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为40％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
玄武岩复合纤维的制备过程中，将7kg乙酸、75kg质量分数为85％的乙醇水溶液混合均匀，加入3kg硅烷偶联剂KH550，65℃回流搅拌30min，加入40kg玄武岩纤维、3kg纳米石墨烯、1.5kg分散剂继续搅拌1.5h，搅拌速度为700r/min，降温至室温，抽滤，干燥，研磨，得到玄武岩复合纤维。
上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料送入高速混合机中预混7min，预混速度为1200r/min；将预混料送入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度为225℃，螺杆转速为200r/min，冷却造粒，送入模具中成型，得到多孔轻质玄武岩复合纤维景观板。
对比例1
一种多孔轻质玄武岩纤维景观板，其原料包括：流动性为2.27g/min、维卡软化点为94℃的聚甲基丙烯酸甲酯90kg，聚氯乙烯25kg，纳米二氧化硅10kg，玄武岩纤维20kg，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷3kg，邻苯二甲酸二辛酯1.5kg，癸二酸二丙烯酸酯0.8kg，乙酰柠檬酸三辛酯1.5kg，粒径为0.1-10μm的氧化锆微球3kg，腈纶纤维3kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物1.5kg，氧化聚乙烯蜡1.5kg，抗氧剂BHT 1.5kg，紫外线吸收剂uv5311.5kg。
氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为30％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为40％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料送入高速混合机中预混7min，预混速度为1200r/min；将预混料送入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度为225℃，螺杆转速为200r/min，冷却造粒，送入模具中成型，得到多孔轻质玄武岩纤维景观板。
对比例2
一种景观板，其原料包括：流动性为2.27g/min、维卡软化点为94℃的聚甲基丙烯酸甲酯90kg，聚氯乙烯25kg，纳米二氧化硅10kg，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷3kg，邻苯二甲酸二辛酯1.5kg，癸二酸二丙烯酸酯0.8kg，乙酰柠檬酸三辛酯1.5kg，粒径为0.1-10μm的氧化锆微球3kg，腈纶纤维3kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物1.5kg，氧化聚乙烯蜡1.5kg，抗氧剂BHT 1.5kg，紫外线吸收剂uv531 1.5kg。
氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为30％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为40％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
上述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，将原料送入高速混合机中预混7min，预混速度为1200r/min；将预混料送入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度为225℃，螺杆转速为200r/min，冷却造粒，送入模具中成型，得到景观板。
将实施例5、对比例1和对比例2所得景观板进行测试，各组试样按ISO标准注塑成标准的冲击样条；各实施例和对比例制备的树脂230℃下注塑2mm厚的板，模具表面抛光度为10000#，并进行透过率的测试；耐磨性能采用大众的PV3975标准，测试光泽保持率。
具体如下：
Figure BDA0002614754070000081
Figure BDA0002614754070000091
其结果如下：
实施例5 对比例1 对比例2
弯曲强度，Mpa 112 94 77
IZOD无缺口冲击强度，kJ/m<sup>2</sup> 21 13 9
维卡软化点，℃ 111 103 95
透过率，％ 88 80 71
耐磨光泽保持率，％ 70 55 49
由上表可知：本发明所得复合纤维景观板具有优异的透光性与抗冲击性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其特征在于，其原料按重量份包括：聚甲基丙烯酸甲酯80-100份，聚氯乙烯20-30份，纳米二氧化硅5-15份，玄武岩复合纤维15-25份，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷1-5份，邻苯二甲酸二辛酯1-2份，癸二酸二丙烯酸酯0.5-1.2份，乙酰柠檬酸三辛酯1-2份，氧化锆微球2-4份，腈纶纤维1-5份，相容剂1-2份，润滑剂1-2份，抗氧剂1-2份，耐候剂1-2份。
2.根据权利要求1所述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其特征在于，聚甲基丙烯酸甲酯的流动性为2.1-2.35g/min。
3.根据权利要求1所述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其特征在于，聚甲基丙烯酸甲酯的维卡软化点为92-96℃。
4.根据权利要求1所述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其特征在于，相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
5.根据权利要求1所述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其特征在于，玄武岩复合纤维的制备过程中，将乙酸、乙醇水溶液混合均匀，加入硅烷偶联剂KH550，50-80℃回流搅拌20-40min，加入玄武岩纤维、纳米石墨烯、分散剂继续搅拌1-2h，搅拌速度为500-1000r/min，降温至室温，抽滤，干燥，研磨，得到玄武岩复合纤维。
6.根据权利要求5所述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其特征在于，玄武岩复合纤维的制备过程中，乙醇水溶液的质量分数为80-90％，乙酸、乙醇水溶液、硅烷偶联剂KH550、玄武岩纤维、纳米石墨烯、分散剂的质量比为4-10：50-100：1-5：30-50：1-6：1-2。
7.根据权利要求1所述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其特征在于，氧化锆微球的粒径为0.1-10μm。
8.根据权利要求7所述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板，其特征在于，氧化锆微球中，粒径大于等于0.1μm且小于1μm的氧化锆微球所占质量百分比为20-40％，粒径大于等于1μm且小于5μm的氧化锆微球所占质量百分比为30-50％，余量为粒径大于等于5μm且小于等于10μm的氧化锆微球。
9.一种如权利要求1-8任一项所述多孔轻质玄武岩复合纤维景观板的制备方法，其特征在于，将原料预混5-10min，预混速度为1000-1400r/min；然后熔融挤出，挤出温度为210-240℃，螺杆转速为150-250r/min，冷却造粒，模具成型得到多孔轻质玄武岩复合纤维景观板。
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US4085246A (en) * 1975-06-18 1978-04-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Simulated granite and its preparation
CN106751306A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 德阳力久云智知识产权运营有限公司 一种聚甲基丙烯酸甲酯增强复合材料及其制备方法
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CN110804250A (zh) * 2019-12-04 2020-02-18 苏州炜隆灿防静电包装有限公司 一种改进的高强度耐刮擦聚丙烯材料及制备方法

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