CN112574506A - 一种仿木阻燃塑包铝型材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及塑包铝型材领域，具体公开了一种仿木阻燃塑包铝型材及其制备方法。仿木阻燃塑包铝型材由铝型材和铝型材外的包覆层组成，以重量百分数计，包覆层由以下组分组成：粘黏树脂10‑50%；增韧树脂10‑35%；填充剂5‑20%；阻燃剂15‑35%；防滴落剂0.1‑1%；其他助剂0.4‑2.3%；所述粘黏树脂为聚乙烯共聚物和马来酸酐接枝聚烯烃中的至少一种；所述增韧树脂为超高分子量聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。本申请的塑包铝型材具有提高包覆层与铝型材的粘接力，从而提高塑包铝型材整体结构强度的握钉力的优点。

Description

一种仿木阻燃塑包铝型材及其制备方法

技术领域

本申请涉及塑包铝材料领域，更具体地说，它涉及一种仿木阻燃塑包铝型材及其制备方法。

背景技术

随着人们对生活品质的提高，越来越多的人选择实木制造的家具和装潢材料，这大大加剧了树木的砍伐，不利于可持续性发展。

再后来，出现了木塑型材，其是由锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等低值生物质纤维为主原料，成型为木质内芯，外表面覆盖塑料层，解决了塑料、木材行业废弃资源的再生利用问题。

但木塑型材的质量较大且结构强度不高，容易变形，又出现了塑包铝型材。塑包铝型材由内层的铝型材和外层的包覆层组成，包覆层原料由树脂、填料、润滑剂和其他助剂组成，通过将包覆层原料加热熔融并挤出至铝型材表面得到塑包铝型材。

上述技术方案中，将包覆层直接熔融挤出至铝型材外表面，铝型材和包覆层的粘接力较差，时间长了之后包覆层和铝型材会分离，影响外观和使用。

发明内容

为了提高包覆层与铝型材的粘接性，本申请提供一种仿木阻燃塑包铝型材及其制备方法。

第一方面，本申请提供了如下技术方案：一种仿木阻燃塑包铝型材，由铝型材和铝型材外的包覆层组成，以重量百分数计，包覆层由以下组分组成：

粘黏树脂10-50％；

增韧树脂10-35％；

填充剂5-20％；

阻燃剂15-35％；

防滴落剂0.1-1％；

其他助剂0.4-2.3％；

所述粘黏树脂为聚乙烯共聚物和马来酸酐接枝聚烯烃中的至少一种；

所述增韧树脂为超高分子量聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。

通过采用上述技术方案，包覆层中粘黏树脂将包覆层粘接于铝型材外，增韧树脂提高包覆层的膜层柔韧性，粘黏树脂与增韧树脂配合后可得到内部机械强度高，与铝型材粘接好，膜层柔韧的包覆层。填充剂填充于包覆原料中，在确保性能的条件下降低成本；阻燃剂赋予其阻燃性能。

包覆层中包含粘接树脂和增韧树脂，使得包覆料在挤出至铝型材外表面时，可以很好的与铝型材进行粘接，大大提高了铝型材表面与塑包层之间的粘接强度，减少包覆层和铝型材分离的可能性，提高塑包铝型材的整体性和使用寿命。另外，高分子材料与铝型材的结合，与市面上的木塑型材来说，能大大提高产品的机械性能，而且质轻不容易变形；包覆层的设置可以提高塑包铝型材的握钉力和整体结构强度，同时兼顾仿木质感和阻燃性能。

聚乙烯共聚物是乙烯与其他单体共聚所得聚合物的总称。性质随共聚成分的种类和含量不同而变化。马来酸酐接枝聚烯烃是在非极性的分子主链上引入强极性的马来酸酐侧基，增强极性材料与非极性材料的粘接性和相容性。

进一步地，所述粘黏树脂由质量份数比为(5-1)：1的聚乙烯共聚物和马来酸酐接枝聚烯烃组成。

通过采用上述技术方案，由试验可知，包含该比例范围下粘黏树脂的包覆层，其与铝型材的粘接性以及握钉力更好。

进一步地，所述聚乙烯共聚物为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的至少一种。

通过采用上述技术方案，乙烯-丙烯共聚物由乙烯、丙烯共聚制得，主链为饱和结构，不含双键，且乙烯、丙烯单元为无规分布，使其具有极好的耐臭氧、耐大气老化、耐化学腐蚀和耐高温。乙烯-醋酸乙烯共聚物具有耐水、耐腐蚀性能，同时具有高透明性、抗穿透性和冲击强度，可应用于许多高柔韧需求场合，更利于挤出成型和成模的生产应用，安全性高无污染。乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物可用作粘合剂。乙烯-丙烯酸丁酯共聚物为乙烯与丙烯酸丁酯经高温、高压自由基反应聚合而成，可用作胶粘剂，撕裂强度好，低温韧性较好。

进一步地，所述马来酸酐接枝聚烯烃为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE和马来酸酐接枝聚丙烯中的至少一种。

通过采用上述技术方案，马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE和马来酸酐接枝聚丙烯均是在非极性主链上引入了强极性马来酸酐侧基，大大增进极性材料与非极性材料粘接性和相容性，改善包覆层与金属界面之间的粘接性。

进一步地，所述增韧树脂由质量份数比为1:1的超高分子量聚乙烯和聚丙烯组合。

通过采用上述技术方案，超高分子量聚乙烯是分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯，是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料。聚丙烯是常用的高分子聚合物，在80℃以下能耐酸、碱、盐液及多种有机溶剂的腐蚀，能在高温和氧化作用下分解，在各行业广泛运用。增韧树脂可以有效提高包覆层的柔韧性和强度。

进一步地，所述阻燃剂由质量份数比为6:3:1的聚磷酸铵、三嗪类大分子成炭剂和次磷酸铝组成。

通过采用上述技术方案，获得较好的阻燃效果。

进一步地，所述填充剂由质量份数比为1:(0.6-0.8):1的矿物油、聚乙烯醇和瓷粉组成，且通过将矿物油与聚乙烯醇在40℃以下混合均匀，再加入瓷粉，混合均匀得到。

通过采用上述技术方案，矿物油与聚乙烯醇颗粒混合后，矿物油浸润聚乙烯醇并包覆于聚乙烯醇外，最后将瓷粉粘附于矿物油外，得到填充剂。由试验可知，该填充剂的配合可以很好的提高塑包铝型材的握钉力。

第二方面，本申请提供了如下技术方案：一种仿木阻燃塑包铝型材的制备方法，包括以下步骤：

S1：将粘黏树脂、增韧树脂、阻燃剂和其他助剂混合均匀，再加入填充剂混合均匀，造粒，得到包覆料，备用；

S2：将包覆料加入至共挤料斗中，熔融温度为150-220℃，将包辅料熔融并挤出至铝型材外表面。

通过采用上述技术方案，

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用粘黏树脂和增韧树脂作为包覆层原料的一部分，大大提高了铝型材表面与塑包层之间的粘接强度，减少包覆层和铝型材分离的可能性，提高塑包铝型材的整体性和使用寿命。

2、由于本申请采用质量份数比为1:(0.6-0.8):1的矿物油、聚乙烯醇和瓷粉作为填充剂，有效的提高包塑铝型材的握钉力。

具体实施方式

实施例

实施例1-8：一种仿木阻燃塑包铝型材，由铝型材和外部包覆的包覆层组成。实施例1-4中包覆层包括的组分、具体组成及对应质量如表1.1所示；实施例5-8中包覆层包括的组分、具体组成及对应质量如表1.2所示，且由以下步骤制备：

实施例1-6填充剂制备：将所有原料加入搅拌釜，在30℃，100r/min的搅拌速度下搅拌10min，得到填充剂。

实施例7-8填充剂制备：在30℃下将矿物油和聚乙烯醇加入搅拌釜，在100r/min的搅拌速度下搅拌5min，再将瓷粉加入，在500r/min的搅拌速度下搅拌10min，得到填充剂。

S1：在25±2℃将粘黏树脂、增韧树脂、阻燃剂和其他助剂加入搅拌釜，在30r/min的条件下进行搅拌5min，再加入填充剂，继续搅拌10min后，投入至造粒设备造粒，得到包覆料，备用；

S2：将包覆料加入至共挤料斗中，螺杆挤出分为五个加热段，温度分别为150℃-170℃-190℃-200℃-220℃，将铝型材加热至120℃，将包辅料熔融并挤出至加热后的铝型材外表面，得到塑包铝型材。

表1.1实施例1-4组分、具体组成及对应质量(kg)

表1.2实施例5-8组分、具体组成及对应质量(kg)

上述实施例中，阻燃剂由质量份数比为6:3:1的聚磷酸铵、三嗪类大分子成炭剂和次磷酸铝组成，三嗪类大分子成炭剂购自浙江旭森非卤消烟阻燃剂有限公司。抗紫外剂由质量份数比为1：1的紫外线吸收剂UV531和受阻胺光稳定剂组成。防滴落剂为包覆型抗滴落剂，具体为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯。

滑石粉粒径为500目，碳酸钙粒径为200目，瓷粉粒径为300目。

超高分子量聚乙烯的分子量为500万。实施例1-8粘黏树脂的乙烯共聚物中，乙烯含量为70％。

实施例9：一种仿木阻燃塑包铝型材的制备方法，包括以下步骤：

实施例1-6填充剂制备：将所有原料加入搅拌釜，在30℃，100r/min的搅拌速度下搅拌10min，得到填充剂。

实施例7-8填充剂制备：在30℃下将矿物油和聚乙烯醇加入搅拌釜，在100r/min的搅拌速度下搅拌5min，再将瓷粉加入，在500r/min的搅拌速度下搅拌10min，得到填充剂。

S1：在25±2℃将粘黏树脂、增韧树脂、阻燃剂和其他助剂加入搅拌釜，在30r/min的条件下进行搅拌5min，再加入填充剂，继续搅拌10min，投入至造粒设备造粒，得到包覆料，备用；

S2：将包覆料加入至共挤料斗中，螺杆挤出分为五个加热段，温度分别为130℃-150℃-160℃-180℃-200℃，将铝型材加热至180℃，将包辅料熔融并挤出至铝型材外表面，得到塑包铝型材。

对比例

对比例1：一种仿木阻燃塑包铝型材，与实施例1的区别在于，将实施例1中的粘黏树脂用等量的增韧树脂替换。

对比例2：一种塑铝型材，公开号为CN111073178A所公开的实施例1中，预混料的配方。

表征试验：

1、包覆层粘接强度试验

试验对象：实施例1-8、对比例1-2，一共10组试验样品。

试验方法：

试验设备包括一块面积为5cm*5cm高度为2cm的木塑板、面积为5cm*5cm高度为0.5cm的铝块以及固定于铝块上表面中心位置的拉杆。试验时，将试样样品涂覆于木塑板上表面，并将铝块粘接于木塑板上表面，使得试样样品粘接于木塑板和铝块之间。

将木塑板固定于万能拉力机下夹具处，将拉杆与上夹具固定，向拉杆施加竖直向上的拉力，直至试样样品层被拉破或脱胶，记录拉力值N，除以面积后换算为N/mm²，即为剥离强度值。

试验结果：包覆层粘接强度试验结果记录如表2所示。

表2包覆层粘接强度试验结果记录

数据分析：由表2可看出，剥离强度值由大到小依次为实施例6-8、实施例4-5、实施例1-3、对比例2和对比例1。剥离强度值的大小可以直接反映出包覆层在铝型材表面的粘接强度，剥离强度值越大，包覆层在铝型材表面的粘接强度越大。

对比实施例和对比例，对比例1和对比例2均不采用粘接树脂，直接将包覆料挤出至铝型材外，其粘接强差。

对比所有实施例。对比实施例1-3和实施例4-5，在优选比例范围内粘黏树脂的组成可以获得更好的粘接强度；对比例实施例6-8与实施例1-5，优选增韧树脂和优选填充剂的加入可以小幅度提高粘接强度。从整体上来看，优选的粘黏树脂、增韧树脂和填充剂组分和用量复配可以获得最佳的粘接强度。

另外，使用了粘黏树脂和由矿物油、聚乙烯醇和瓷粉组成的填充剂的实施例7-8，经试验后得知其具有最佳的握钉力。原因可能是：在制备填充剂时，聚乙烯醇保持了颗粒状，而在填充剂与其他包覆层原料送入挤出机熔融时，矿物油包覆的聚乙烯醇熔融，随着物料在螺杆机中的输送，一方面可以提高各物料的均匀度，另一方面实现对物料的挤压，增加各物料的密实性，此时由于聚乙烯醇熔融，其展开面积增大，确保了填充剂在包覆层中的连续性。聚乙烯醇熔融后具有粘弹性，挤压成型后，打钉后，螺钉位于螺钉孔中，聚乙烯醇和矿物油的配合使得其有轻微的弹性回复填充于螺钉表面，另外，瓷粉的加入可以进一步提高填充剂和包覆料在螺钉外表面的粘接性，从而综合提高握钉力。另外矿物油减少暴露在外的聚乙烯醇的吸水性，减少加速螺钉生锈的可能性。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种仿木阻燃塑包铝型材，其特征在于，由铝型材和铝型材外的包覆层组成，以重量百分数计，包覆层由以下组分组成：

粘黏树脂10-50%；

增韧树脂10-35%；

填充剂5-20%；

阻燃剂15-35%；

防滴落剂0.1-1%；

其他助剂0.4-2.3%；

所述粘黏树脂为聚乙烯共聚物和马来酸酐接枝聚烯烃中的至少一种；

所述增韧树脂为超高分子量聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种仿木阻燃塑包铝型材，其特征在于，所述粘黏树脂由质量份数比为（5-1）：1的聚乙烯共聚物和马来酸酐接枝聚烯烃组成。

3.根据权利要求1所述的一种仿木阻燃塑包铝型材，其特征在于，所述聚乙烯共聚物为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种仿木阻燃塑包铝型材，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚烯烃为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE和马来酸酐接枝聚丙烯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种仿木阻燃塑包铝型材，其特征在于，所述增韧树脂由质量份数比为1:1的超高分子量聚乙烯和聚丙烯组合。

6.根据权利要求1所述的一种仿木阻燃塑包铝型材，其特征在于，所述阻燃剂由质量份数比为6:3:1的聚磷酸铵、三嗪类大分子成炭剂和次磷酸铝组合。

7.根据权利要求1所述的一种仿木阻燃塑包铝型材，其特征在于，所述填充剂由质量份数比为1:（0.6-0.8）:1的矿物油、聚乙烯醇和瓷粉组成，且通过将矿物油与聚乙烯醇在40℃以下混合均匀，再加入瓷粉，混合均匀得到。

8.权利要求1-7任一所述的一种仿木阻燃塑包铝型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将粘黏树脂、增韧树脂、阻燃剂和其他助剂混合均匀，再加入填充剂混合均匀，造粒，得到包覆料，备用；

S2：将包覆料加入至共挤料斗中，熔融温度为150-220℃，将包辅料熔融并挤出至铝型材外表面。