CN117343453A - 一种耐老化木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及木塑复合材料领域，具体为一种耐老化木塑复合材料及其制备方法，以重量份数计，包括以下成分：PVC树脂80‑100份、ASA树脂10‑20份、AMS树脂3‑5份、热塑性聚醚酯弹性体3‑5份、木粉15‑30份、无机填料10‑20份、钙钛矿型化合物5‑10份、偶联剂1‑3份、助剂0‑3份，本发明所制备木塑复合材料的弯曲性能和拉伸性能良好，且具有优异的抗老化性能。
Description
技术领域
本发明涉及木塑复合材料领域，具体为一种耐老化木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料由于加工性能和尺寸稳定性好，强度较高，被广泛应用于建筑模板、公共设施、家具材料、室内装饰、汽车产品等领域。但木塑复合材料经长时间紫外光照射后，力学性能会显著下降，同时也对外观产生不利影响，这限制了其使用范围并影响使用寿命。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种耐老化木塑复合材料及其制备方法。
所采用的技术方案如下：
一种耐老化木塑复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
PVC树脂80-100份、ASA树脂10-20份、AMS树脂3-5份、热塑性聚醚酯弹性体3-5份、木粉15-30份、无机填料10-20份、钙钛矿型化合物5-10份、偶联剂1-3份、助剂0-3份。
进一步地，所述木粉经过过热水蒸气和有机酸复合改性处理。
进一步地，所述有机酸包括阿魏酸和硬脂酸。
进一步地，所述阿魏酸和硬脂酸的重量比为1-5：1-5。
进一步地，所述无机填料为碳酸钙、硅灰石、硅藻土、海泡石、滑石粉、云母粉、珍珠岩、蒙脱土、高岭土中的任意一种或多种组合。
进一步地，所述钙钛矿型化合物为羟基锡酸钴、羟基锡酸钙、羟基锡酸锌中的任意一种或多种组合。
进一步地，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。
进一步地，所述助剂为相容剂、增塑剂、阻燃剂、润滑剂中的任意一种或多种组合。
本发明还提供了一种耐老化木塑复合材料的制备方法：
将PVC树脂、ASA树脂、AMS树脂、热塑性聚醚酯弹性体、木粉、无机填料、钙钛矿型化合物、偶联剂、助剂混合均匀后加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，最后将挤出的粒料放入模具中，先热压再冷压即可得到耐老化木塑复合材料。
进一步地，热压温度为180-200℃，压力为10-50MPa，时间为5-15min；
冷压压力为1-5MPa，时间为5-15min。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种耐老化木塑复合材料，阳光中可以引起ASA树脂光氧化的波长就只有很少的部分，因而其较难发生光老化，所以ASA树脂的抗老化化性能好，而且与PVC树脂的相容性好，加入后可以提高木塑复合材料的耐候性，延长使用寿命；
AMS树脂多被用于作为ABS树脂的改性剂使用，本发明中AMS树脂更多的承担起增容的作用，提高各组分间的相容性，减少木塑复合材料内部的缝隙和孔洞，通过图1和2对比可知AMS树脂的加入使不同相间结合紧密，界面之间无明显缝隙存在，对于提升木塑复合材料的力学起到了积极作用；
热塑性聚醚酯弹性体与树脂基体接触的界面可以作为产生应力集中的场所，在木塑复合材料发生微观塑性形变时产生“银纹”，从而使受到冲击而产生能量被吸收掉，从而提高木塑复合材料的力学性能；
硬脂酸的羧基与木粉中的羟基可以发生化学键合，使木粉与树脂基体具有良好的相容性，有利于木粉在树脂基体中的分散，另外，硬脂酸具有较长的碳链结构，这种长链结构一方面可以跟树脂基体有较好的相容性，另一方面也可以伸入到树脂基体中，与树脂基体的分子链相互缠绕，其结果是，前者提高了木粉的增强效果；而后者则减弱了树脂基体间的相互作用力，因此提高了木塑复合材料的力学性能，阿魏酸中的羧基也有助于减少木粉的羟基数目，同样与羟基发生化学键合，降低了木粉的极性与吸湿性，使木粉和树脂基体之间界面结合力有所增加，形成一个连续的界面层，受力过程中可以较为有效地传递应力，从而提高木塑复合材料的力学性能，过热水蒸气可以使硬脂酸和阿魏酸熔化从而更好的与木粉进行接触作用；
目前有报道将钙钛矿型化合物作为阻燃剂使用，本发明中将钙钛矿型化合物作为木塑复合材料的成分，发现其对木塑复合材料的抗光老化的提高起到了积极作用，究其原因可能是钙钛矿型化合物具有紫外线吸收性能，因为钙钛矿型化合物吸收照射在木塑复合材料表面的能量，使得木塑复合材料吸收的能量减少而在老化过程中链引发阶段需要的能量较高，所以光照能量减少从而阻碍了后续老化阶段的发生，减缓了木塑复合材料的老化现象；
经过测试，本发明所制备木塑复合材料的弯曲性能和拉伸性能良好，且具有优异的抗老化性能。
附图说明
图1为实施例1中所制备木塑复合材料的断面SEM图；
图2为对比例1中所制备木塑复合材料的断面SEM图；
图1中不同相间结合紧密，界面之间无明显缝隙存在，图2中界面结合处存在较明显的孔隙，界面结合力较差。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。
PVC树脂：SG-5，四平昊华化工有限公司；
ASA树脂：778T，德国巴斯夫；
AMS树脂：AMS-130，无锡市致远化学品有限公司；
热塑性聚醚酯弹性体：H3030，Mw＝20000，四川晨光科新塑胶有限责任公司；
木粉：自制，制备方法如下：
取重量比为100：2：1的80目杨木粉、阿魏酸和硬脂酸并混合均匀，再置于水蒸气发生器中用温度为155±5℃的过热水蒸气处理4h，最后于80℃条件下干燥至含水率为3-5％即可。
滑石粉：200目，灵寿县展腾矿产品加工厂；
羟基锡酸钙：自制，制备方法如下：
分别将5.55g氯化钙和13.33g三水锡酸钠溶于去离子水中，配制成浓度为0.1mol/L的溶液，用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节氯化钙溶液pH值为10并作为母液，在搅拌下将锡酸钠溶液倒入，搅拌反应5min，澄清溶液中迅速产生大量白色沉淀，滤出后用去离子水洗涤三次后真空干燥即可。
钛酸酯偶联剂：山东辉安化工有限公司。
实施例1：
一种耐老化木塑复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
PVC树脂95份、ASA树脂15份、AMS树脂5份、热塑性聚醚酯弹性体3份、木粉20份、滑石粉14份、羟基锡酸钙8份、钛酸酯偶联剂2份。
上述耐老化木塑复合材料的制备方法如下：
将PVC树脂、ASA树脂、AMS树脂、热塑性聚醚酯弹性体、木粉、滑石粉、羟基锡酸钙、钛酸酯偶联剂混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在温度为170-190℃条件下挤出造粒，最后将挤出的粒料放入模具中，先在温度为180℃，压力为25MPa下热压10min，再在2.5MPa下冷压5min即可得到耐老化木塑复合材料。
实施例2：
一种耐老化木塑复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
PVC树脂100份、ASA树脂20份、AMS树脂5份、热塑性聚醚酯弹性体5份、木粉30份、滑石粉20份、羟基锡酸钙10份、钛酸酯偶联剂3份。
上述耐老化木塑复合材料的制备方法如下：
将PVC树脂、ASA树脂、AMS树脂、热塑性聚醚酯弹性体、木粉、滑石粉、羟基锡酸钙、钛酸酯偶联剂混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在温度为170-190℃条件下挤出造粒，最后将挤出的粒料放入模具中，先在温度为200℃，压力为25MPa下热压15min，再在5MPa下冷压15min即可得到耐老化木塑复合材料。
实施例3：
一种耐老化木塑复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
PVC树脂80份、ASA树脂10份、AMS树脂3份、热塑性聚醚酯弹性体3份、木粉15份、滑石粉10份、羟基锡酸钙5份、钛酸酯偶联剂1.5份。
上述耐老化木塑复合材料的制备方法如下：
将PVC树脂、ASA树脂、AMS树脂、热塑性聚醚酯弹性体、木粉、滑石粉、羟基锡酸钙、钛酸酯偶联剂混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在温度为170-190℃条件下挤出造粒，最后将挤出的粒料放入模具中，先在温度为180℃，压力为10MPa下热压5min，再在1MPa下冷压5min即可得到耐老化木塑复合材料。
实施例4：
一种耐老化木塑复合材料，以重量份数计，包括以下成分：
PVC树脂100份、ASA树脂10份、AMS树脂5份、热塑性聚醚酯弹性体3份、木粉30份、滑石粉10份、羟基锡酸钙8份、钛酸酯偶联剂1份。
上述耐老化木塑复合材料的制备方法如下：
将PVC树脂、ASA树脂、AMS树脂、热塑性聚醚酯弹性体、木粉、滑石粉、羟基锡酸钙、钛酸酯偶联剂混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在温度为170-190℃条件下挤出造粒，最后将挤出的粒料放入模具中，先在温度为200℃，压力为10MPa下热压10min，再在1MPa下冷压10min即可得到耐老化木塑复合材料。
对比例1：
与实施例1基本相同，区别在于，不加入AMS树脂。
对比例2：
与实施例1基本相同，区别在于，不加入热塑性聚醚酯弹性体。
对比例3：
与实施例1基本相同，区别在于，不加入羟基锡酸钙。
对比例4：
与实施例1基本相同，区别在于，直接加入杨木粉，不经过阿魏酸和硬脂酸、过热水蒸气处理。
对比例5：
与实施例1基本相同，区别在于，木粉的制备方法如下：
取重量比为100：1的80目杨木粉和硬脂酸并混合均匀，再置于水蒸气发生器中用温度为155±5℃的过热水蒸气处理4h，最后于80℃条件下干燥至含水率为3-5％即可。
性能测试：
分别将本发明实施例1-4及对比例1-5中所制备的木塑复合材料制成试样进行性能测试；
弯曲强度按照GB/T 29418-2012标准进行测试，每组试样为三个，测试结果取平均值；
拉伸强度按照GB/T 1447-2005标准进行测试，拉伸速率10mm/min，每组试样为三个，测试结果取平均值；
耐老化性能：参照ASTMG154-04，采用QUV/SPRAY型紫外老化机进行测试，以12h为一个周期，加速老化750h后取出试样进行弯曲强度和拉伸强度测试，以弯曲强度和拉伸强度的下降幅度作为试样耐老化性能的评价指标；
测试结果如表1所示：
表1：
由上表1可知，本发明所制备木塑复合材料的弯曲性能和拉伸性能良好，且具有优异的抗老化性能，通过对比可知羟基锡酸钙的加入对于提升木塑复合材料的耐老化性能起到了积极作用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种耐老化木塑复合材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：
PVC树脂80-100份、ASA树脂10-20份、AMS树脂3-5份、热塑性聚醚酯弹性体3-5份、木粉15-30份、无机填料10-20份、钙钛矿型化合物5-10份、偶联剂1-3份、助剂0-3份。
2.如权利要求1所述的耐老化木塑复合材料，其特征在于，所述木粉经过过热水蒸气和有机酸复合改性处理。
3.如权利要求2所述的耐老化木塑复合材料，其特征在于，所述有机酸包括阿魏酸和硬脂酸。
4.如权利要求3所述的耐老化木塑复合材料，其特征在于，所述阿魏酸和硬脂酸的重量比为1-5：1-5。
5.如权利要求1所述的耐老化木塑复合材料，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙、硅灰石、硅藻土、海泡石、滑石粉、云母粉、珍珠岩、蒙脱土、高岭土中的任意一种或多种组合。
6.如权利要求1所述的耐老化木塑复合材料，其特征在于，所述钙钛矿型化合物为羟基锡酸钴、羟基锡酸钙、羟基锡酸锌中的任意一种或多种组合。
7.如权利要求1所述的耐老化木塑复合材料，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。
8.如权利要求1所述的耐老化木塑复合材料，其特征在于，所述助剂为相容剂、增塑剂、阻燃剂、润滑剂中的任意一种或多种组合。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的耐老化木塑复合材料的制备方法，其特征在于，将PVC树脂、ASA树脂、AMS树脂、热塑性聚醚酯弹性体、木粉、无机填料、钙钛矿型化合物、偶联剂、助剂混合均匀后加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，最后将挤出的粒料放入模具中，先热压再冷压即可得到耐老化木塑复合材料。
10.如权利要求9所述的耐老化木塑复合材料的制备方法，其特征在于，热压温度为180-200℃，压力为10-50MPa，时间为5-15min；
冷压压力为1-5MPa，时间为5-15min。
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