CN117363045A - 一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料及其制备方法与应用，该自动控温功能的环保塑木复合材料，按照重量份数计包括：回收塑料25～35份、废弃木粉50～60份、相容剂4～6份、吸附剂4～6份、聚乙烯蜡1～3份、硬脂酸锌1～3份、抗氧剂1～2份和相变材料5～20份；所述相变材料的相变点为50℃～70℃。本申请充分利用回收塑料作为基体，废弃木粉作为填料，充分利用废弃物，绿色环保；通过相变材料发生相变吸收热量，从而降低塑木复合材料的表面温度，主要利用吸附剂的多孔结构吸附固定相变材料，废弃木粉也具有很好的吸附相变材料的作用，使得在使用的过程中防止相变材料泄露，安全稳定。
Description
技术领域
本申请涉及一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料及其制备方法与应用，属于塑木复合材料技术领域。
背景技术
在建筑材料领域，塑木复合材料是一种常见的建筑材料，塑木复合材料是指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等与超过50％质量分数以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合，再经过注塑、模压、挤压等工艺成型得到的型材或板材。在户外使用的塑木复合材料中，往往需要考虑其在不同气温和季节下的使用效果。而塑木复合材料在户外使用时，经过太阳光照射，其表面温度会迅速升高，影响人们的使用体验，这在夏季尤为明显。此外，随着全球环境污染的日益严重和人们环保意识的提高，越来越多的企业和个人开始注重生态环保产品的研发和应用，塑木复合材料制造过程需要使用大量的塑料和木粉或木质纤维，木材资源的有限和生态环境的破坏已经成为了一个不可忽视的问题。
中国专利CN 116021845 A提供了一种具有辐射散热功能的塑木复合材料，能够自发散热降低温度的效果，但是其制作工艺复杂且成本较高，推广过程中受限较多。
发明内容
为了解决上述问题，提供了一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料及其制备方法与应用，该具有自动控温功能的环保塑木复合材料，按照重量份数计包括：回收塑料25～35份、废弃木粉50～60份、相容剂4～6份、吸附剂4～6份、聚乙烯蜡1～3份、硬脂酸锌1～3份、抗氧剂1～2份和相变材料5～20份；所述相变材料的相变点为50℃～70℃。本申请充分利用回收塑料作为基体，废弃木粉作为填料，充分利用废弃物，绿色环保；通过相变材料发生相变吸收热量，从而降低塑木复合材料的表面温度，利用吸附剂和废弃木粉的多孔结构吸附固定相变材料，使得在使用的过程中防止相变材料泄露，安全稳定。
根据本申请的一个方面，提供了一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，按照重量份数计包括：回收塑料25～35份、废弃木粉50～60份、相容剂4～6份、吸附剂4～6份、聚乙烯蜡1～3份、硬脂酸锌1～3份、抗氧剂1～2份和相变材料5～20份；所述相变材料的相变点为50℃～70℃。
可选地，按照重量份数计包括：回收塑料30份、废弃木粉55份、相容剂5份、吸附剂5份、聚乙烯蜡2份、硬脂酸锌2份、抗氧剂1份、相变材料20份。
可选地，所述相变材料为石蜡、聚乙二醇、十八醇、十八酸中的一种或多种。
可选地，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚氯乙烯、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
可选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂245中的一种或多种。
可选地，所述吸附剂为硅胶、活性白土、活性氧化铝中的一种或多种。
可选地，所述回收塑料为聚乙烯回收塑料、聚丙烯回收塑料、聚氯乙烯回收塑料中的一种或多种。
可选地，所述废弃木粉为松木粉、橡木粉、桦木粉、楠木粉、枫木粉中的其中一种或多种。
根据本申请的另一方面，本申请还提供了上述一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取原料；
(2)将吸附剂和相变材料加入转矩流变仪，于80～100℃混合5～10min；然后加入废弃木粉，混合5～10min；接着加入回收塑料、相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌和抗氧剂，于150～160℃预热5～10min，然后再混合5～10min，得到塑木复合材料混合物；
(3)将得到的塑木复合材料混合物放入模具，加压成型，得到具有自动控温功能的环保塑木复合材料。
可选地，步骤(3)的加压温度为160～170℃，加压压力为10～15MPa，加压时间为5～7min。
根据本申请的又一方面，本申请还提供了上述一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料可应用房屋建材、室内外装饰、汽车用品或家居用品。
本申请的有益效果包括但不限于：
1.根据本申请的自动控温功能的环保塑木复合材料，本申请充分利用回收塑料作为基体，废弃木粉作为填料，充分利用废弃物，绿色环保；通过相变材料发生相变吸收热量，从而降低塑木复合材料的表面温度，利用吸附剂和废弃木粉的多孔结构吸附固定相变材料，使得在使用的过程中防止相变材料泄露，安全稳定。
2.根据本申请的自动控温功能的环保塑木复合材料，本申请通过复配特定比例的相容剂、吸附剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、抗氧剂和相变材料，使得该复合材料在制备的过程中，使得塑木复合材料将温度变化维持在一个使人体感到舒适的较小范围内的同时，拉伸强度和弯曲强度等机械性能也能达到相应的要求。
3.根据本申请的自动控温功能的环保塑木复合材料，采用特定比例的吸附剂、废弃木粉和相变材料，吸附剂和废弃木粉的多孔结构负载相变材料，在本申请提供的特定配比下，能够完全包覆。相变材料过多，容易出现相变材料泄露的问题；相变材料过少，则容易出现控温效果变差的问题，本申请特定的废弃木粉与相变材料的比例，既能够获得良好的包覆效果，也能够获得良好的控温效果。
4.根据本申请的自动控温功能的环保塑木复合材料的制备方法，制作方法简单，易工业化生产，原料成本低且易得，复合绿色环保的理念，便于推广。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例和对比例涉及的户外降温测试中塑木复合材料表面温度随时间变化情况；
图2为本申请实施例和对比例涉及的塑木复合材料在加热到30℃下和70℃下的数码相片。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或相同的方法及材料皆可应用于本发明方法中。本专利中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料1#制备
(1)按照重量份数称取原料，聚乙烯回收塑料25份、废弃木粉松木粉50份、相容剂马来酸酐接枝聚乙烯4份、吸附剂硅胶4份、聚乙烯蜡1份、硬脂酸锌1份、抗氧剂1010 1份和相变材料石蜡5份；
(2)将硅胶和石蜡加入转矩流变仪，于80℃混合5min；然后加入废弃木粉，混合10min；加入回收塑料、相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌和抗氧剂，于150℃预热5min，然后再混合5min，得到塑木复合材料混合物；
(3)将得到的塑木复合材料混合物放入模具，加压成型，加压温度为160℃，加压压力为10MPa，加压时间为5min。得到具有自动控温功能的环保塑木复合材料1#。
实施例2一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料2#制备
(1)按照重量份数称取原料，回收塑料聚丙烯回收塑料35份、废弃木粉橡木粉60份、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯6份、吸附剂活性白土6份、聚乙烯蜡3份、硬脂酸锌3份、抗氧剂168 2份和相变材料聚乙二醇10份；
(2)将硅胶和相变材料聚乙二醇加入转矩流变仪，于90℃混合7min；然后加入废弃木粉，混合7min；加入回收塑料、相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌和抗氧剂，于155℃预热7min，然后再混合7min，得到塑木复合材料混合物；
(3)将得到的塑木复合材料混合物放入模具，加压成型，加压温度为165℃，加压压力为12MPa，加压时间为7min。得到具有自动控温功能的环保塑木复合材料2#。
实施例3一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料3#制备
(1)按照重量份数称取原料，聚氯乙烯回收塑料30份、废弃木粉枫木粉55份、相容剂硅烷偶联剂5份、活性氧化铝5份、聚乙烯蜡2份、硬脂酸锌2份、抗氧剂264 1份和相变材料十八醇15份；
(2)将活性氧化铝和相变材料十八醇加入转矩流变仪，于150℃混合10min；然后加入废弃木粉，混合5min；加入回收塑料、相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌和抗氧剂，于160℃预热10min，然后再混合10min，得到塑木复合材料混合物；
(3)将得到的塑木复合材料混合物放入模具，加压成型，加压温度为170℃，加压压力为15MPa，加压时间为10min。得到具有自动控温功能的环保塑木复合材料3#。
实施例4一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料4#制备
(1)按照重量份数称取原料，聚乙烯回收塑料30份、废弃木粉松木粉55份、相容剂马来酸酐接枝聚乙烯5份、硅胶5份、聚乙烯蜡2份、硬脂酸锌2份、抗氧剂245 1份、相变材料聚乙二醇20份；
(2)将硅胶和相变材料聚乙二醇加入转矩流变仪，于150℃混合5min；然后加入废弃木粉，混合5min；加入回收塑料、相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌和抗氧剂，于160℃预热5min，然后再混合5min，得到塑木复合材料混合物；
(3)将得到的塑木复合材料混合物放入模具，加压成型，加压温度为160℃，加压压力为10MPa，加压时间为5min。得到具有自动控温功能的环保塑木复合材料4#。
对比例
对比例与实施例4的区别在于，不包括相变材料，其余均相同。
实验例1户外降温测试
将实施例1～4与对比例得到的塑木复合材料放置在相同的户外光照条件下，在实施例1～4和对比例表面设置热电偶，在阳光下通过热电偶持续监测塑木复合材料表面温度，得到温度时间曲线如图1所示。如图1所示，对比例、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4的温度差异最高时，温度分别为60.8℃、58.3℃、57.7℃、56.8℃、55.7℃，结果表明随着相变材料含量的增加，环保塑木复合材料的降温效果更加明显，能够在正午太阳光照最强烈的时间段表现出较低的温度。
将温度曲线中温度差异最大时间点的各个实施例温度减去对比例温度得到最大降温，并利用差示扫描量热仪测得相变焓，结果如表1所示。
表1塑木复合材料的热焓和户外测试的最大降温情况
实验例2泄露测试
通过热台将实施例1～4与对比例得到的塑木复合材料从30℃升到70℃，根据样品的形状变化以及质量变化来判断相变材料是否泄露。首先将热台温度设置为30℃，达到30℃后，停留5min使温度稳定，然后将样品放置在热台上保持10min，随后取走样品用纸巾擦去其表面可能泄露的相变材料，通过数码相机记录当前状态，同时称量当前状态下的质量。随后将热台温度提高10℃，重复上述实验流程，直到热台温度设置为70℃。将样品在70℃下保持2h，随后取走样品用纸巾擦去其表面可能泄露的相变材料，通过数码相机记录当前状态，同时称量当前状态下的质量。每次加热后称取的质量除以初始质量得到样品的质量保留率，结果如表2所示。数码相机记录状态如图2所示，图2显示经过梯度升温且在高于相变材料熔点的温度长时间保持后，塑木复合材料的形状依旧保持稳定。
表2塑木复合材料在不同温度下的质量保留率
| 组别 | 30℃ | 40℃ | 50℃ | 60℃ | 70℃ |
| 对比例 | 100.00％ | 99.99％ | 99.98％ | 99.98％ | 99.89％ |
| 实施例1 | 100.00％ | 99.98％ | 99.97％ | 99.98％ | 99.90％ |
| 实施例2 | 100.00％ | 100.00％ | 99.96％ | 99.98％ | 99.91％ |
| 实施例3 | 100.00％ | 100.00％ | 99.98％ | 99.97％ | 99.95％ |
| 实施例4 | 100.00％ | 100.00％ | 100％ | 99.99％ | 99.96％ |
结果显示，随着加热温度的升高，实施例1～4的质量保留率仅略微下降，但均在99.89％以上，且实施例1-4在70℃下的质量保留率均在99.9％以上，这充分说明了本申请提供的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料的质量稳定性。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，其特征在于，按照重量份数计包括：回收塑料25～35份、废弃木粉50～60份、相容剂4～6份、吸附剂4～6份、聚乙烯蜡1～3份、硬脂酸锌1～3份、抗氧剂1～2份和相变材料5～20份；所述相变材料的相变点为50℃～70℃。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，其特征在于，按照重量份数计包括：回收塑料30份、废弃木粉55份、相容剂5份、吸附剂5份、聚乙烯蜡2份、硬脂酸锌2份、抗氧剂1份、相变材料20份。
3.根据权利要求2所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，其特征在于，所述相变材料为石蜡、聚乙二醇、十八醇、十八酸中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，其特征在于，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚氯乙烯、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
5.根据权利要求4所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂245中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，其特征在于，所述吸附剂为硅胶、活性白土、活性氧化铝中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，其特征在于，所述回收塑料为聚乙烯回收塑料、聚丙烯回收塑料、聚氯乙烯回收塑料中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料，其特征在于，所述废弃木粉为松木粉、橡木粉、桦木粉、楠木粉、枫木粉中的其中一种或多种。
9.权利要求1～8任一项所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取原料；
(2)将吸附剂和相变材料加入转矩流变仪，于80～100℃混合5～10min；然后加入废弃木粉，混合5～10min；接着加入回收塑料、相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌和抗氧剂，于150～160℃预热5～10min，然后再混合5～10min，得到塑木复合材料混合物；
(3)将得到的塑木复合材料混合物放入模具，加压成型，得到具有自动控温功能的环保塑木复合材料。
10.根据权利要求9所述的一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)的加压温度为160～170℃，加压压力为10～15MPa，加压时间为5～7min。
11.权利要求1～8任一项所述一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料可应用于房屋建材、室内外装饰、汽车用品或家居用品。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311207461.1A CN117363045A (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 一种具有自动控温功能的环保塑木复合材料及其制备方法与应用 |
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Family Applications (1)
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2023
- 2023-09-19 CN CN202311207461.1A patent/CN117363045A/zh active Pending
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