CN118240349A - 一种哑光、防刮性木塑共挤面料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种哑光、防刮性木塑共挤面料及其制备方法和应用，属于木塑材料技术领域。本发明面料采用对苯二甲酸、2,3‑二溴丁二酸、乙二醇、1,4‑二溴‑2,3‑丁二醇、三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯、特殊的溴化环氧聚合物、特定尺度三聚氰胺树脂改性的荧光粉，高密度聚乙烯、其它助剂等作为原料进行聚合得到。本发明制备的共挤表面具有哑光、磨砂及荧光效果，且固化后硬度较高，防刮性出色，阻燃持久，耐污染性好。
Description
技术领域
本发明属于木塑材料技术领域，具体涉及一种哑光、防刮性木塑共挤面料及其制备方法和应用。
背景技术
木塑材料同时具有美观、耐用性出色等优点，在日常应用中的场景也越来越多，比如常规的应用如户外凉亭、河边或者湖边的护栏、地板等等。与一代木塑相比，二代共挤木塑是在一代木塑的基础上表面共挤了一层塑料层，克服了第一代木塑存在的发霉、耐候性不足、阻燃性能差、外加阻燃剂随雨水易流失等一系列缺陷，二代共挤木塑的发展中增加较快，随着木塑的应用越来越广泛，木塑产业向户内装饰领域发展也越来越快，户内家具等领域对装饰性的要求如表面哑光、荧光磨砂、同时具有出色的持久阻燃性能、防刮擦性能出色等，目前二代木塑的共挤层主要使用聚乙烯塑料，无法满足户内家装领域的装饰性及阻燃、防刮性方面的应用要求。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种哑光、防刮性木塑共挤面料，制备的共挤表面具有哑光、磨砂及荧光效果，且固化后硬度较高，防刮性出色，阻燃持久，耐污染性好。
本发明的目的之二在于提供一种该哑光、防刮性木塑共挤面料的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种该哑光、防刮性木塑共挤面料在制备木塑制品中的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种哑光、防刮性木塑共挤面料，所述哑光、防刮性木塑共挤面料按质量份数包括如下原料：
对苯二甲酸15-21份；
2,3-二溴丁二酸8-13份；
乙二醇5-8份；
1,4-二溴-2,3-丁二醇7-10份；
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯2-3份；
催化剂0.1-0.2份；
溴化环氧聚合物9-12份，其中溴化环氧聚合物为江苏兴盛化工有限公司生产的EC-1500高溴化阻燃环氧低聚物树脂，环氧当量700-800g/mol，软化点90-105℃，溴含量55-60％；
高密度聚乙烯9-15份；
三聚氰胺树脂改性的荧光粉3-5份，其中三聚氰胺树脂改性的荧光粉粒径控制在40-50目，为万隆化工有限公司生产的FV系列日光荧光颜料；
其它助剂，用量为原料总质量的0.4-0.8％。
对苯二甲酸典型但非限制性的质量份数例如为15、16、17、18、19、20、21份；
2,3-二溴丁二酸典型但非限制性的质量份数例如为8、9、10、11、12、13份；
乙二醇典型但非限制性的质量份数例如为5、6、7、8份；
1,4-二溴-2,3-丁二醇典型但非限制性的质量份数例如为7、8、9、10份；
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯典型但非限制性的质量份数例如为2、2.5、3份；
催化剂优选为钛酸四丁酯，其典型但非限制性的质量份数例如为0.1、0.15、0.2份；
溴化环氧聚合物典型但非限制性的质量份数例如为9、10、11、12份；
高密度聚乙烯典型但非限制性的质量份数例如为9、10、11、12、13、14、15份；
三聚氰胺树脂改性的荧光粉优选为万隆化工有限公司生产的FV13，其典型但非限制性的质量份数例如为3、4、5份；
其它助剂包括抗氧剂1076及紫外线吸收剂UV-531，抗氧剂1076用量为原料总质量的0.3-0.5％，其典型但非限制性的质量百分含量例如为0.3％、0.4％、0.5％。
紫外线吸收剂UV-531用量为原料总质量的0.1-0.3％，其典型但非限制性的质量百分含量例如为0.1％、0.2％、0.3％。
第二方面，本发明提供了一种上述哑光、防刮性木塑共挤面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述配方量的乙二醇、1,4-二溴-2,3-丁二醇加入反应釜内，启动搅拌，并在氮气保护下逐渐升温，使其充分熔融；
(2)然后加入配方量的催化剂及对苯二甲酸，逐渐升温，进行保温聚合反应；
(3)取样检测聚合物的酸值，当聚合物的酸值达到140-160mgKOH/g时，说明对苯二甲酸基本已经接枝反应完毕，此时加入配方量的2,3-二溴丁二酸继续进行聚合反应；
(4)取样检测聚合物的酸值，待聚合物的酸值达到45-55mgKOH/g时，加入配方量的三(2-羟乙基)异氰尿酸酯继续进行扩链反应；
(5)取样检测，待聚合物的酸值达到30-40mgKOH/g时，加入配方量的其他助剂，升温，然后启动真空系统，进行真空缩聚反应；
(6)取样检测，待聚合物的酸值达到16-22mgKOH/g时，停止真空系统，降温，加入配方量的高密度聚乙烯，在此温度下充分熔融后搅拌均匀后，继续降温，加入配方量的溴化环氧聚合物及三聚氰胺树脂改性的荧光粉，快速搅拌并混合均匀后，高温出料，将物料经过带冷却水的钢带进行冷却，并经过破碎机破碎得到共挤面料颗粒。
在一些实施方式中，步骤(1)中，升温至120-125℃。
在一些实施方式中，步骤(2)中，以15-18℃/h的速率逐渐升温至220-225℃。
在一些实施方式中，步骤(3)中，反应温度为220-225℃。
在一些实施方式中，步骤(5)中，升温至230-235℃，真空度为-0.095Mpa至-0.097MPa。
在一些实施方式中，步骤(6)中，降温至180-190℃，继续降温至150-160℃。
在一种具体的实施方式中，哑光、防刮性木塑共挤面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述配方量的乙二醇、1,4-二溴-2,3-丁二醇加入反应釜内，启动搅拌，并在氮气保护下逐渐升温至120-125℃，使其充分熔融；
(2)然后加入配方量的催化剂及对苯二甲酸，并以15-18℃/h的升温速率逐渐升温至220-225℃，并进行保温聚合反应；
(3)取样检测聚合物的酸值，当聚合物的酸值达到140-160mgKOH/g时，说明对苯二甲酸基本已经接枝反应完毕，此时加入配方量的2,3-二溴丁二酸继续在220-225℃进行聚合反应；
(4)取样检测聚合物的酸值，待聚合物的酸值达到45-55mgKOH/g时，加入配方量的三(2-羟乙基)异氰尿酸酯继续进行扩链反应；
(5)取样检测，待聚合物的酸值达到30-40mgKOH/g时，加入配方量的其他助剂，升温至230-235℃，然后启动真空系统，保持-0.095Mpa至-0.097MPa的真空下继续进行真空缩聚反应；
(6)取样检测，待聚合物的酸值达到16-22mgKOH/g时，停止真空系统，降温至180-190℃，加入配方量的高密度聚乙烯，在此温度下充分熔融后搅拌均匀后，继续降温至150-160℃，加入配方量的溴化环氧聚合物及三聚氰胺树脂改性的荧光粉，快速搅拌并混合均匀后，高温出料，将物料经过带冷却水的钢带进行冷却，并经过破碎机破碎得到共挤面料颗粒。
第三方面，本发明提供了一种哑光、防刮性木塑共挤面料在制备木塑制品中的应用。
木塑制品由所述哑光、防刮性木塑共挤面料和芯材经共挤形成。
有益效果：
本发明面料采用对苯二甲酸、2,3-二溴丁二酸、乙二醇、1,4-二溴-2,3-丁二醇、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、特殊的溴化环氧聚合物、特定尺度三聚氰胺树脂改性的荧光粉，高密度聚乙烯、其它助剂等作为原料进行聚合得到。该面料首先制备出所需要的羧基聚酯树脂，再与带环氧基团的特殊溴化环氧聚合物及特定尺度三聚氰胺树脂改性的荧光粉进行高温分散、冷却出料，最终在木塑共挤面层高温定型时发生固化交联成膜，进而产生表面微收缩带来哑光、磨砂效果，制备的木塑共挤层表面光泽较低，一般在30-50％之间，且固化后硬度较高，防刮性出色，同时，采用特选粒径的三聚氰胺树脂改性的荧光粉颗粒，不仅强化了材料的表面磨砂及哑光效果，而且给面料表面带来了一定的荧光效果，装饰性极佳。最终制备的共挤面料不仅自身聚合物分子中溴含量高，本体阻燃性能强，无外加阻燃剂，该面料与木塑芯材结合，不仅沸水煮性能出色，而且表层阻燃持久、磨砂均匀且防刮性能优。
在上文中已经详细地描述了本发明，但是上述实施方式本质上仅是例示性，且并不欲限制本发明。此外，本文并不受前述现有技术或发明内容或以下实施例中所描述的任何理论的限制。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，提供以下实施例仅出于说明目的并不构成对本发明要求保护范围的限制。
除特殊说明外，在实施例中所采用的原料、试剂、方法等均为本领域常规的原料、试剂、方法。
溴化环氧聚合物来自江苏兴盛化工有限公司生产的EC-1500高溴化阻燃环氧低聚物树脂，环氧当量700-800g/mol，软化点95-105℃，溴含量55-60％；
三聚氰胺树脂改性的荧光粉来自万隆化工有限公司生产的FV13日光荧光颜料，粒径40-50目；
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯来自山东键邦新材料股份有限公司；
高密度聚乙烯来自中国石油化工股份有限公司茂名分公司。
实施例1
一种哑光、防刮性木塑共挤面料，按质量份数包括如下原料：
对苯二甲酸15份；
2,3-二溴丁二酸8份；
乙二醇5份；
1,4-二溴-2,3-丁二醇7份；
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯2.5份；
钛酸四丁酯0.1份；
溴化环氧聚合物9份；
高密度聚乙烯12份；
三聚氰胺树脂改性的荧光粉3份；
抗氧剂1076，用量为原料总质量的0.3％，紫外线吸收剂UV-531，用量为原料总质量的0.1％。
制备上述哑光、防刮性木塑共挤面料的方法，包括以下步骤：
(1)将上述配方量的乙二醇、1,4-二溴-2,3-丁二醇加入反应釜内，启动搅拌，并在氮气保护下逐渐升温至120℃，使其充分熔融；
(2)然后加入配方量的钛酸四丁酯及对苯二甲酸，并以16℃/h的升温速率逐渐升温至220℃，并进行保温聚合反应；
(3)取样检测聚合物的酸值，当聚合物的酸值达到140-160mgKOH/g时，说明对苯二甲酸基本已经接枝反应完毕，此时加入配方量的2,3-二溴丁二酸继续在220℃进行聚合反应；
(4)取样检测聚合物的酸值，待聚合物的酸值达到45-55mgKOH/g时，加入配方量的三(2-羟乙基)异氰尿酸酯继续进行扩链反应；
(5)取样检测，待聚合物的酸值达到30-40mgKOH/g时，加入配方量的抗氧剂1076及紫外线吸收剂UV-531，升温至235℃，然后启动真空系统，保持-0.096MPa的真空下继续进行真空缩聚反应；
(6)取样检测，待聚合物的酸值达到16-22mgKOH/g时，停止真空系统，降温至185℃，加入配方量的高密度聚乙烯，在此温度下充分熔融后搅拌均匀后，继续降温至155℃，加入配方量的溴化环氧聚合物及三聚氰胺树脂改性的荧光粉，快速搅拌并混合均匀后，高温出料，将物料经过带冷却水的钢带进行冷却，并经过破碎机破碎得到共挤面料颗粒。
实施例2
一种哑光、防刮性木塑共挤面料，按质量份数包括如下原料：
对苯二甲酸21份；
2,3-二溴丁二酸13份；
乙二醇8份；
1,4-二溴-2,3-丁二醇10份；
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯2.5份；
钛酸四丁酯0.15份；
溴化环氧聚合物12份；
高密度聚乙烯10份；
三聚氰胺树脂改性的荧光粉4份；
抗氧剂1076，用量为原料总质量的0.4％，紫外线吸收剂UV-531，用量为原料总质量的0.2％。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种哑光、防刮性木塑共挤面料，按质量份数包括如下原料：
对苯二甲酸18份；
2,3-二溴丁二酸10份；
乙二醇6份；
1,4-二溴-2,3-丁二醇8份；
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯3份；
钛酸四丁酯0.2份；
溴化环氧聚合物11份；
高密度聚乙烯9份；
三聚氰胺树脂改性的荧光粉5份；
抗氧剂1076，用量为原料总质量的0.5％，紫外线吸收剂UV-531，用量为原料总质量的0.3％。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种哑光、防刮性木塑共挤面料，按质量份数包括如下原料：
对苯二甲酸20份；
2,3-二溴丁二酸10份；
乙二醇7份；
1,4-二溴-2,3-丁二醇9份；
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯2份；
钛酸四丁酯0.1份；
溴化环氧聚合物10份；
高密度聚乙烯15份；
三聚氰胺树脂改性的荧光粉4份；
抗氧剂1076，用量为原料总质量的0.4％，紫外线吸收剂UV-531，用量为原料总质量的0.1％。
制备方法同实施例1。
对比例1
市售普通高密度聚乙烯(HDPE)。
性能测试
共挤木塑的制备及测试：
A、将木塑芯材材料按照配方(高密度聚乙烯50份，木粉32份，碳酸钙18份，硬脂酸1份，相容剂(SZ11，黄山贝诺科技有限公司)5份、KH-792型硅烷偶联剂1份)在130-140℃充分混合均匀，并出料至冷辊中，降温至70℃出料，制成芯材专用预混料；
B、将芯材专用预混料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到芯材颗粒；其工艺条件为：机筒温度为180-200℃，螺杆转速为200-300rpm；
C、将步骤B制得的芯材粒料通过挤出机熔融后进入共挤模具的芯材空腔；将本发明实施例和对比例的面料颗粒通过挤出机熔融后进入共挤模具的面料空腔，经定型模具定型，然后冷却成型，定长切割制得共挤塑木复合材料。其中，共挤面料与芯材质量比为0.05:1；熔融面料的挤出机机筒温度为180-190℃；熔融芯材的挤出机机筒温度为200-210℃，定型温度200℃，定型时长5min。
将上述实施例和对比例制得的共挤塑木复合材料按照GB17657-2013的标准进行表观、表面光泽、耐沸水性、防刮性能、表面耐污染性能检测。其中防刮性能测试依据4.39部分表面耐划痕性能测定进行，载荷值4.00N；表面耐污染性能测试依据4.30部分表面耐污染性能测定-方法1；
表面光泽(60°角)依据GB/T 9754-2007《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定》；
面料的阻燃性能依据氧指数测试方法进行：将面料颗粒依据GB/T2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》标准按照I型进行制样，然后检测氧指数。
实施例及对比例性能
从以上数据可以看出，如实施例1-4，本发明产品制得的功能性面料用于共挤塑木材料上，装饰性及综合性能出色，其中，表面由于有制备的羧基聚酯树脂与特殊溴化环氧聚合物最终在高温定型时发生固化交联成膜，进而产生表面微收缩带来哑光、磨砂，而且特选粒径的三聚氰胺树脂改性的荧光粉颗粒不仅进一步强化了哑光及磨砂效果，而且带来了一定的荧光效果，装饰性非常出色。面层树脂分子中有较高的阻燃溴素，沸水煮前后均不影响其阻燃性能。由于面料树脂高温定型时发生的固化交联，使面料明显变硬，防刮性能出色，载荷值4.00N时几乎无划痕，而且固化交联的面料表面耐丙酮的溶胀性能大幅提升，16h的丙酮滴液对共挤塑木面料表面几乎无影响，耐丙酮污染性能达到5级。
对比例1采用普通的高密度聚乙烯作为面料，产品的阻燃性能、防刮性能及耐丙酮污染性能均较差，也无哑光、磨砂及荧光效果，装饰性较普通。
以上各实施例仅用以举例说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各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：在没有脱离本发明权利要求所限定的精神和实质的范围内，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换仍然在本发明权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种哑光、防刮性木塑共挤面料，其特征在于，所述哑光、防刮性木塑共挤面料按质量份数包括如下原料：
对苯二甲酸 15-21份；
2,3-二溴丁二酸 8-13份；
乙二醇 5-8份；
1,4-二溴-2,3-丁二醇 7-10份；
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯 2-3份；
催化剂 0.1-0.2份；
溴化环氧聚合物9-12份，其中溴化环氧聚合物为江苏兴盛化工有限公司生产的EC-1500高溴化阻燃环氧低聚物树脂，环氧当量700-800g/mol，软化点90-105℃，溴含量55-60％；
高密度聚乙烯9-15份；
三聚氰胺树脂改性的荧光粉3-5份，其中三聚氰胺树脂改性的荧光粉粒径控制在40-50目，为万隆化工有限公司生产的FV系列日光荧光颜料；
其它助剂，用量为原料总质量的0.4-0.8％。
2.根据权利要求1所述的哑光、防刮性木塑共挤面料，其特征在于，催化剂为钛酸四丁酯。
3.根据权利要求1所述的哑光、防刮性木塑共挤面料，其特征在于，三聚氰胺树脂改性的荧光粉为万隆化工有限公司生产的FV13。
4.根据权利要求1所述的哑光、防刮性木塑共挤面料，其特征在于，其它助剂包括抗氧剂1076及紫外线吸收剂UV-531，其中抗氧剂1076用量为原料总质量的0.3-0.5％，紫外线吸收剂UV-531用量为原料总质量的0.1-0.3％。
5.一种权利要求1-4任一项所述的哑光、防刮性木塑共挤面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将上述配方量的乙二醇、1,4-二溴-2,3-丁二醇加入反应釜内，启动搅拌，并在氮气保护下逐渐升温，使其充分熔融；
(2)然后加入配方量的催化剂及对苯二甲酸，逐渐升温，进行保温聚合反应；
(3)取样检测聚合物的酸值，当聚合物的酸值达到140-160mgKOH/g时，说明对苯二甲酸基本已经接枝反应完毕，此时加入配方量的2,3-二溴丁二酸继续进行聚合反应；
(4)取样检测聚合物的酸值，待聚合物的酸值达到45-55mgKOH/g时，加入配方量的三(2-羟乙基)异氰尿酸酯继续进行扩链反应；
(5)取样检测，待聚合物的酸值达到30-40mgKOH/g时，加入配方量的其它助剂，升温，然后启动真空系统，进行真空缩聚反应；
(6)取样检测，待聚合物的酸值达到16-22mgKOH/g时，停止真空系统，降温，加入配方量的高密度聚乙烯，在此温度下充分熔融后搅拌均匀后，继续降温，加入配方量的溴化环氧聚合物及三聚氰胺树脂改性的荧光粉，快速搅拌并混合均匀后，高温出料，将物料经过带冷却水的钢带进行冷却，并经过破碎机破碎得到共挤面料颗粒。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，升温至120-125℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以15-18℃/h的速率逐渐升温至220-225℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，反应温度为220-225℃。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，升温至230-235℃，真空度为-0.095Mpa至-0.097MPa；
步骤(6)中，降温至180-190℃，继续降温至150-160℃。
10.一种权利要求1-4任一项所述的哑光、防刮性木塑共挤面料或权利要求5-9任一项所述的制备方法制备得到的哑光、防刮性木塑共挤面料在制备木塑制品中的应用。
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