CN1621440A - 塑料木化板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塑料和植物纤维的复合材料及其制备方法，特别涉及一种塑料木化板材及其制备方法。解决了现有塑料和植物纤维的复合材料强度等性能不佳，产品质量不稳定的缺陷。一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是：塑料45～70％，植物纤维10～45％，填充剂3～10％，发泡剂1～2％，助剂3～15％。制备方法，首先将植物纤维进行微波脱水、细粉，同时将塑料进行常规粉碎干燥处理；按上述配比将各组分在高速混合机内混合均匀；然后采用挤出机进行挤条冷却造粒；最后进入螺杆挤出机挤出成型后，进行定型、冷却、牵引、卷曲切割得到成品；控制植物含水率为0.5％。加料段温度和挤出段温度控制在100℃～250℃。螺杆挤出机螺杆压缩比为2～5。可用于替代木材制作各种制品。

Description

塑料木化板材及其制备方法

技术领域：本发明涉及一种塑料和植物纤维的复合材料及其制备方法，特别涉及一种塑料木化板材及其制备方法。

背景技术：当今世界，环境保护与资源问题已经成为全球化经济发展不可回避的现实问题。截止到目前，国际社会已经制定了150多个与环境和资源有关的条约。世界各国制定的环境保护法规也越来越多，并在保护人类生存环境方面发挥了十分重要的作用，绿色经济已经成为世界经济发展的潮流。

在过去的20多年我国经济高速增长，建材、家具、包装材料和造纸等产业的发展，对木材的需求量高达1.1亿立方米，导致森林砍伐量剧增，生态环境恶化。人类社会面临环境和资源两大问题的严峻挑战。开发保护环境、节约资源的新技术和新产品，是当今工业的共同课题。我国是一个农作物生产大国，以往对于废弃的植物处理一般采用焚烧处理，但是焚烧处理会消耗一定的专项经费并污染环境。而且随着我国塑料工业的迅速发展，生产、生活中的废弃废旧塑料也逐年增多，据中国塑料协会废弃塑料利用委员会的资料统计，全国每年废弃塑料的总量达到700多万吨，其治理办法通常采用填埋或焚烧处理。相关研究表明，废弃塑料在填埋200多年以后才能分解完毕，而且分解过程中会溶解出有毒的物质，对土壤造成污染。而废弃塑料的焚烧通常会导致有害气体的释放，影响空气质量和周边的环境。因此，被称为“白色污染”的废弃塑料污染环境的问题一直受到环保界的高度关注。中国专利申请03135336.3介绍了“一种发泡型木塑重组木的生产方法”，但是该方法是将塑料粉末涂覆在植物基材表面然后压制成型，所以其最终产品的强度等性能差强人意。

发明内容：本发明的目的是提供一种具有硬木特性、可回收利用、无毒环保、耐水、耐蚀、具有一定防火性能的塑料木化板材及其制备方法。本发明的技术方案是：一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是：

塑料              45～70％

植物纤维          10～45％

填充剂            3～10％

发泡剂            1～2％

助剂              3～15％

所述的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、ABS塑料中的一种或多种。所述的植物纤维为竹纤维、农作物纤维、木纤维中的一种，所述的农作物为：秸秆、棉、麻、烟杆、高粱杆、玉米杆、谷壳、花生壳、椰子壳等一种或多种。填充剂为碳酸钙、滑石粉中一种或两种；所述的发泡剂为市场常用的无毒化学发泡剂偶氮二甲酰胺。所述的助剂为相容剂、阻燃剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂、耐老化剂、增粘剂、颜料中的一种或多种。相容剂为：硬脂酸镉、硬脂酸锌、硬脂酸钙、苯基烯丙基醚、全氯戊环癸烷中的一种或多种。阻燃剂为氯化聚乙烯、氧化锑中的一种或两种，抗氧剂为季戊四醇酯，稳定剂为苯丙三唑、双水杨酸双酚A酯、硫代二丙酸二月桂酸、双(1-苯基-3-甲基-4-癸酰基-5-氧)镍、二壬基二硫酰胺镍中的一种或多种。润滑剂为石蜡，耐老化剂为钛白粉，增粘剂为邻苯二甲酸二辛酯。颜料为市售常规耐高温颜料。

一种塑料木化板材的制备方法，1、首先将植物纤维进行微波脱水、细粉，控制含水率小于等于0.5％，植物纤维的粒径为60～200目，同时将塑料进行常规粉碎干燥处理；2、按技术方案配比将各组分在高速混合机内混合均匀；3、然后采用挤出机进行挤条冷却造粒；4、最后进入螺杆挤出机挤出成型后，控制螺杆压缩比为2～5，最好大于3，进行定型、冷却、牵引、卷曲切割得到成品。加料段温度和挤出段温度控制在100℃～250℃。所述的螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机，最好采用双螺杆挤出机，且是同向旋转双螺杆挤出机。为加大定径套的冷却能力，提高成型能力，采用复合口模，复合口模由模头和间壁激冷模套通过螺栓联接而成，模头与机头联接，模头外部为加热圈或加热板，间壁激冷模套内有中空夹层可通冷却水。模头和间壁激冷模套内腔为板形，与制品相对应。

本发明塑料木化板材可制成薄板，通过立式多辊机压制成型，薄板的最小厚度可达0.5～2mm。

本发明由于不怕潮湿、不怕虫蛀与霉变，十分适用海边、游泳场、公园、浴厕、游乐场、船坞、河堤制成船板、甲板、平台、路板、站台、垫板、座椅等，可制成装饰板、护墙板、边框、栅栏、楼梯及扶手，可制成门窗、家具等家装制品，也可制成包装板、箱板、垫板、组合托盘等，也可制成各类管材。

本发明的有益效果是：1、耐用、寿命长，类似木材外观，比塑料硬度高；2、具有优良的物理机械性能，与硬木相当，比重近似硬木，比木材尺寸稳定性好，不会产生裂缝、翘曲，无木材节疤、斜纹，如加入着色剂、覆膜或复合表层后可制成色彩绚丽的各种制品；3、具有热塑性塑料的加工性。但同塑料相比，无论在硬度、刚度等力学性能方面，还是在防止老化、变形等方面都有相当程度的提高；4、有类似木材的二次加工性，可锯、可刨、可热融粘接，可用钉子和螺栓联接固定；5、利于装潢、装饰，可涂漆美化，产品规格形状可根据要求调整，灵活性大；6、不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小，不会吸湿变形；7、能重复使用和回收再利用，保护环境；8、无毒、无味，绝缘性优良；9、费用低廉，使用成本低；10、有利于节约地球资源，不会产生废气危害人体，有利于保护人体健康；11、有利于废弃农作物、废弃竹木纤维的综合利用，减少焚烧造成的大气污染。12、本发明是木材理想的替代品，可大大提高产品的附加值。13、由于采用微波干燥，控制植物纤维的含水率低于0.5％，使得植物纤维收缩比较一致，开裂和变形小，并可杀灭植物纤维中的蛀虫和细菌，可消除植物纤维中的气泡，使得挤出成型可以正常进行，提高产品的质量。14、由于将螺杆挤出机的螺杆压缩比控制在2～5，保证了原料的混合和挤出成型的控制。15、由于采用了复合口模，保证了塑料木化板材挤出冷却成型和表面光洁度。

具体实施方式：

实施例1，一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是：

聚乙烯                     60％

竹纤维                     18％

碳酸钙                     3％

滑石粉                     2％

偶氮二甲酰胺               2％

石蜡                       1％

氯化聚乙烯                 11％

氧化锑                     2％

邻苯二甲酸二辛酯           1％

制备方法，1、首先将植物纤维进行微波脱水、细粉，控制含水率为0.5％，同时将塑料进行常规粉碎干燥处理；2、按上述配比将各组分在高速混合机内混合均匀；3、然后采用挤出机进行挤条冷却造粒；4、最后进入螺杆挤出机挤出成型后，螺杆压缩比为3.5，进行定型、冷却、牵引、卷曲切割得到成品。加料段温度和挤出段温度控制在120℃～180℃。粉碎机，高速混合机、螺杆挤出机等该生产线设备均采购于江苏科亚化工装备有限公司，螺杆挤出机为同向旋转双螺杆挤出机。

实施例2，一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是：

聚丙烯                     50％

木纤维                     30％

碳酸钙                     7％

偶氮二甲酰胺               1％

石蜡                       2％

硬脂酸镉                   2％

氧化锑                     4.8％

邻苯二甲酸二辛酯           2％

钛白粉                     1％

季戊四醇酯                 0.1％

苯丙三唑                   0.1％

制备方法参照实施例1，其中加料段温度和挤出段温度控制在140～210℃。

实施例3，一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是：

聚丙烯                     20％

高密度聚乙烯               15％

ABS塑料                    10

农作物纤维                 40％

滑石粉                     3.7％

偶氮二甲酰胺               1％

石蜡                       1％

硬脂酸镉                   1％

氧化锑                         5％

邻苯二甲酸二辛酯               1％

钛白粉                         1％

季戊四醇酯                     0.1％

二壬基二硫酰胺镍               0.1％

硫代二丙酸二月桂酸             0.1％

颜料                           1％

制备方法参照实施例1，聚丙烯、高密度聚乙烯、ABS塑料均为废旧塑料，其中加料段温度和挤出段温度控制在140～170℃。可制成1.0m×1.2m的托盘，其性能指标见下表：

承载	测试标准	载荷值/kg	最大变形量/cm
				常温静载	ASTMD1185	25000	0.4
45℃静载	ASTMD1185	15000	1.3
				动载	ASTMD1185	3000	0.1
常温货架24h承载	ASTMD1185	5000	1.5
				45℃货架24h承载	ASTMD1185	3000	2.0
托盘对光滑钢板摩擦系数	ASTMD1185		70.15

实施例4，制造1mm的薄板，配比与制备参照实施例1，在实施步骤4中，在同向旋转双螺杆挤出机挤出成型后，进入立式三辊机压制成型，然后进行定型冷却、牵引、卷曲切割得到成品。

Claims (10)

1、一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是：

塑料            45～70％

植物纤维        10～45％

填充剂          3～10％

发泡剂          1～2％

助剂            3～15％。

2、根据权利要求1所述的塑料木化板材，其特征是：所述的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、ABS塑料中的一种或多种。

3、根据权利要求1所述的塑料木化板材，其特征是：所述的植物纤维为竹纤维、农作物纤维、木纤维中的一种，所述的农作物为：秸秆、棉、麻、烟杆、高粱杆、玉米杆、谷壳、花生壳、椰子壳中的一种或多种。

4、根据权利要求1所述的塑料木化板材，其特征是：所述的填充剂为碳酸钙、滑石粉中一种或两种。

5、根据权利要求1所述的塑料木化板材，其特征是：所述的助剂为相容剂、阻燃剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂、耐老化剂、增粘剂、颜料中的一种或多种；相容剂为：硬脂酸镉、硬脂酸锌、硬脂酸钙、苯基烯丙基醚、全氯戊环癸烷中的一种或多种；阻燃剂为氯化聚乙烯、氧化锑的一种或两种，抗氧剂为季戊四醇酯，稳定剂为苯丙三唑、双水杨酸双酚A酯、硫代二丙酸二月桂酸、双(1-苯基-3-甲基-4-癸酰基-5-氧)镍、二壬基二硫酰胺镍中的一种或多种；润滑剂为石蜡，耐老化剂为钛白粉，增粘剂为邻苯二甲酸二辛酯，颜料为市售常规耐高温颜料。

6、权利要求1所述的塑料木化板材的制备方法，首先将植物纤维进行微波脱水、细粉，同时将塑料进行常规粉碎干燥处理；按上述配比将各组分在高速混合机内混合均匀；然后采用挤出机进行挤条冷却造粒；最后进入螺杆挤出机挤出成型后，进行定型、冷却、牵引、卷曲切割得到成品；其特征是：微波脱水控制植物含水率为0.5％以下。

7、根据权利要求6所述的塑料木化板材的制备方法，其特征是：螺杆挤出机加料段温度和挤出段温度控制在100℃～250℃。

8、根据权利要求6所述的塑料木化板材的制备方法，其特征是：螺杆挤出机选用同向旋转双螺杆挤出机，采用复合口模，复合口模由模头和间壁激冷模套通过螺栓联接而成，模头与机头联接，模头外部为加热圈或加热板，间壁激冷模套内有中空夹层可通冷却水，模头和间壁激冷模套内腔为板形，与制品相对应。

9、根据权利要求6或8所述的塑料木化板材的制备方法，其特征是：所述的螺杆挤出机螺杆压缩比为2～5。

10、根据权利要求9所述的塑料木化板材的制备方法，其特征是：螺杆压缩比为3～5。