CN102731951B - 一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法涉及的是一种复合材料、一种结构材料及其制备方法。共挤成型塑木板材由耐老化树脂层及塑木结构层构成，耐老化树脂层位于塑木结构层的表面。耐老化树脂层由ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂经熔融共混挤出而成；塑木结构层由聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺经挤出而成。耐老化树脂层及塑木结构层形成不同的熔融料流，在一复合机头内汇合、经口模共挤而成本发明。该塑木板材除具有一般塑木板材的多用途特点外，具有更优的耐老化性能，可长期在户外使用而不发生老化。适用于制作室内外地板、护栏、装饰板等。
Description
技术领域
本发明一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法涉及的是一种复合材料、一种结构材料及其制备方法，适用于制作室内外地板、护栏、装饰板等。
背景技术
塑木复合材料是用塑料和木纤维(或稻壳、麦秸、玉米杆、花生壳等天然纤维)加入少量的化学添加剂和填料，经过专用配混设备加工制成的一种复合材料。它兼备塑料和木材的主要特点，可以在许多场合替代塑料和木材，它具有较高的强度和硬度，不易磨损，耐酸碱、不变形、不含甲醛、易回收，可制成各种截面形状和尺寸，可根据需要制造出不同颜色，使用寿命长等特点，可广泛用作户外地板、泳池包边、花箱、树池、篱笆、垃圾桶、遮阳板、座凳、椅条、靠背条、休闲桌面、指示牌、宣传栏、横梁、码头铺板、水上通道、扶手、护栏、栅栏、隔断、花架走廊、户外凉亭、露天平台、浴室板、门窗框套、吸音板、顶板等。但虽则如此，塑木复合材料在使用过程中也存在一些明显不足，如目前市面上的塑木复合材料大多将抗氧剂等防老化剂直接与木粉、聚烯烃混合，然后挤出制备塑木复合材料板材，这样做的结果，往往导致塑木复合材料中抗氧剂等防老化剂的比例偏低，在使用过程中，不能很好地耐老化，从而导致表面变色、开裂，既影响其外观，也会缩短其使用寿命，从而限定了其使用范围；如果加大防老化剂用量，一方面，可能影响塑木复合材料的其他性能，同时，也会使塑木产品价格较大幅度提高。所以，对传统塑木复合材料进行改性，在不增加成本的基础上，改善其防老化性能就十分必要。
发明内容
本发明的目的是发明一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，该塑木复合材料板材除具有一般塑木复合材料板材的多用途特点外，具有更加优良的耐老化性能，可长期在户外使用而不发生老化。
一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法是采取以下方案实现的：
一种共挤成型塑木复合材料板材由耐老化树脂层及塑木复合材料结构层构成，耐老化树脂层位于塑木复合材料结构层的表面。
耐老化树脂层由ASA(丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈共聚物)树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂经熔融共混挤出而成；塑木复合材料结构层由聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺经挤出而成。
所述的一种共挤成型塑木复合材料板材为耐老化树脂层及塑木复合材料结构层分别形成不同的熔融料流，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。
所述的纳米二氧化钛粒径为20-40nm。
所述的抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、二丁羟基甲苯、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种。
所述的光稳定剂为市售型号为TINUVIN 783的光稳定剂，是聚{6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6-四甲基哌啶基)亚氨基]}和丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合体复配的增效稳定剂。
所述的钙粉为轻质碳酸钙粉，粒径大小1000-2000目。
所述的木粉粒径为60-100目。
所述的稀土偶联剂为型号为ST-1型稀土偶联剂。
一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度160-180℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度170-190℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度165-185℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
本发明一种共挤成型塑木复合材料板材设计合理，结构简单，生产制造方便，和其他塑木复合材料板材相比，一种共挤成型塑木复合材料板材由于采取了共挤工艺，将各种防老化剂富集在表面防老化树脂层中，从而提高了表面层防老化剂的含量，当此类板材在室外使用时，可以更加有效地防止热氧老化、紫外光老化等，延长板材的使用寿命，同时，可以改善塑木复合材料板材的表面修饰性能。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是一种共挤成型塑木复合材料板材结构示意图。
1-耐老化树脂层，2-塑木复合材料结构层，3-ASA树脂，4-纳米二氧化钛，5-抗氧剂，6-光稳定剂，7-聚乙烯，8-木粉，9-钙粉，10-稀土偶联剂，11-氯化聚乙烯，12-丙烯酸树脂，13-聚乙烯蜡，14-硬脂酸辛酯，15-乙撑双硬脂酸酰胺。
具体实施方式
参照附图1，一种共挤成型塑木复合材料板材由耐老化树脂层1及塑木复合材料结构层2构成，耐老化树脂层1位于塑木复合材料结构层2表面；耐老化树脂层1由ASA树脂3、纳米二氧化钛4、抗氧剂5及光稳定剂6混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度160-180℃；塑木复合材料结构层2由聚乙烯7、木粉8、钙粉9、稀土偶联剂10、氯化聚乙烯11、丙烯酸树脂12、聚乙烯蜡13、硬脂酸辛酯14及乙撑双硬脂酸酰胺15混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度170-190℃；将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤成型得到表面为耐老化树脂层1、下面为塑木复合材料结构层2的一种共挤成型塑木复合材料板材，口模温度165-185℃。
所述的纳米二氧化钛粒径为20-40nm。
所述的抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、二丁羟基甲苯、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种。
所述的光稳定剂为市售型号为TINUVIN 783的光稳定剂，是聚{6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6-四甲基哌啶基)亚氨基]}和丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合体复配的增效稳定剂。
所述的钙粉为轻质碳酸钙粉，粒径大小1000-2000目。
所述的木粉粒径为60-100目。
所述的稀土偶联剂为型号为ST-1型稀土偶联剂。
实施例1：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度170℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度180℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度175℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例2：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度160℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度170℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度165℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例3：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度180℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度190℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度185℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例4：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度160℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度180℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度175℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例5：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度180℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度170℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度165℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例6：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度170℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度190℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度185℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例7：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度160℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度170℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度165℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例8：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度170℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度180℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度175℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例9：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度180℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度190℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度185℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例10：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度180℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度180℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度175℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例11：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度160℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度180℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度185℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例12：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度170℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度190℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度185℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例13：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度170℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度190℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度165℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例14：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度165℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度175℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度182℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例15：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度168℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度180℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度165℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
实施例16：一种共挤成型塑木复合材料板材及其制备方法，其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度173℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度188℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成。口模温度172℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
以下通过检测证明本发明实施例1的耐老化塑木复合材料板材的效果，其检测结果如下：
静曲强度：31.2MPa，静曲模量：1.89GPa；
90℃下热氧老化3000h，静曲强度保持率：92.6％，静曲模量保持率：87.8％，无粉化、开裂等现象；
紫外光老化2000h，静曲强度保持率：93.7％，静曲模量保持率：90.1％，无粉化、开裂等现象。
以上结果均达到或超过相关标准。
Claims (1)
1.一种共挤成型塑木复合材料板材的制备方法，其特征在于其制备过程为：
(1)将ASA树脂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳定剂按以下重量份数混合均匀后采用挤出机挤出成型耐老化树脂层熔融料流，挤出温度160-180℃：
(2)将聚乙烯、木粉、钙粉、稀土偶联剂、氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸辛酯、乙撑双硬脂酸酰胺按以下重量份数混合均匀后采用第二台挤出机挤出成型塑木复合材料结构层熔融料流，挤出温度170-190℃：
(3)将耐老化树脂层、塑木复合材料结构层形成不同的熔融料流趁热叠加，在一个复合机头内汇合、经口模共挤而成；口模温度165-185℃，成型得到一表面为耐老化树脂层、下面为塑木复合材料结构层的一种共挤成型塑木复合材料板材。
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