CN112592528A - 一种抗静电木塑共挤面料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及木塑复合板材技术领域，尤其涉及一种抗静电木塑共挤面料及其制备方法。其按照质量份，包括改性塑料20‑30份、马来酸酐接枝聚乙烯1.2‑2.4份、木粉10‑15份、以及助剂若干份；所述改性塑料按照质量份包括塑料25‑30份、聚醚型抗静电剂5.0‑6.0份、离子型抗静电剂1.5‑2.0份以及马来酸酐接枝聚乙烯1‑1.2份。本申请中添加了木粉，以提高通过该面料制备得到的木塑板材的木质感。同时本申请将聚醚型抗静电剂和离子型抗静电剂同时使用，既能短期内出现较好的抗静电效果，长期也能保持较好的抗静电效果。
Description
技术领域
本发明涉及木塑复合板材技术领域，尤其涉及一种抗静电木塑共挤面料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料（Wood Plastic Composites简称WPC）是以木质材料和树脂为主要原料，采用注塑成型、压制成型、连续挤出成型而制成的高性能、高附加值的绿色环保型复合材料。木塑复合材料具有原料种类多样、产品性能优越、可循环利用等特点，被广泛应用于建筑、包装、园林庭院等。WPC的研发和应用具有良好的环保效益，符合国家循环经济政策。目前，我国天然林资源日益减少，木质品市场需求与日俱增，WPC作为一种性能优良的新型环保、可代木材料，具有快速发展空间。
在普通木塑表面共挤包覆一层特殊耐候改性塑料，通过花纹、混色、不同方式打磨等技术实现仿木效果的第二代共挤木塑产品。通过打磨等方式实现的仿木的第二代共挤木塑地板，表面粗糙，行走易产生静电，尤其是冬季干燥、夏季高温情况下。木塑地板一般用于长期户外，对抗静电表层料抗静电持久性，同时为了满足不同客户的对颜色的需求，需要保持较低颜色覆盖，这对抗静电表层料提出了较高的要求。
目前，市场上的抗静电木塑所采用的抗静电剂主要为导电炭黑、膨胀石墨等碳系导电填料以及离子型表面抗静电剂。其中，碳系导电填料对木塑型材的颜色覆盖影响较大，难以进一步调色以满足不同客户需求。离子型表面抗静电剂等作用时间短，难以较好的满足木塑材料长期使用的要求，且抗静电效果与温、湿度相关，无法满足极端（高温或低湿度）条件下的抗静电要求。
公开号为CN111019213A的专利文件公开了这样一种抗静电木塑板用表层料，其特征在于，包括以下重量份的组分：HDPE 10-50份、PP10-50份、EAA10-50份、抗静电剂2-40份、相容剂1-5份、抗氧剂0.1-0.5份、填充剂10-50份、抗紫外线剂0.1-0.5份和防霉剂0.1-1份；所述抗静电剂为聚醚酰胺嵌段共聚物、不锈钢粉、导电二氧化钛、导电硫酸钡、导电二氧化硅、导电二氧化锡和碳纳米管中的一种或多种。该申请中，抗静电表层料中并不含有木粉，其表面效果会明显缺少木质感，而缺少木质感的共挤木塑板材很难受到客户的青睐；同时，其采用的聚醚性抗静电剂属于永久性抗静电剂，它虽然能保持比较久的效果，但是它的抗静电剂迁移至板材表面产生效果需要时间，这导致短期内可能效果并不佳。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种抗静电木塑共挤面料及其制备方法。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种抗静电木塑共挤面料，其特征在于：按照质量份，包括改性塑料20-30份、马来酸酐接枝聚乙烯1.2-2.4份、木粉10-15份、以及助剂若干份；所述改性塑料按照质量份包括塑料25-30份、聚醚型抗静电剂5.0-6.0份、离子型抗静电剂1.5-2.0份以及马来酸酐接枝聚乙烯1-1.2份。
本申请在面料中添加了木粉，以提高通过该面料制备得到的木塑板材的木质感。同时，本申请将聚醚型抗静电剂和离子型抗静电剂同时使用，既能短期内出现较好的抗静电效果，长期也能保持较好的抗静电效果。但是，实际上，木粉和抗静电剂是不能直接同时使用的，因为木粉纤维含有大量羟基，而羟基会大量消耗抗静电剂的效果，从而导致木塑复合板材的抗静电效果并不理想。因此，本申请中，首先通过马来酸酐接枝聚乙烯，以对面料中的塑料和抗静电剂进行改性，再用改性的抗静电塑料与木粉和其他助剂制备面料，能在一定程度上减少木粉对抗静电剂的消耗。
同时，改性的抗静电塑料在与木粉和助剂结合时，也加入了马来酸酐接枝聚乙烯。这是因为木粉中含有强极性的木质素和纤维素，而塑料通常几乎没有极性，如果不经过处理，两相间黏结将会非常薄弱。马来酸酐接枝聚乙烯能够酯化木粉中的羟基，改善木粉和改性塑料之间的相容性和复合材料的均匀性，使得木塑之间产生物理结合。此外，马来酸酐接枝聚乙烯较抗静电剂先消耗了木粉内的羟基，这就避免了木粉对抗静电剂效果的影响，保证了抗静电效果。
聚醚型抗静电剂属于高分子永久型抗静电剂，是研究最早、最多的一种抗静电剂，包括聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺及聚醚酯酰亚胺等。作为本发明的优选，所述聚醚型抗静电剂选用聚醚酯酰胺、聚醚酯酰亚胺中的一种或几种。聚醚酯酰胺属于交替型多嵌段共聚物，由聚酰胺硬段和聚醚软段交替组成。
离子型抗静电剂包括阳离子型抗静电剂和阴离子型抗静电剂，阳离子型抗静电剂的抗静电性较大，作为本发明的优选，所述离子型抗静电剂选用阳离子抗静电剂。
阳离子抗静电剂包括胺盐、季铵盐、烷基氨基酸盐等。其中，季铵盐最为重要，抗静电效果优秀，对高分子材料，比如塑料具有较强的附着力。作为本发明的优选，选用季铵盐抗静电剂，所述离子型抗静电剂选用抗静电剂SN、抗静电剂TM、抗静电剂Cyastat Ls、抗静电剂Cyastat 609中的一种或几种。其中，抗静电剂TM的化学组成为三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐，抗静电剂SN的化学组成为十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸，抗静电剂Cyastat Ls为美国氰胺公司生产的、化学组成为（月桂酰胺丙基三甲基铵）硫酸甲酯盐，抗静电剂Cyastat609为美国氰胺公司生产的、化学组成为N,N-双（2-羟乙基）-N-（3`十二烷氧基2`-羟基丙基）甲铵硫酸甲酯盐。
采用上述抗静电剂，在塑料改性的混合过程中，马来酸酐可以与聚醚型抗静电剂中的酰胺键发生酰胺化反应；再加入离子型抗静电剂，马来酸酐又可以与其中的羟基、或/和酰胺键分别发生酯化反应、或/和酰胺化反应，从而将聚醚型抗静电剂和离子型抗静电剂均接枝到马来酸酐上，帮助聚醚型抗静电剂和离子型抗静电剂混合相容。
其中，助剂的作用是给木塑复合材料带来一些其他的性能，可以按生产需求酌情添加，作为本发明的优选，按照质量份，所述助剂包括润滑剂0.3-0.6份、抗氧剂0.4-0.8份、抗紫外剂0.4-0.8份和色粉若干份。色粉的类型和用量可以根据所需木塑复合板的颜色自行选择。
本发明的另一个目的是提供一种抗静电木塑共挤面料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将马来酸酐接枝聚乙烯分为a、b两份，a份用于塑料改性，b份用于面料制备；
（2）塑料改性：向塑料、a份马来酸酐接枝聚乙烯以及聚醚型抗静电剂的混合物中加入离子型抗静电剂，得到改性料；将改性料挤出造粒得到所述改性塑料；
（3）面料制备：将改性塑料、木粉、b份马来酸酐接枝聚乙烯以及助剂混合，得到混合料；将混合料挤出造粒后粉碎，得到抗静电木塑共挤面料。
作为本发明的优选，步骤（2）中，将塑料、a份马来酸酐接枝聚乙烯以及聚醚型抗静电剂在300-750r/min转速下混合3-8min后，加入离子型抗静电剂，在600-1500r/min转速下混合15-20min。
作为本发明的优选，步骤（2）中，挤出造粒的参数为：温度为190-210℃，转速为150-200r/min。
作为本发明的优选，步骤（3）中，将改性塑料、木粉、b份马来酸酐接枝聚乙烯以及助剂混合后，在600-1500r/min转速下混合15-20min。
作为本发明的优选，步骤（3）中，挤出造粒的参数为：温度170-190℃，转速为300-350r/min。
本发明的有益效果：
1.本申请中添加了木粉，以提高通过该面料制备得到的木塑板材的木质感。
2.本申请将聚醚型抗静电剂和离子型抗静电剂同时使用，既能短期内出现较好的抗静电效果，长期也能保持较好的抗静电效果。
3.本申请通过马来酸酐接枝聚乙烯，以对面料中的塑料进行改性，再用改性的抗静电塑料与木粉和其他助剂制备面料，减少木粉中的羟基对抗静电剂的消耗。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种抗静电木塑共挤面料，通过以下步骤制备：
（1）按照质量份，准备PE塑料25份、马来酸酐接枝聚乙烯2.2份、聚醚酯酰胺5份、抗静电剂SN 1.5份、木粉10份；助剂选用润滑剂0.3份、抗氧剂0.4份、抗紫外剂0.4份；色粉选用0.5份的炭黑和1份的钛白粉混合物。准备螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。
（2）塑料改性：将25份PE塑料、1份马来酸酐接枝聚乙烯以及5份聚醚酯酰胺加入到高速混合机中，在300r/min转速下混合8min；然后慢慢加入1.5份抗静电剂SN，加完后开启高速搅拌，在600r/min转速下混合20min。
将上述混合好的料加入到造粒机的料斗中，螺杆挤出机温度控制到190℃，主机转速150r/min，挤出，造粒，拉条切粒，颗粒大小控制在2-5mm，得到改性塑料。
（3）面料制备：取20份改性塑料，将其与10份木粉、1.2份马来酸酐接枝聚乙烯、0.3份润滑剂、0.4份抗氧剂、0.4份抗紫外剂、0.5份炭黑、1份钛白粉混合加入到高速混合机中，在600r/min转速下混合20min，得到混合料。
将上述混合好的料加入到造粒机的料斗中，螺杆挤出机温度控制到170℃左右，主机转速300r/min，挤出，造粒，经过旋风破碎机破碎成颗粒粉末状即可得到抗静电木塑共挤面料。
对得到的面料进行性能检测，检测数据如下表1所示。
实施例2
一种抗静电木塑共挤面料，通过以下步骤制备：
（1）按照质量份，准备PP塑料30份、马来酸酐接枝聚乙烯3.6份、聚醚酯酰胺6份、抗静电剂TM 2份、木粉15份；助剂选用润滑剂0.6份、抗氧剂0.8份、抗紫外剂0.8份；色粉选用2份群青。准备螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。
（2）塑料改性：将30份PP塑料、1.2份马来酸酐接枝聚乙烯以及6份聚醚酯酰胺加入到高速混合机中，在750r/min转速下混合3min；然后慢慢加入2份抗静电剂TM，加完后开启高速搅拌，在1500r/min转速下混合15min。
将上述混合好的料加入到造粒机的料斗中，螺杆挤出机温度控制到210℃，主机转速200r/min，挤出，造粒，拉条切粒，颗粒大小控制在2-5mm，得到改性塑料。
（3）面料制备：取30份改性塑料，将其与15份木粉、2.4份马来酸酐接枝聚乙烯、0.6份润滑剂、0.8份抗氧剂、0.8份抗紫外剂、2份群青混合加入到高速混合机中，在1500r/min转速下混合15min，得到混合料。
将上述混合好的料加入到造粒机的料斗中，螺杆挤出机温度控制到190℃左右，主机转速350r/min，挤出，造粒，经过旋风破碎机破碎成颗粒粉末状即可得到抗静电木塑共挤面料。
对得到的面料进行性能检测，检测数据如下表1所示。
实施例3
（1）按照质量份，准备PE塑料28份、马来酸酐接枝聚乙烯2.8份、聚醚酯酰胺和聚醚酯酰亚胺的混合物共5.5份、抗静电剂Cyastat 609 1.8份、木粉12份；助剂选用润滑剂0.5份、抗氧剂0.6份、抗紫外剂0.6份；色粉选用1.2份氧化铁红。准备螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。
（2）塑料改性：将28份PE塑料、1.1份马来酸酐接枝聚乙烯以及5.5份聚醚酯酰胺和聚醚酯酰亚胺的混合物加入到高速混合机中，在500r/min转速下混合5min；然后慢慢加入1.8份抗静电剂Cyastat 609，加完后开启高速搅拌，在1000r/min转速下混合18min。
将上述混合好的料加入到造粒机的料斗中，螺杆挤出机温度控制到200℃，主机转速180r/min，挤出，造粒，拉条切粒，颗粒大小控制在2-5mm，得到改性塑料。
（3）面料制备：取25份改性塑料，将其与12份木粉、1.7份马来酸酐接枝聚乙烯、0.5份润滑剂、0.6份抗氧剂、0.6份抗紫外剂、1.2份氧化铁红混合加入到高速混合机中，在1000r/min转速下混合18min，得到混合料。
将上述混合好的料加入到造粒机的料斗中，螺杆挤出机温度控制到180℃左右，主机转速320r/min，挤出，造粒，经过旋风破碎机破碎成颗粒粉末状即可得到抗静电木塑共挤面料。
对得到的面料进行性能检测，检测数据如下表1所示。
对比例1
对比例1中不对PE塑料进行抗静电改性处理。
（1）按照质量份，准备PE塑料20份、马来酸酐接枝聚乙烯1.2份、木粉10份；助剂选用润滑剂0.3份、抗氧剂0.4份、抗紫外剂0.4份；色粉选用0.5份的炭黑和1份的钛白粉混合物。准备螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。
（2）面料制备：将20份PE塑料、10份木粉、1.2份马来酸酐接枝聚乙烯、0.3份润滑剂、0.4份抗氧剂、0.4份抗紫外剂、0.5份炭黑、1份钛白粉混合加入到高速混合机中，在600r/min转速下混合20min，得到混合料。将上述混合好的料加入到造粒机的料斗中，螺杆挤出机温度控制到170℃左右，主机转速300r/min，挤出，造粒，经过旋风破碎机破碎成颗粒粉末状即可得到抗静电木塑共挤面料。
对得到的面料进行性能检测，检测数据如下表1所示。
表1.
通过表1可知，本发明将聚醚型抗静电剂和离子型抗静电剂同时在马来酸酐接枝聚乙烯环境下使用，既能短期内出现较好的抗静电效果，长期也能保持较好的抗静电效果。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种抗静电木塑共挤面料，其特征在于：按照质量份，包括改性塑料20-30份、马来酸酐接枝聚乙烯1.2-2.4份、木粉10-15份、以及助剂若干份；所述改性塑料按照质量份包括塑料25-30份、聚醚型抗静电剂5.0-6.0份、离子型抗静电剂1.5-2.0份以及马来酸酐接枝聚乙烯1-1.2份。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电木塑共挤面料，其特征在于：按照质量份，所述助剂包括润滑剂0.3-0.6份、抗氧剂0.4-0.8份、抗紫外剂0.4-0.8份和色粉若干份。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电木塑共挤面料，其特征在于：所述聚醚型抗静电剂选用聚醚酯酰胺、聚醚酯酰亚胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电木塑共挤面料，其特征在于：所述离子型抗静电剂选用阳离子型抗静电剂。
5.根据权利要求4所述的一种抗静电木塑共挤面料，其特征在于：所述离子型抗静电剂选用抗静电剂SN、抗静电剂TM、抗静电剂Cyastat Ls、抗静电剂Cyastat 609中的一种或几种。
6.一种根据权利要求1所述的抗静电木塑共挤面料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将马来酸酐接枝聚乙烯分为a、b两份，a份用于塑料改性，b份用于面料制备；
（2）塑料改性：向塑料、a份马来酸酐接枝聚乙烯以及聚醚型抗静电剂的混合物中加入离子型抗静电剂，得到改性料；将改性料挤出造粒得到所述改性塑料；
（3）面料制备：将改性塑料、木粉、b份马来酸酐接枝聚乙烯以及助剂混合，得到混合料；将混合料挤出造粒后粉碎，得到抗静电木塑共挤面料。
7.根据权利要求6所述的一种抗静电木塑共挤面料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，将塑料、a份马来酸酐接枝聚乙烯以及聚醚型抗静电剂在300-750r/min转速下混合3-8min后，加入离子型抗静电剂，在600-1500r/min转速下混合15-20min。
8.根据权利要求6所述的一种抗静电木塑共挤面料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，挤出造粒的参数为：温度为190-210℃，转速为150-200r/min。
9.根据权利要求6所述的一种抗静电木塑共挤面料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，将改性塑料、木粉、b份马来酸酐接枝聚乙烯以及助剂混合后，在600-1500r/min转速下混合15-20min。
10.根据权利要求6所述的一种抗静电木塑共挤面料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，挤出造粒的参数为：温度170-190℃，转速为300-350r/min。
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