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CN114872413A - 一种芯层发泡复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种芯层发泡复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN114872413A
CN114872413A CN202210655223.6A CN202210655223A CN114872413A CN 114872413 A CN114872413 A CN 114872413A CN 202210655223 A CN202210655223 A CN 202210655223A CN 114872413 A CN114872413 A CN 114872413A
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foamed
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张建
于海霞
潘炘
鲁春富
冯永顺
庄晓伟
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Zhejiang Academy of Forestry
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Zhejiang Academy of Forestry
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Abstract

本发明提供了一种芯层发泡复合材料，芯层发泡复合材料从上到下为第一硬质物料层、发泡芯层和第二硬质物料层；第一、二硬质物料层均由聚对苯二甲酸乙二醇酯‑1,4‑环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸、丙烯酸脂制成；发泡芯层由聚对苯二甲酸乙二醇酯‑1,4‑环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸、偶氮二甲酰胺、碳酸氢铵、丙烯酸酯制成。制备方法为：将经挤出机挤出的硬质物料和发泡芯层物料同时经过分配器挤出第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料，进入模具中发泡成型后经冷却辊组降温、压延辊组保温、定厚成型，得到芯层发泡复合材料。本发明的芯层发泡复合材料尺寸稳定性好，可以做地热地板，重量轻。

Description

一种芯层发泡复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种芯层发泡复合材料及其制备方法。
背景技术
目前市场上的WPC(木塑地板)主要是由LVT(软质聚氯乙烯)面层(耐磨、彩膜、LVT基材)、WCP基材、背垫材料等组成，整体密度在1.3-1.5g/cm3之间，加工程序烦杂，生产WCP地板首先要生产WPC基材和LVT基材，工艺上WPC木塑板，出模口后需进行定型模冷却定型，无法实现在线与彩膜耐磨热复合一次成型，而LVT面层是LVT基材与耐磨层、彩膜进行热压复合处理，再进行表面UV、冲切成型、贴合、冷压、分切、开槽工序，整个生产工序所消耗的时间、人力和资源都比较多，工序复杂导致生产环节的成品率降低。另外，WPC木塑地板加热尺寸变化率较大，所以地板在使用的过程中，翘曲瓦状变形情况比较严重。WPC木塑地板，使用的是PVC(聚氯乙烯地板)与碳酸钙混合挤出的板材，但是PVC是一种不可降解的材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种芯层发泡复合材料及其制备方法，本发明的芯层发泡复合材料尺寸稳定性好，可以做地热地板，重量轻。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种芯层发泡复合材料，所述芯层发泡复合材料从上到下依次由第一硬质物料层、发泡芯层和第二硬质物料层组成；
所述第一硬质物料层和第二硬质物料层均由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯50份～100份、碳酸钙100份～300份、硬脂酸1份～4份、丙烯酸脂5份～10份；
所述发泡芯层由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯100份～120份、碳酸钙150份～200份、硬脂酸1份～5份、偶氮二甲酰胺0.7份～0.9份、碳酸氢铵1.0份～1.2份、丙烯酸酯10份～20份。
第一硬质物料层和第二硬质物料层主要是提高板材的热稳定性作用，在聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯中添加碳酸钙，降低成本，同时提高产品的尺寸稳定性，添加硬脂酸，在挤出中提高物料的流动性，便于挤出，添加丙烯酸脂，提高产品的韧性。
发泡芯层作用是降低材料的密度，发泡芯层在物料选择上在聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯中添加碳酸钙，降低成本，添加硬脂酸，在挤出中提高物料的流动性，便于挤出，添加丙烯酸脂，提高产品的韧性。添加偶氮二甲酰胺、碳酸氢铵，在挤出时，提供产品发泡的气体，组合后，制备发泡的基材，降低产品的密度。
本发明还提供了上述制备的芯层发泡复合材料的方法，该方法为：
S1、物料一的制备：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸和丙烯酸脂混合后，在温度转速为500r/min～1000r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至100℃后，然后在转速为100r/min～300r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料一；
S2、物料二：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸、偶氮二甲酰胺、碳酸氢铵和丙烯酸酯混合后，在温度转速为500r/min～1000r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至110℃后，然后在转速为100r/min～300r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料二；
S3、将S1中得到的物料一上料至第一挤出机中塑化挤出，得到硬质物料；所述第一挤出机中依次设置有为：180℃的一区、175℃的二区、170℃的三区、170℃的四区、170℃的五区和165℃的合流芯，所述物料一进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到硬质物料；
S4、将S2中得到的物料二上料至第二挤出机中塑化挤出，得到发泡芯层物料；所述第二挤出机中依次设置有为：165℃的一区、170℃的二区、180℃的三区、175℃的四区、175℃的五区和165℃的合流芯，所述物料二进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到发泡芯层物料；
S5、将S3中得到的硬质物料、S4中得到的发泡芯层物料同时经过分配器挤出第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料，得到芯层发泡复合材料预成品，进入模具中，在温度为170℃的条件下发泡成型，得到共挤发泡基材；
所述芯层发泡复合材料预成品的物料从上至下依次为第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料；所述硬质物料经过分配器被分成第一硬质物料层的物料和第二硬质物料层的物料；
S6、将S5中得到的共挤发泡基材通过温度为20℃的冷却辊组进行降温后，依次经过辊筒温度温度为110℃～120℃的第一压延辊组和辊筒温度温度为150℃～160℃的第二压延辊组进行保温、定厚成型，得到芯层发泡复合材料。
优选地，S6中所述冷却辊组的数量为两组，包括第一冷却辊组和第二冷却辊组。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明芯层发泡复合材料中第一层和第二层硬质层能有效提高基板的尺寸稳定性，而且重物压制没有痕迹。发泡芯层能有效降低地板密度，同时能有效提高基板板面硬度，防止发泡芯层泡孔塌陷，以及提高地板刚性，抗蠕变能力，热稳定性，地板在使用过程中不变形。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例的芯层发泡复合材料，所述芯层发泡复合材料从上到下依次由第一硬质物料层、发泡芯层和第二硬质物料层组成；
所述第一硬质物料层和第二硬质物料层均由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯50份、碳酸钙300份、硬脂酸1份、丙烯酸脂5份；
所述发泡芯层由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯100份、碳酸钙150份、硬脂酸5份、偶氮二甲酰胺0.7份、碳酸氢铵1.0份、丙烯酸酯10份。
本实施例还提供了上述制备的芯层发泡复合材料的方法，该方法为：
S1、物料一的制备：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸和丙烯酸脂混合后，在温度转速为700r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至100℃后，然后在转速为200r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料一；
S2、物料二：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸、偶氮二甲酰胺、碳酸氢铵和丙烯酸酯混合后，在温度转速为800r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至110℃后，然后在转速为200r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料二；
S3、将S1中得到的物料一上料至第一挤出机中塑化挤出，得到硬质物料；所述第一挤出机中依次设置有为：180℃的一区、175℃的二区、170℃的三区、170℃的四区、170℃的五区和165℃的合流芯，所述物料一进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到硬质物料；
第一挤出机的型号为BYSJ-92，购于无锡市博宇塑机有限公司；
S4、将S2中得到的物料二上料至第二挤出机中塑化挤出，得到发泡芯层物料；所述第二挤出机中依次设置有为：165℃的一区、170℃的二区、180℃的三区、175℃的四区、175℃的五区和165℃的合流芯，所述物料二进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到发泡芯层物料；
第二挤出机的型号为BYSJ-110，购于无锡市博宇塑机有限公司；
S5、将S3中得到的硬质物料、S4中得到的发泡芯层物料同时经过分配器挤出第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料，得到芯层发泡复合材料预成品，进入模具中，在温度为170℃的条件下发泡成型，得到共挤发泡基材；
所述芯层发泡复合材料预成品的物料从上至下依次为第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料；所述硬质物料经过分配器被分成第一硬质物料层的物料和第二硬质物料层的物料；
S6、将S5中得到的共挤发泡基材通过温度为20℃的冷却辊组进行降温后，依次经过辊筒温度温度为110℃的第一压延辊组和辊筒温度温度为150℃的第二压延辊组进行保温、定厚成型，得到芯层发泡复合材料；所述冷却辊组的数量为两组，包括第一冷却辊组和第二冷却辊组。
实施例2
本实施例的芯层发泡复合材料，所述芯层发泡复合材料从上到下依次由第一硬质物料层、发泡芯层和第二硬质物料层组成；
所述第一硬质物料层和第二硬质物料层均由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯100份、碳酸钙100份、硬脂酸4份、丙烯酸脂10份；
所述发泡芯层由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯120份、碳酸钙200份、硬脂酸1份、偶氮二甲酰胺0.9份、碳酸氢铵1.2份、丙烯酸酯20份。
本实施例还提供了上述制备的芯层发泡复合材料的方法，该方法为：
S1、物料一的制备：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸和丙烯酸脂混合后，在温度转速为500r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至100℃后，然后在转速为100r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料一；
S2、物料二：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸、偶氮二甲酰胺、碳酸氢铵和丙烯酸酯混合后，在温度转速为500r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至110℃后，然后在转速为100r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料二；
S3、将S1中得到的物料一上料至第一挤出机中塑化挤出，得到硬质物料；所述第一挤出机中依次设置有为：180℃的一区、175℃的二区、170℃的三区、170℃的四区、170℃的五区和165℃的合流芯，所述物料一进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到硬质物料；
第一挤出机的型号为BYSJ-92，购于无锡市博宇塑机有限公司；
S4、将S2中得到的物料二上料至第二挤出机中塑化挤出，得到发泡芯层物料；所述第二挤出机中依次设置有为：165℃的一区、170℃的二区、180℃的三区、175℃的四区、175℃的五区和165℃的合流芯，所述物料二进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到发泡芯层物料；
第二挤出机的型号为BYSJ-110，购于无锡市博宇塑机有限公司；
S5、将S3中得到的硬质物料、S4中得到的发泡芯层物料同时经过分配器挤出第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料，得到芯层发泡复合材料预成品，进入模具中，在温度为170℃的条件下发泡成型，通过模唇间隙控制发泡厚度，得到共挤发泡基材；
所述芯层发泡复合材料预成品的物料从上至下依次为第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料；所述硬质物料经过分配器被分成第一硬质物料层的物料和第二硬质物料层的物料；
S6、将S5中得到的共挤发泡基材通过温度为20℃的冷却辊组进行降温后，依次经过辊筒温度温度为120℃的第一压延辊组和辊筒温度温度为160℃的第二压延辊组进行保温、定厚成型，得到芯层发泡复合材料；所述冷却辊组的数量为两组，包括第一冷却辊组和第二冷却辊组。
实施例3
本实施例的芯层发泡复合材料，所述芯层发泡复合材料从上到下依次由第一硬质物料层、发泡芯层和第二硬质物料层组成；
所述第一硬质物料层和第二硬质物料层均由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯80份、碳酸钙200份、硬脂酸2份、丙烯酸脂8份；
所述发泡芯层由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯110份、碳酸钙170份、硬脂酸3份、偶氮二甲酰胺0.8份、碳酸氢铵1.1份、丙烯酸酯15份。
本实施例还提供了上述制备的芯层发泡复合材料的方法，该方法为：
S1、物料一的制备：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸和丙烯酸脂混合后，在温度转速为1000r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至100℃后，然后在转速为300r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料一；
S2、物料二：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸、偶氮二甲酰胺、碳酸氢铵和丙烯酸酯混合后，在温度转速为1000r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至110℃后，然后在转速为300r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料二；
S3、将S1中得到的物料一上料至第一挤出机中塑化挤出，得到硬质物料；所述第一挤出机中依次设置有为：180℃的一区、175℃的二区、170℃的三区、170℃的四区、170℃的五区和165℃的合流芯，所述物料一进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到硬质物料；
第一挤出机的型号为BYSJ-92，购于无锡市博宇塑机有限公司；
S4、将S2中得到的物料二上料至第二挤出机中塑化挤出，得到发泡芯层物料；所述第二挤出机中依次设置有为：165℃的一区、170℃的二区、180℃的三区、175℃的四区、175℃的五区和165℃的合流芯，所述物料二进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到发泡芯层物料；
第二挤出机的型号为BYSJ-110，购于无锡市博宇塑机有限公司；
S5、将S3中得到的硬质物料、S4中得到的发泡芯层物料同时经过分配器挤出第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料，得到芯层发泡复合材料预成品，进入模具中，在温度为170℃的条件下发泡成型，得到共挤发泡基材；
所述芯层发泡复合材料预成品的物料从上至下依次为第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料；所述硬质物料经过分配器被分成第一硬质物料层的物料和第二硬质物料层的物料；
S6、将S5中得到的共挤发泡基材通过温度为20℃的冷却辊组进行降温后，依次经过辊筒温度温度为115℃的第一压延辊组和辊筒温度温度为155℃的第二压延辊组进行保温、定厚成型，得到芯层发泡复合材料；所述冷却辊组的数量为两组，包括第一冷却辊组和第二冷却辊组。
将实施例1-3制备的芯层发泡复合材料进行性能测试，结果如表1所示。
表1实施例1-3制备的芯层发泡复合材料性能测试
密度 翘曲 热变形维卡 静曲强度 加热尺寸变化
实施例1 1.250g/cm<sup>3</sup> 0.90mm 72℃ 32.3MPa 0.08％
实施例2 1.432g/cm<sup>3</sup> 0.70mm 82℃ 43.9MPa 0.05％
实施例3 1.621g/cm<sup>3</sup> 0.60mm 85℃ 47.2MPa 0.03％
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种芯层发泡复合材料，其特征在于，所述芯层发泡复合材料从上到下依次由第一硬质物料层、发泡芯层和第二硬质物料层组成；
所述第一硬质物料层和第二硬质物料层均由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯50份～100份、碳酸钙100份～300份、硬脂酸1份～4份、丙烯酸脂5份～10份；
所述发泡芯层由以下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯100份～120份、碳酸钙150份～200份、硬脂酸1份～5份、偶氮二甲酰胺0.7份～0.9份、碳酸氢铵1.0份～1.2份、丙烯酸酯10份～20份。
2.一种制备如权利要求1所述的芯层发泡复合材料的方法，其特征在于，该方法为：
S1、物料一的制备：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸和丙烯酸脂混合后，在温度转速为500r/min～1000r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至100℃后，然后在转速为100r/min～300r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料一；
S2、物料二：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、碳酸钙、硬脂酸、偶氮二甲酰胺、碳酸氢铵和丙烯酸酯混合后，在温度转速为500r/min～1000r/min的条件下边搅拌边以10℃/min的升温速度升温至110℃后，然后在转速为100r/min～300r/min的条件下边搅拌边自然降温至50℃时止，得到物料二；
S3、将S1中得到的物料一上料至第一挤出机中塑化挤出，得到硬质物料；所述第一挤出机中依次设置有为：180℃的一区、175℃的二区、170℃的三区、170℃的四区、170℃的五区和165℃的合流芯，所述物料一进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到硬质物料；
S4、将S2中得到的物料二上料至第二挤出机中塑化挤出，得到发泡芯层物料；所述第二挤出机中依次设置有为：165℃的一区、170℃的二区、180℃的三区、175℃的四区、175℃的五区和165℃的合流芯，所述物料二进料后依次经过一区、二区、三区、四区、五区和合流芯，最终得到发泡芯层物料；
S5、将S3中得到的硬质物料、S4中得到的发泡芯层物料同时经过分配器挤出第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料，得到芯层发泡复合材料预成品，进入模具中，在温度为170℃的条件下发泡成型，得到共挤发泡基材；
所述芯层发泡复合材料预成品的物料从上至下依次为第一硬质物料层的物料、发泡芯层的物料和第二硬质物料层的物料；所述硬质物料经过分配器被分成第一硬质物料层的物料和第二硬质物料层的物料；
S6、将S5中得到的共挤发泡基材通过温度为20℃的冷却辊组进行降温后，依次经过辊筒温度温度为110℃～120℃的第一压延辊组和辊筒温度温度为150℃～160℃的第二压延辊组进行保温、定厚成型，得到芯层发泡复合材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S6中所述冷却辊组的数量为两组，包括第一冷却辊组和第二冷却辊组。
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