一種戶外用聚苯乙烯複合材料及其製備方法與流程
2023-06-30 18:30:06
本發明屬於高分子材料技術領域，涉及一種複合材料，具體來說是一種戶外用聚苯乙烯複合材料及其製備方法。
背景技術：
木塑複合材料(wpc)是一種新型綠色環保型複合材料，它通過熔融複合加工成型，形成具有新的結構和優異綜合性能的新型材料，其具有力學強度高、加工成型性好、可重複利用、耐化學腐蝕性強等優點，使其被應用在建築、室內外裝飾及汽車領域，受到全球廣泛的關注。但是由於木塑複合材料主要是由木粉和塑料複合擠出，而塑料和木粉的密度均比木材的表觀密度高，這樣無形中增加了材料的密度，影響材料的強重比，從而使材料的應用受到限制。通過添加發泡劑，將泡孔引入到木塑複合材料中形成發泡複合材料來降低密度。發泡木塑複合材料除具備木塑複合材料的優點外，也能因材料內部存在良好的泡孔結構可以鈍化裂紋尖端，阻止裂紋的擴展，從而可有效地克服木塑複合材料脆性大、延展性和抗衝擊應力低的缺點，並且降低了材料的密度，不僅節省原料，而且可以提高隔音、隔熱性能。
目前多數發泡木塑產品以聚氯乙烯(pvc)樹脂作為基體，因為其成本低、力學性能較好、觸感良好等優勢較為明顯，被廣泛應用於現實生產中。但同時它的不可回收、化學添加劑複雜、汙染嚴重等弊端也較為顯著。而利用聚苯乙烯(ps)樹脂作為基體的發泡木塑複合材料不僅具有優良的發泡性能，加工容易，不需要大量的添加劑，而且可以利用廢舊聚苯乙烯作為原料，可回收再利用，符合環保趨勢。同時通過發泡工藝使其表面更具木質感。但是木塑複合材料的發泡非常複雜，涉及諸多因素，加工溫度，擠出壓力，木/塑界面相容性，聚合物的流變性等，國內外對聚苯乙烯基發泡木塑複合材料的研究很少見，多數研究還處於初始階段。目前製備的聚苯乙烯複合材料密度、力學性能、耐候、耐老化性能均達不到使用性能要求。
技術實現要素：
針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種戶外用聚苯乙烯複合材料及其製備方法，所述的這種戶外用聚苯乙烯複合材料及其製備方法要解決現有技術中的發泡木塑產品不可回收、化學添加劑複雜、汙染嚴重的技術問題。
本發明提供了一種戶外用聚苯乙烯複合材料，按重量份數計算，其原料組成及含量如下：
回收泡沫塑料聚苯乙烯1000-2000份；
木粉50-300份；
界面改性劑20-100份；
發泡劑1-30份；
成核劑5-50份；
白油50-200份；
抗衝改性劑100-1000份；
抗氧劑3-20份；
所述的木粉為100-300目的水曲柳、東北榆、柳桉、樟木、椴木、樺木、色木、柚木、山毛櫸、櫻桃木、紫檀、柏木、紅豆杉、紅松、柞木、黃菠蘿、核桃楸、木荷、花梨木、紅木、苦楝、香椿、酸棗木或者竹粉中的任意一種或兩種以上的混合物；
所述的界面改性劑為馬來酸酐接枝的聚苯乙烯、馬來酸酐接枝的聚丙烯或者馬來酸酐接枝的聚乙烯中的任意一種或兩種以上的混合物；
所述的發泡劑為偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、碳酸氫鈉或者碳酸銨中的任意一種或兩種以上的混合物；
所述的成核劑為滑石粉、納米al2o3、zro2或者sio2中的任意一種或兩種以上的混合物；
所述的抗衝改性劑為高抗衝聚苯乙烯hips、聚烯烴彈性體poe、epdm、sebs中的任意一種或兩種以上的混合物；
所述的抗氧劑為二苯胺、對苯二胺、二氫喹啉等化合物及其衍生物或聚合物、2，6-三級丁基-4-甲基苯酚、雙（3，5-三級丁基-4-羥基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、ao-80中的任意一種或兩種以上的混合物。
本發明還提供了上述的一種戶外用聚苯乙烯複合材料的製備方法，包括如下步驟：按照配方，在控制轉速30-40r/min的密煉機中加入回收泡沫塑料聚苯乙烯、木粉、界面改性劑、成核劑、發泡劑、白油、抗衝改性劑、抗氧劑，在溫度200-210℃，經30r/min轉速下密煉10-60min，出料製成薄片，送粉碎機中造粒，經注塑機成型製成產品。
本發明的一種戶外用聚苯乙烯複合材料，經發泡以及木粉和界面改性劑改性後具有良好的力學性能，按gb/t1040-2006標準「塑料拉伸性能的測定」採用義大利galdabini公司sun500型進行戶外用聚苯乙烯複合材料的拉伸強度測試，拉伸速度5mm/min，拉伸強度大於30mpa。用江都市精誠測試儀器廠401a型熱氧老化測試儀上述所制樣條的熱老化性能進行測試，溫度為70℃條件下熱老化24小時、48小時、72小時後仍然具有良好的拉伸強度和斷裂伸長率。
本發明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發明是一種具有良好力學性能、耐熱老化性能的戶外用聚苯乙烯複合材料；而且製備工藝簡單，具有技術成熟、快速、高效，可應用於木塑室內門、踢腳線、整體櫥櫃、衣櫃、外牆掛板、天花吊頂、裝飾牆板、戶外地板、護欄立柱、塑鋼涼亭、園林護欄、陽臺護欄、圍圃柵欄、休閒長椅、樹池、花架、花箱空調架、空調護罩、百葉窗、路面標示牌、運輸託盤等等。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明進一步詳細描述，但並不限制本發明。
本發明各實施例所用的原料中除特殊表明的廠家及規格外，其他原料均為市售，規格均為化學純。
本發明所用的各種設備的型號及生產廠家的信息如下：
s（x）m-1l-ka型實驗密煉機，常州溯源橡膠科技有限公司。
yl-2230粉碎機，上海韻龍塑料機械有限公司；
ft-80i注塑機，浙江申達塑料機械有限公司；
401a型熱氧老化測試儀，江都市精誠測試儀器廠；
實施例1
一種戶外用聚苯乙烯複合材料，按重量份數計算，其原料組成及含量如下：
回收泡沫塑料聚苯乙烯1000份；
木粉50份；
界面改性劑20份；
發泡劑1份；
成核劑5份；
白油50份；
抗衝改性劑100份；
抗氧劑3份；
其中：所述的回收泡沫塑料聚苯乙烯由上海英科實業有限公司提供；
所述的木粉為300目的東北榆、樟木、椴木、樺木或者竹粉按質量比1:1:1:1:2組成的混合物；
所述的界面改性劑為馬來酸酐接枝的聚苯乙烯；
所述的成核劑為滑石粉、zro2按質量比2:1組成的混合物；
所述的抗衝改性劑為高抗衝聚苯乙烯hips、聚烯烴彈性體poe、sebs按質量比3:1:1組成的娥混合物；
所述的白油由上海英科實業有限公司提供；
所述的發泡劑為偶氮二甲醯胺或者碳酸銨按質量比8:1組成的混合物；
所述的抗氧劑為ao-80。
本實施例中，一種戶外用聚苯乙烯複合材料的製備方法，具體包括如下步驟：
按照配方，在控制轉速30r/min的密煉機中加入1000份回收泡沫塑料聚苯乙烯、50份木粉、20份界面改性劑、5份成核劑、1份發泡劑、50份白油、100份抗衝改性劑、3份抗氧劑，在溫度210℃，經30r/min轉速下密煉10min，出料製成薄片，送粉碎機中造粒，經注塑機成型製成產品。
進一步，按gb/t1040-2006標準「塑料拉伸性能的測定」採用義大利galdabini公司sun500型進行戶外用聚苯乙烯複合材料的拉伸強度測試，拉伸速度5mm/min，測得結果列於表1。
利用江都市精誠測試儀器廠401a型熱氧老化測試儀上述所制樣條的熱老化性能進行測試，設置烘箱溫度為70℃，每組選擇10-15根分別放置24小時、48小時、72小時後分別取出測量拉伸強度和斷裂伸長率，結果列於表1。
以上實施例1所得的戶外用聚苯乙烯複合材料具有較好的力學性能和耐熱氧老化性能。
實施例2
一種戶外用聚苯乙烯複合材料，按重量份數計算，其原料組成及含量如下：
回收泡沫塑料聚苯乙烯2000份；
木粉300份；
界面改性劑100份；
發泡劑30份；
成核劑50份；
白油200份；
抗衝改性劑1000份；
抗氧劑20份；
其中：所述的回收泡沫塑料聚苯乙烯由上海英科實業有限公司提供；
所述的木粉為100-300目的木荷、花梨木、酸棗木或者竹粉按質量比2:2:1:1組成的多種混合物；
所述的界面改性劑為馬來酸酐接枝的聚苯乙烯、馬來酸酐接枝的聚丙烯按質量比2:1組成的混合物；
所述的成核劑為滑石粉、納米al2o3按質量比1:1組成的混合物；
所述的抗衝改性劑為高抗衝聚苯乙烯hips；
所述的白油由上海英科實業有限公司提供；
所述的發泡劑為偶氮二甲醯胺、碳酸氫鈉按質量比10:1組成的混合物；
所述的抗氧劑為2，6-三級丁基-4-甲基苯酚、ao-80按質量比1:2組成的混合物。
本實施例中，一種戶外用聚苯乙烯複合材料的製備方法，具體包括如下步驟：
按照配方，在控制轉速40r/min的密煉機中加入2000份回收泡沫塑料聚苯乙烯、300份木粉、100份界面改性劑、50份成核劑、30份發泡劑、200份白油、1000份抗衝改性劑、20份抗氧劑，在溫度200℃，經30r/min轉速下密煉60min，出料製成薄片，送粉碎機中造粒，經注塑機成型製成產品。
進一步，按gb/t1040-2006標準「塑料拉伸性能的測定」採用義大利galdabini公司sun500型進行戶外用聚苯乙烯複合材料的拉伸強度測試，拉伸速度5mm/min，測得結果列於表1。
表1聚苯乙烯複合材料的老化前後性能
利用江都市精誠測試儀器廠401a型熱氧老化測試儀上述所制樣條的熱老化性能進行測試，設置烘箱溫度為70℃，每組選擇10-15根分別放置24小時、48小時、72小時後分別取出測量拉伸強度和斷裂伸長率，結果列於表1。
以上實施例2所得的戶外用聚苯乙烯複合材料具有較好的力學性能和耐熱氧老化性能。
綜上所述，本發明的戶外用聚苯乙烯複合材料本發明的一種戶外用聚苯乙烯複合材料，經發泡、木粉、界面改性劑、抗衝改性劑共同作用後，具有良好的力學性能。於溫度為70℃條件下熱老化24小時、48小時、72小時後仍然具有良好的拉伸強度和斷裂伸長率。說明，通過本方法製備的戶外用聚苯乙烯複合材料具有較好的力學性能和耐熱氧老化性能。
以上所述內容僅為本發明構思下的基本說明，而依據本發明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬於本發明的保護範圍。