一種耐磨阻燃木塑及其製備方法與流程
2023-09-20 07:41:50 1
本發明涉及一種木塑材料，具體涉及一種耐磨阻燃木塑及其製備方法，屬於材料技術領域。
背景技術：
木塑，即木塑複合材料(Wood-Plastic Composites，WPC)，是國內外近年蓬勃興起的一類新型複合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的樹脂膠粘劑，與超過35％-70％以上的木粉、稻殼、秸稈等廢植物纖維混合成新的木質材料，再經擠壓、模壓、注塑成型等塑料加工工藝，生產出的板材或型材。主要用於建材、家具、物流包裝等行業。將塑料和木質粉料按一定比例混合後經熱擠壓成型的板材，稱之為擠壓木塑複合板材。
申請號為CN201610073541.6的中國專利公開了一種PVC木塑材料，由如下重量份的原料製成：PVC粉41-49份、生石灰13-18份、礞石5-10份、聚丁二酸丁二醇酯8-14份、聚對苯二甲酸乙二酯8-14份、聚乙二醇二硬脂酸脂6-13份、富馬酸二甲酯9-12份、植物纖維22-34份、線性低密度聚乙烯18-23份、荔枝殼3-9份、絲瓜藤3-9份、蛭石6-10份、陳皮25-36份、山梨酸甲脂16-24份、菜籽油3-7份、酸性助劑11-16份、粘性助劑7-12份。該PVC木塑材料安全環保，節約資源，具有很好的加工性能，熱穩定性好，耐低溫，能抗-40℃的低溫，材料粘結性好，耐腐蝕，並具有一定阻燃性能，而且隔音效果也好，但是尚不能滿足高端市場需求，有待改進。
技術實現要素：
為解決現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種耐磨阻燃木塑及其製備方法。
為了實現上述目標，本發明採用如下的技術方案：
一種耐磨阻燃木塑，包括如下重量份的各組分：改性植物纖維50-80份、玄武巖長纖維40-60份、PE 50-80份、複合阻燃劑20-40份、潤滑劑10-15份、碳酸鈣5-10份、二氧化矽5-8份、蒙脫土3-5份、炭黑2-4份、抗氧劑1-3份、偶聯劑0.5-1.5份及顏料0.5-1份。
需要說明的是，前述改性植物纖維的製備方法為：將植物纖維浸泡於裝有改性劑的溶劑槽中3-10h，所述改性劑包括如下重量份的各組分：無水氯化鎂10-20份、硫酸鎂10-20份及異氰尿酸三縮水甘油酯20-40份。
優選地，前述植物纖維是玉米秸稈、小麥秸稈、糠殼、花生殼或木屑中的一種或幾種的混合物。
更優選地，前述複合阻燃劑為季戊四醇磷酸酯和三聚氰胺合成的復配物。
再優選地，前述潤滑劑包括硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、石蠟的一種或幾種。
進一步優選地，前述二氧化矽的平均粒徑為80-200nm。
更進一步優選地，前述抗氧劑為抗氧劑1010。
再進一步優選地，前述偶聯劑為矽烷偶聯劑。
本發明還公開了如前所述的一種耐磨阻燃木塑的製備方法，包括如下步驟：
S1、改性植物纖維：將無水氯化鎂10-20份、硫酸鎂10-20份及異氰尿酸三縮水甘油酯20-40份，混合均勻製成改性劑置於一溶劑槽內，然後將植物纖維投入溶劑槽內浸泡3-10h後，取出自然晾乾備用；
S2、造粒：將玄武巖長纖維40-60份、PE 50-80份、複合阻燃劑20-40份、潤滑劑10-15份、碳酸鈣5-10份、二氧化矽5-8份、蒙脫土3-5份、炭黑2-4份、抗氧劑1-3份、偶聯劑0.5-1.5份及顏料0.5-1份共混混合均勻後，再全部投入造粒機進行造粒；
S3、擠出：將步驟S2造粒後的物料加入錐形雙螺杆擠出機中進行擠出成型，錐形雙螺杆擠出機共有按進料方向順序設置的四個區，在第二區的機筒正上方中心位置開一個直徑為3-5cm的孔，經表面改性過的植物纖維從開孔處加料，混合擠出得到耐磨阻燃木塑。
優選地，步驟S2中，共混時的攪拌速度為300-600r/min，混合溫度為常溫。
本發明的有益之處在於：本發明通過對組分及組分含量進行優化，製備得到了一種機械性能、耐磨性能及阻燃性能都很突出的木塑材料，能夠滿足高端市場的需求，具有十分明顯的經濟效益和社會效益。
具體實施方式
以下結合具體實施例對本發明作具體的介紹。
實施例1
本實施例的耐磨阻燃木塑包括如下重量份的各組分：改性植物纖維50份、玄武巖長纖維40份、PE 50份、複合阻燃劑20份、潤滑劑10份、碳酸鈣5份、二氧化矽5份、蒙脫土3份、炭黑2份、抗氧劑1份、偶聯劑0.5份及顏料0.5份。
其中，植物纖維是玉米秸稈、小麥秸稈、糠殼、花生殼或木屑中的一種或幾種的混合物；複合阻燃劑為季戊四醇磷酸酯和三聚氰胺合成的復配物；潤滑劑包括硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、石蠟的一種或幾種；二氧化矽的平均粒徑為80-200nm；抗氧劑為抗氧劑1010；偶聯劑為矽烷偶聯劑。
具體製備方法如下：
S1、改性植物纖維：將無水氯化鎂10份、硫酸鎂10份及異氰尿酸三縮水甘油酯20份，混合均勻製成改性劑置於一溶劑槽內，然後將植物纖維投入溶劑槽內浸泡3h後，取出自然晾乾備用；
S2、造粒：將除改性植物纖維外的所有原料組分全部共混(共混時的攪拌速度為300-600r/min，混合溫度為常溫)混合均勻後，再投入造粒機進行造粒；
S3、擠出：將步驟S2造粒後的物料加入錐形雙螺杆擠出機中進行擠出成型，錐形雙螺杆擠出機共有按進料方向順序設置的四個區，在第二區的機筒正上方中心位置開一個直徑為3-5cm的孔，經表面改性過的植物纖維從開孔處加料，混合擠出得到耐磨阻燃木塑。
實施例2
本實施例的耐磨阻燃木塑包括如下重量份的各組分：改性植物纖維70份、玄武巖長纖維50份、PE 70份、複合阻燃劑30份、潤滑劑12份、碳酸鈣8份、二氧化矽6份、蒙脫土4份、炭黑3份、抗氧劑2份、偶聯劑1份及顏料0.7份。
具體製備方法如下：
S1、改性植物纖維：將無水氯化鎂15份、硫酸鎂15份及異氰尿酸三縮水甘油酯30份，混合均勻製成改性劑置於一溶劑槽內，然後將植物纖維投入溶劑槽內浸泡8h後，取出自然晾乾備用；
S2、造粒：將除改性植物纖維外的所有原料組分全部共混(共混時的攪拌速度為300-600r/min，混合溫度為常溫)混合均勻後，再投入造粒機進行造粒；
S3、擠出：將步驟S2造粒後的物料加入錐形雙螺杆擠出機中進行擠出成型，錐形雙螺杆擠出機共有按進料方向順序設置的四個區，在第二區的機筒正上方中心位置開一個直徑為3-5cm的孔，經表面改性過的植物纖維從開孔處加料，混合擠出得到耐磨阻燃木塑。
實施例3
本實施例的耐磨阻燃木塑包括如下重量份的各組分：改性植物纖維80份、玄武巖長纖維60份、PE 80份、複合阻燃劑40份、潤滑劑15份、碳酸鈣10份、二氧化矽8份、蒙脫土5份、炭黑4份、抗氧劑3份、偶聯劑1.5份及顏料1份。
具體製備方法如下：
S1、改性植物纖維：將無水氯化鎂20份、硫酸鎂20份及異氰尿酸三縮水甘油酯40份，混合均勻製成改性劑置於一溶劑槽內，然後將植物纖維投入溶劑槽內浸泡10h後，取出自然晾乾備用；
S2、造粒：將除改性植物纖維外的所有原料組分全部共混(共混時的攪拌速度為300-600r/min，混合溫度為常溫)混合均勻後，再投入造粒機進行造粒；
S3、擠出：將步驟S2造粒後的物料加入錐形雙螺杆擠出機中進行擠出成型，錐形雙螺杆擠出機共有按進料方向順序設置的四個區，在第二區的機筒正上方中心位置開一個直徑為3-5cm的孔，經表面改性過的植物纖維從開孔處加料，混合擠出得到耐磨阻燃木塑。
對比例1
本對比例的耐磨阻燃木塑包括如下重量份的各組分：植物纖維70份、玄武巖長纖維50份、PE 70份、複合阻燃劑30份、潤滑劑12份、碳酸鈣8份、二氧化矽6份、蒙脫土4份、炭黑3份、抗氧劑2份、偶聯劑1份及顏料0.7份。
具體製備方法如下：
S1、造粒：將除植物纖維外的所有原料組分全部共混(共混時的攪拌速度為300-600r/min，混合溫度為常溫)混合均勻後，再投入造粒機進行造粒；
S2、擠出：將步驟S1造粒後的物料加入錐形雙螺杆擠出機中進行擠出成型，錐形雙螺杆擠出機共有按進料方向順序設置的四個區，在第二區的機筒正上方中心位置開一個直徑為3-5cm的孔，將植物纖維從開孔處加料，混合擠出得到耐磨阻燃木塑。
對比例2
本對比例的耐磨阻燃木塑包括如下重量份的各組分：改性植物纖維70份、玄武巖長纖維50份、PE 70份、複合阻燃劑30份、潤滑劑12份、碳酸鈣8份、二氧化矽6份、蒙脫土4份、抗氧劑2份、偶聯劑1份及顏料0.7份。
具體製備方法如下：
S1、改性植物纖維：將無水氯化鎂15份、硫酸鎂15份及異氰尿酸三縮水甘油酯30份，混合均勻製成改性劑置於一溶劑槽內，然後將植物纖維投入溶劑槽內浸泡8h後，取出自然晾乾備用；
S2、造粒：將除改性植物纖維外的所有原料組分全部共混(共混時的攪拌速度為300-600r/min，混合溫度為常溫)混合均勻後，再投入造粒機進行造粒；
S3、擠出：將步驟S2造粒後的物料加入錐形雙螺杆擠出機中進行擠出成型，錐形雙螺杆擠出機共有按進料方向順序設置的四個區，在第二區的機筒正上方中心位置開一個直徑為3-5cm的孔，經表面改性過的植物纖維從開孔處加料，混合擠出得到耐磨阻燃木塑。
性能檢測
為了更好地說明本發明，下面對各實施例及對比例得到的木塑材料的性能進行測試，採用行業內的標準測試方法對產品進行彎曲強度、彎曲彈性模量、抗衝擊強度、耐磨性及阻燃等級測試，測試結果見表1。
表1實施例1-3及對比例1-2的測試結果對比
從表1可見，本發明的各實施例製備出的產品，各組分間的相容性好，木塑材料的彎曲強度、彎曲彈性模塊、抗衝擊強度、耐磨性及阻燃等級都很突出，相較於對比例1可以看出，木纖維的改性處理對於木塑的機械性能和耐磨性能影響很大，但對材料的阻燃性能影響較小；而相較於對比例2可以看出，炭黑不僅對機械性能、耐磨性能有重要影響，對木塑的阻燃性能也有很大程度的改進，通過各組分間的協同作用，本發明得到的木塑材料耐磨阻燃，具有良好的市場前景。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。