一种木塑复合材料

1.一种木塑复合材料，其特征在于，按重量份计，由以下组分混合制成：PVC 树脂 50-
75份，木粉16-20份，轻钙粉20-30份，改性生物炭6-8份，钙锌稳定剂1.3-1.5份，氯化聚乙烯
0.8-1份，聚乙烯蜡0.3-0.5份，硬脂酸0.5-0.8份，增塑剂1.0-1.5份，ACR加工助剂1.9-2.4份，回料5-8份；
所述回料为回收的废木塑复合材料；
所述改性生物炭的制备方法为：向生物炭中加入稀酸溶液，稀酸溶液用量为生物炭重量的3-6%，搅拌混合均匀后，在150-160℃下干燥至含水量小于0.5%，研磨后得到粒径在1至
5微米的改性生物炭颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述PVC树脂的型号为SG-7。
3.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述轻钙粉经表面处理后使用，所述表面处理具体为：先将100kg轻钙粉加入铝酸酯偶联剂溶液中混合60-
90min，然后再加入硅烷偶联剂溶液，混合40-60min，最后真空干燥。
5.根据权利要求4所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述铝酸酯偶联剂溶液为铝酸酯偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，铝酸酯偶联剂溶液中铝酸酯偶联剂的质量浓度为
30-40%，铝酸酯偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.3-0.5%。
6.根据权利要求4所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂溶液为硅烷偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为30-40%，硅烷偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.1-0.3%
7.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述稀酸溶液为质量浓度为
1-1.5%的硝酸溶液与质量浓度为2-3%的磷酸溶液按照1:1-2体积比的混合物。

一种木塑复合材料\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种复合材料，特别涉及一种木塑复合材料。\n背景技术\n[0002] 聚氯乙烯，英文简称PVC，是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，\n160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～\n10kJ/m2；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶，具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨的特性并具有较好的保暖性和弹性。\n[0003] 木塑复合材料(wood-plastics composites,简称WPC)是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的优点，经挤出或压制成型为型材、板材或其他制品，替代木材和塑料，不仅 有像天然木材那样的外观，而且克服了其不足，比纯塑料硬度高，又有类似木材的加工性，可进行切割、粘接，用钉子或螺栓固定连接，可涂漆。它经挤出或压制成型为型材、板材或其他制品，可替代木材和塑料。近年来，随着木塑复合材料的推广，逐渐产生了废木塑复合材料，这些废木塑复合材料不易降解，往往采用焚烧处理，对环境危害较大，此外，现有木塑复合材料还存在耐热性能不佳的问题。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种木塑复合材料，兼有木材和塑料的成本和性能的优点，具有较好的耐热性能，能回收利用废木塑复合材料，可降解性佳，更低碳环保。\n[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：\n[0006] 一种木塑复合材料，按重量份计，由以下组分混合制成：PVC树脂50-75份，木粉16-\n20份，轻钙粉20-30份，改性生物炭6-8份，钙锌稳定剂1.3-1.5份，氯化聚乙烯0.8-1份，聚乙烯蜡0.3-0.5份，硬脂酸0.5-0.8份，增塑剂1.0-1.5份，ACR加工助剂1.9-2.4份，回料5-8份。\n[0007] 氯化聚乙烯起到塑化剂的作用，聚乙烯蜡为分散剂内润滑作用，硬脂酸为外润滑作用，ACR加工助剂能加速PCV熔融，提高熔体强度及均匀性。\n[0008] 本发明的配方，能有效利用废弃的木塑复合材料，回料的加入量控制在5-8份，过多加入会影响木塑复合材料的性能。\n[0009] 作为优选，所述PVC树脂的型号为SG-7。\n[0010] 作为优选，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。\n[0011] 作为优选，所述轻钙粉经表面处理后使用，所述表面处理具体为：先将100kg轻钙粉加入铝酸酯偶联剂溶液中混合60-90min，然后再加入硅烷偶联剂溶液，混合40-60min，最后真空干燥。\n[0012] 轻钙粉在使用时容易团聚，导致在PVC中分散不均匀，影响材料性能，且轻钙粉为无机材料，未经处理时与PVC的结合强度不高，影响材料性能。发明人经长期研究，开发了特定的表面处理工艺，采用不同偶联剂对轻钙粉二次表面处理，能有效防止轻钙粉团聚，且增强轻钙粉与PVC的结合强度。\n[0013] 本发明先通过使用铝酸酯偶联剂对轻钙粉进行一次表面处理，能有效的提高轻钙粉间的分散性及在有机物中的分散性，然后再通过添加硅烷偶联剂进行二次表面处理，铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂联合作用能有效的包裹轻钙粉，这样能有效解决轻钙粉团聚的问题，且给轻钙粉提供了表面活性基团，增强轻钙粉与PVC的结合强度，这样提高了轻钙粉的有效使用率，提高了材料的性能。最后的真空干燥能回收乙醇。\n[0014] 作为优选，所述铝酸酯偶联剂溶液为铝酸酯偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，铝酸酯偶联剂溶液中铝酸酯偶联剂的质量浓度为30-40％，铝酸酯偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.3-0.5％\n[0015] 作为优选，所述硅烷偶联剂溶液为硅烷偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为30-40％，硅烷偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.1-\n0.3％\n[0016] 作为优选，所述改性生物炭的制备方法为：向生物炭中加入稀酸溶液，稀酸溶液用量为生物炭重量的3-6％，搅拌混合均匀后，在150-160℃下干燥至含水量小于0.5％，研磨后得到粒径在1至5微米的改性生物炭颗粒。\n[0017] 生物炭未改性之前为无机材料，较难与树脂结合，采用本发明的特殊改性方法，使生物炭表面的亲水基团减少，而亲油基团增加，使它能更好地同树脂结合。改性生物炭添加入材料中后，还能提高复合材料整体的散热性能，从而提高了复合材料的耐热性。此外，改性生物炭本身具有丰富的孔隙结构，能为微生物繁殖提供良好的场所，因此，埋入土壤中后，能加速材料的分解速度，提高了可降解性能。\n[0018] 作为优选，所述稀酸溶液为质量浓度为1-1.5％的硝酸溶液与质量浓度为2-3％的磷酸溶液按照1:1-2体积比的混合物。\n[0019] 作为优选，所述回料为回收的废木塑复合材料。\n[0020] 本发明的有益效果是：\n[0021] (1)防水、防潮,根本解决了木质产品对潮湿和多水环境中吸水受潮后容易腐烂、膨胀变形的问题，可以使用到传统木制品不能应用的环境中。\n[0022] (2)防虫、防白蚁，有效杜绝虫类骚扰，延长使用寿命。\n[0023] (3)可塑性强，能非常简单的实现个性化造型，充分体现个性风格。\n[0024] (4)高环保性、无污染、无公害、可循环利用，产品不含苯物质，甲醛含量为0.2，低于EO级标准。\n[0025] (5)具有较好的耐热性能，能回收利用废木塑复合材料，可降解性佳，更低碳环保。\n具体实施方式\n[0026] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。\n[0027] 本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。\n下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。\n[0028] 实施例1：\n[0029] 一种木塑复合材料，按重量份计，由以下组分混合制成：PVC树脂(SG-7，市售)50份，木粉16份，轻钙粉20份，改性生物炭6份，钙锌稳定剂(钙锌复合稳定剂，市售)1.3份，氯化聚乙烯0.8份，聚乙烯蜡0.3份，硬脂酸0.5份，邻苯二甲酸二辛酯(市售)1.0份，ACR加工助剂(市售)1.9份，回料(回料为回收的废木塑复合材料)5份。\n[0030] 所述改性生物炭的制备方法为：向生物炭(小麦秸秆炭，市售)中加入稀酸溶液，稀酸溶液用量为生物炭重量的3％，搅拌混合均匀后，在150℃下干燥至含水量小于0.5％，研磨后得到粒径在1至5微米的改性生物炭颗粒。所述稀酸溶液为质量浓度为1％的硝酸溶液与质量浓度为3％的磷酸溶液按照1:2体积比的混合物。\n[0031] 制备时，将原料各组分混合均匀后，进入双螺杆挤出机，加热熔融，挤出造粒，冷却即可。\n[0032] 实施例2：\n[0033] 一种木塑复合材料，按重量份计，由以下组分混合制成：PVC树脂(SG-7，市售)75份，木粉20份，轻钙粉30份，改性生物炭8份，钙锌 稳定剂(钙锌复合稳定剂，市售)1.5份，氯化聚乙烯1份，聚乙烯蜡0.5份，硬脂酸0.8份，邻苯二甲酸二辛酯(市售)1.5份，ACR加工助剂(市售)2.4份，回料(回料为回收的废木塑复合材料)8份。\n[0034] 所述改性生物炭的制备方法为：向生物炭(玉米秸秆炭，市售)中加入稀酸溶液，稀酸溶液用量为生物炭重量的6％，搅拌混合均匀后，在160℃下干燥至含水量小于0.5％，研磨后得到粒径在1至5微米的改性生物炭颗粒。所述稀酸溶液为质量浓度为1.5％的硝酸溶液与质量浓度为2％的磷酸溶液按照1:1体积比的混合物。\n[0035] 制备时，将原料各组分混合均匀后，进入双螺杆挤出机，加热熔融，挤出造粒，冷却即可。\n[0036] 实施例3：\n[0037] 一种木塑复合材料，按重量份计，由以下组分混合制成：PVC树脂(SG-7，市售)60份，木粉18份，轻钙粉25份，改性生物炭7份，钙锌稳定剂(钙锌复合稳定剂，市售)1.4份，氯化聚乙烯0.9份，聚乙烯蜡0.4份，硬脂酸0.6份，邻苯二甲酸二辛酯(市售)1.2份，ACR加工助剂(市售)2份，回料(回料为回收的废木塑复合材料)6份。\n[0038] 所述改性生物炭的制备方法为：向生物炭(大豆秸秆炭，市售)中加入稀酸溶液，稀酸溶液用量为生物炭重量的5％，搅拌混合均匀后，在160℃下干燥至含水量小于0.5％，研磨后得到粒径在1至5微米的改性生物炭颗粒。所述稀酸溶液为质量浓度为1.2％的硝酸溶液与质量浓度为2.5％的磷酸溶液按照1:1体积比的混合物。\n[0039] 制备时，将原料各组分混合均匀后，进入双螺杆挤出机，加热熔融，挤出造粒，冷却即可。\n[0040] 实施例4：\n[0041] 本实施例的配方及制备方法同实施例3，不同之处在于对轻钙粉进行了表面处理，具体为：先将100kg轻钙粉加入铝酸酯偶联剂溶液中混合60min，然后再加入硅烷偶联剂溶液，混合60min，最后真空干燥，铝酸酯偶联剂溶液为铝酸酯偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，铝酸酯偶联剂溶液中铝酸酯偶联剂(市售)的质量浓度为30％，铝酸酯偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.3％；硅烷偶联剂溶液为硅烷偶联剂(市售，KH560)与无水乙醇混合形成的溶液，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为30％，硅烷偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.3％。\n[0042] 实施例5：\n[0043] 本实施例的配方及制备方法同实施例3，不同之处在于对轻钙粉进行了表面处理，具体为：先将100kg轻钙粉加入铝酸酯偶联剂溶液中混合90min，然后再加入硅烷偶联剂溶液，混合40min，最后真空干燥，铝酸酯偶联剂溶液为铝酸酯偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，铝酸酯偶联剂溶液中铝酸酯偶联剂的质量浓度为40％，铝酸酯偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.5％；硅烷偶联剂溶液为硅烷偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为40％，硅烷偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.1％。\n[0044] 实施例6：\n[0045] 本实施例的配方及制备方法同实施例3，不同之处在于对轻钙粉进行了表面处理，具体为：先将100kg轻钙粉加入铝酸酯偶联剂溶液中混合80min，然后再加入硅烷偶联剂溶液，混合50min，最后真空干燥，铝酸酯偶联剂溶液为铝酸酯偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，铝酸酯偶联剂溶液中铝酸酯偶联剂的质量浓度为35％，铝酸酯偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.4％；硅烷偶联剂溶液为硅烷偶联剂与无水乙醇混合形成的溶液，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为35％，硅烷偶联剂的用量为轻钙粉重量的0.2％。\n[0046] 本发明的木塑复合材料具有如下优点：\n[0047] (1)防水、防潮,根本解决了木质产品对潮湿和多水环境中吸水受潮后容易腐烂、膨胀变形的问题，可以使用到传统木制品不能应用的环境中。\n[0048] (2)防虫、防白蚁，有效杜绝虫类骚扰，延长使用寿命。\n[0049] (3)可塑性强，能非常简单的实现个性化造型，充分体现个性风格。\n[0050] (4)高环保性、无污染、无公害、可循环利用，产品不含苯物质，甲醛含量为0.2，低于EO级标准。\n[0051] (5)具有较好的耐热性能，能回收利用废木塑复合材料，可降解性佳，更低碳环保。\n[0052] 本发明的材料经国家建筑材料测试中心检测，数据如下：\n[0053]