CN103709544B

CN103709544B - 一种高强度微发泡pvc木塑专用料及其制备方法与应用

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Publication number: CN103709544B
Application number: CN201310614380.3A
Authority: CN
Inventors: 王心潮; 徐晶; 苏新
Original assignee: DALIAN HUANMEI SCIENCE & TECHNOLOGY GROUP Co Ltd
Current assignee: DALIAN HUANMEI SCIENCE & TECHNOLOGY GROUP Co Ltd
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-11-26
Also published as: CN103709544A

Abstract

一种高强度微发泡PVC木塑专用料及其制备方法与应用，高强度微发泡PVC木塑专用料是由填充母粒A和改性发泡母粒B按照（40～65）:（35～60）的质量比混合而成;本发明采用了二次包覆改性技术对木质纤维填料进行了表面处理，采用两种偶联剂复配使用，极大提高了粉体表面包覆率，同时将木质纤维填料与PVC树脂单独造粒作为一种填充母粒使用，充分考虑了进一步提高二者之间的相容性问题，提高了木质纤维填料的填充量，从而进一步降低材料成本。

Description

一种高强度微发泡PVC木塑专用料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种微发泡PVC木塑专用料，具体而言，是涉及一种属于装饰材料领域具有高强度的微发泡PVC木塑专用料的制备方法。

背景技术

木塑复合材料是以农林废弃物和塑料为主要原料，利用高分子界面相容原理和塑料填充改性的特性，经特殊工艺处理后成型的一种可逆性循环利用的新型绿色环保材料。

微发泡PVC木塑复合材料兼有木材和塑料双重特性，具有防水、阻燃、防霉、防虫蛀、木质感强等特点，同时还具有优异的加工性能，可锯、可刨、可铆、可钻，安装及维护方便。由于采用了微发泡技术，具有密度小、导热系数低、保温隔热性能优异，能吸收冲击载荷、比强度高的特点，同时也降低了材料的成本，目前已成为木材的替代品。由于在生产过程中不添加含有苯、甲醛等有毒成分的胶黏剂等材料，环保无污染，因此现今已被装饰装修领域广泛认可及使用。

由于木质纤维中含有极性的羟基结构，表面能高，吸水性强，而PVC树脂具有较弱极性，表面能低，二者相容性差，易形成界面分离现象，造成力学性能下降。因此如何提高和改善木质纤维填料与PVC树脂之间的相容性是目前解决的主要技术问题。国内有关PVC微发泡技术制备木塑装饰材料的报道很多，如专利号为CN201110119430.1，CN201110133120.5，CN200910136578.9，CN200810021173.6，CN201110100619.6等等。

目前较多的提高木质纤维与PVC树脂之间相容性的方法是采用在材料配方中加入偶联剂方法，对木粉等纤维进行表面改性处理，提高复合材料强度。这种方法对木质纤维与PVC树脂之间相容性有一定的改善，但是改善效果并不明显，这种方法往往导致木粉表面包覆率低，难以达到较好的分散效果，而且木粉添加量低，材料成本较高。

同时，在树脂价格日益高涨的今天，除了通过采用微发泡的方法，减少树脂使用量，降低产品成本外，如何提高木质纤维等材料的填充量也是降低成本的需要解决的问题。其中选用合适的成型工艺制备微发泡PVC木塑材料也至关重要。

归纳来讲，目前微发泡PVC木塑材料挤出成型工艺主要有三种。大多数专利报道都采用一步法造粒，即将偶联剂、发泡剂、填充剂等助剂与木粉、糠粉等木质纤维填料一起经高混机、低混机混合后通过挤出机造粒制得木塑专用料，再经木塑挤出机挤出成型。也有报道，如专利号为CN201110119430.1报道了首先制备改性塑料粒子，再将其与木粉、发泡剂等助剂搅匀，直接挤出微发泡木塑板材。另外还有一种，不经造粒，直接将PVC树脂、木粉、发泡剂等其他助剂经混合机搅拌后，直接挤出成型。以上方法均考虑了改善木质纤维与PVC树脂相容性问题，但并没有从根本上解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度微发泡PVC木塑专用料及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，由填充母粒A和改性发泡母粒B按照（40～65）:（35～60）的质量比混合而成;

所述的填充母粒A的制造原料按质量份数计为：

所述偶联剂1为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝/钛复合偶联剂、氨基硅烷偶联剂、稀土偶联剂中一种或两种，或者两种以上的复配物；

所述偶联剂2是丙烯酸酯类偶联剂，主要包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯偶联剂中的一种或者两种；

其制造方法为：

a.首先对木质纤维填料进行表面处理：将木质纤维填料先在恒温干燥箱内干燥，干燥温度为105℃，干燥时间为2h；采用偶联剂1、偶联剂2依次对干燥后的木质纤维填料进行表面处理，首先将偶联剂1与木质纤维填料在高速混合机中搅拌5～8min，再向其中加入偶联剂2搅拌10～15min得到预处理木质纤维填料，所述的高速混合机的搅拌速度为1500～2500r/min，混合温度为90～110℃；

b.再向高速混合机中依此加入交联剂、分散剂、润滑剂、稳定剂、增塑剂、补强剂、载体树脂，搅拌10～20min，转入低速混合机中搅拌3-5min，得到预混料；所述的高速混合机的搅拌速度为1500～2500r/min，低速混合机的搅拌速度为300～600r/min；将预混料经双螺杆挤出机挤出造粒后，得到填充母粒A；

所述的填充母粒B的制造原料按质量份数计为：

其制造方法为：按上述原料比例先将发泡剂、发泡调节剂、稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂、增塑剂、着色剂、补强剂加入到高搅机内，高速搅拌5～10min，当物料温度升至60～70℃时，再将PVC树脂加入，继续搅拌10～20min，转入低速混合机中搅拌3-5min，得到预混料；所述的高速混合机的搅拌速度为1500～2500r/min，低速混合机的搅拌速度为300～600r/min；将预混料经双螺杆挤出机挤出造粒后，得到改性发泡母粒B；

所述的混合过程是按填充母粒A和改性发泡母粒B质量份数比A:B=（40～65）:（35～60），将填充母粒A和改性发泡母粒B加入到混料机内，常温下混合5min的过程，最终得到一种高强度微发泡PVC木塑专用料。

进一步的，所述载体树脂是PVC树脂。优先选用型号为SG3、SG5、SG8中的1-3种。

进一步的，所述木质纤维填料为木粉、糠粉、秸秆粉中的1-3种，其粉末粒度为40目-200目。

进一步的，所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP）、过氧化苯甲酰(BPO)、二叔丁基过氧化物(DTBP)中的一种。

进一步的，所述分散剂为氯化聚乙烯。

进一步的，所述润滑剂主要包括石蜡、氯化石蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺（EBS）中的一种或两种，或者两种以上的复配物。

进一步的，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、复合铅稳定剂中的一种或者两种，或者两种以上的复配物。

进一步的，所述增塑剂为DOP、DBP、DOS中的一种或者两种，或者两种以上的复配物。

进一步的，所述补强剂主要包括轻质碳酸钙、滑石粉、水镁石粉、硅灰石粉中的一种或者两种，或者两种以上的复配物。其粉末粒度为80目～325目。

本发明同时要求保护利用上述制备方法得到的一种高强度微发泡PVC木塑专用料。

该高强度微发泡PVC木塑专用料主要在木塑领域中应用。

本发明的有益效果是：

（1）采用了二次包覆改性技术对木质纤维填料进行了表面处理，采用两种偶联剂复配使用，极大提高了粉体表面包覆率，同时将木质纤维填料与PVC树脂单独造粒作为一种填充母粒使用，充分考虑了进一步提高二者之间的相容性问题，提高了木质纤维填料的填充量，从而进一步降低材料成本。

（2）由于制备了填充母粒A，木质纤维填料与树脂在双螺杆挤出机中经过了一次充分塑化，已在树脂中均匀分散，再与改性发泡母粒B进行混合挤出成型时，相容性会更好，制得的木塑装饰材料强度更大。

（3）由于采用分别造粒的方法，使用更加方便，可根据不同模具、不同规格、不同发泡率的要求，适当调整填充母粒A及改性发泡母粒B的质量分数，即可得到相应的产品，产品的适用范围扩大了，不再是一个配方对应一种产品，提高了产品的通用性。

（4）本发明无毒、无污染、质轻、力学性能好、密度小、成本低，其各项性能指标如抗弯强度、弯曲弹性模量等指标达到或超过GB24137-2009木塑装饰板标准要求。

具体实施方式

实施例1

①称取干燥好的粒径为40目的木粉80kg，粒径为80目的糠粉80kg，钛酸酯偶联剂1kg，加入300立升的高速混合机中搅拌5min，搅拌速度为2000r/min，混合温度为90℃再向其中加入甲基丙烯酸甲酯1kg，搅拌15min得到预处理木质纤维填料；再向高速混合机中依此加入过氧化而苯甲酰0.4kg、石蜡4kg、钙锌复合稳定剂2kg、DOP1.6kg、200目的轻质碳酸钙10kg、型号为SG8的PVC树脂20kg，继续搅拌15min，转入低速混合机中搅拌5min，搅拌速度为300r/min得到预混料；立即放料于料槽内，再用螺杆直径Φ75mm、长径比42：1的平行双螺杆挤出机，于120～145℃下挤出造粒，便制得填充母粒A；

②称取偶氮二甲酰胺6kg、碳酸氢钠7.5kg、有机锡稳定剂3kg、石蜡1.5kg、ACR7.5kg、DOP6kg、色粉1.5kg和轻质碳酸钙21kg，一起加入到300立升高搅机内，高速搅拌10min，搅拌速度为1500r/min，当物料温度升至70℃时，再将型号为SG3的PVC树脂240kg加入，继续搅拌10min，转入低速混合机中搅拌3min，搅拌速度为400r/min，得到预混料；立即放料于料槽内，再用螺杆直径Φ75mm、长径比42：1的平行双螺杆挤出机，于80～100℃下挤出造粒，便制得改性发泡母粒B。

③将上述制得的A、B两母粒按A:B=55:45的比例在混料机内混合5min后，直接在木塑挤出机上挤出成型，经模具、冷却、牵引、切割制得微发泡PVC木塑装饰板，密度为0.68g/cm3，其各项技术指标均达到GB24137-2009木塑装饰板标准要求，其抗弯强度可达22MPa，弯曲弹性模量可达2000MPa。

实施例2

①称取干燥好的粒径为120目的木粉100kg，粒径为150目的秸秆粉50kg，氨基硅烷偶联剂1.6kg，加入300立升的高速混合机中搅拌8min，搅拌速度为2000r/min，混合温度为100℃再向其中加入丙烯酸丁酯1.2kg，搅拌15min得到预处理木质纤维填料；再向高速混合机中依此加入过氧化而苯甲酰0.6kg、氯化聚乙烯2kg、氯化石蜡1kg、复合铅稳定剂3kg、DOP2.6kg、200目的硅灰石粉8kg、型号为SG5的PVC树脂30kg，继续搅拌15min，转入低速混合机中搅拌5min，搅拌速度为300r/min得到预混料；立即放料于料槽内，再用螺杆直径Φ75mm、长径比42：1的平行双螺杆挤出机，于120～145℃下挤出造粒，便制得填充母粒A；

②称取偶氮二甲酰胺7.5kg、碳酸氢钠6kg、钙锌复合稳定剂7.5kg、石蜡3kg、氯化聚乙烯18kg、DOP6.6kg、钛白粉2.4kg和325目滑石粉42kg，一起加入到300立升高搅机内，高速搅拌15min，搅拌速度为2000r/min，当物料温度升至75℃时，再将型号为SG3的PVC树脂120kg、型号为SG5的PVC树脂90kg加入，继续搅拌20min，转入低速混合机中搅拌5min，搅拌速度为500r/min，得到预混料；立即放料于料槽内，再用螺杆直径Φ75mm、长径比42：1的平行双螺杆挤出机，于80～100℃下挤出造粒，便制得改性发泡母粒B。

③将上述制得的A、B两母粒按A:B=45:55的比例在混料机内混合5min后，直接在木塑挤出机上挤出成型，经模具、冷却、牵引、切割制得微发泡PVC木塑装饰板，密度为0.62g/cm3，其各项技术指标均达到GB24137-2009木塑装饰板标准要求，其抗弯强度可达25MPa，弯曲弹性模量可达2800MPa。

Claims

1.一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，由填充母粒A和改性发泡母粒B按照（40～65）:（35～60）的质量比混合而成;

所述的填充母粒A的制造原料按质量份数计为：

其制造方法为：

b.再向高速混合机中依次加入交联剂、分散剂、润滑剂、稳定剂、增塑剂、补强剂、载体树脂，搅拌10～20min，转入低速混合机中搅拌3-5min，得到预混料；所述的高速混合机的搅拌速度为1500～2500r/min，低速混合机的搅拌速度为300～600r/min；将预混料经双螺杆挤出机挤出造粒后，得到填充母粒A；

所述的改性发泡母粒B的制造原料按质量份数计为：

2.根据权利要求1所述的一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，其特征在于所述载体树脂是PVC树脂。

3.根据权利要求1所述的一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，其特征在于所述木质纤维填料为木粉、糠粉、秸秆粉中的1-3种，其粉末粒度为40目-200目。

4.根据权利要求1所述的一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，其特征在于所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP）、过氧化苯甲酰(BPO)、二叔丁基过氧化物(DTBP)中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，其特征在于所述分散剂为氯化聚乙烯。

6.根据权利要求1所述的一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，其特征在于所述润滑剂主要包括石蜡、氯化石蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺（EBS）中的一种或两种，或者两种以上的复配物。

7.根据权利要求1所述的一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，其特征在于所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、复合铅稳定剂中的一种或者两种，或者两种以上的复配物。

8.根据权利要求1所述的一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，其特征在于所述增塑剂为DOP、DBP、DOS中的一种或者两种，或者两种以上的复配物。

9.根据权利要求1所述的一种高强度微发泡PVC木塑专用料的制备方法，其特征在于所述补强剂主要包括轻质碳酸钙、滑石粉、水镁石粉、硅灰石粉中的一种或者两种，或者两种以上的复配物，其粉末粒度为80目～325目。

10.用权利要求1所述方法得到的一种高强度微发泡PVC木塑专用料。