CN105150644A - 一种共挤型木塑复合材料 - Google Patents
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Abstract
一种共挤型木塑复合材料，包括表层、芯层，其特征是在表层和芯层之间有起粘结作用的高极性热塑性树脂构成的中层，中层厚度不小于0.05mm。所述的高极性热塑性树脂选自马来酸酐接枝EVA、乙烯-丙烯酸共聚物等。本发明将原本添加到表层中的高极性热塑性树脂独立地构成中层粘结层粘结表层和芯层，所以在同等条件下，本木塑材料较双层共挤木塑材料表层和芯层的粘结力提高20％～127％。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种木塑复合材料，特别涉及一种共挤型木塑复合材料,具体地说是一种由中间粘结层粘接表层和芯层的三层结构的共挤型木塑复合材料。
二、背景技术
木塑复合材料一般是以PE、PP、PVC中的一种为基础树脂，与植物纤维粉、相容剂、润滑剂等助剂，经造粒、挤出成型得到的环保型复合材料。为了提高木塑材料的耐候性、阻燃、防霉等性能而添加大量功能助剂，这无疑大大提高了产品成本。
普通共挤型木塑材料通常由表层和芯层构成，称双层共挤木塑复合材料，其表层可按需求添加某些功能助剂，提高某些方面性能。芯层为材料提供力学性能，一般以普通木塑配方为主，只需添加必要的加工助剂，少加或不加如颜料、UV吸收剂、阻燃剂、防霉剂等功能助剂，从而达到降低成本的目的。
由于加工方法及表、芯层的基础树脂原料的极性不同，表-芯层的结合力是普通共挤木塑的关注重点。为了提高表-芯层的结合力，常选用同种或相容性较好的树脂作为基础树脂，同时在表层中添加高极性热塑性树脂以增加表芯层之间的结合力，如离子聚合物、马来酸酐接枝聚乙烯等。首先，这种方法限制了芯、表层基础树脂的选择范围，不能更好地发挥各基础树脂的优点；其次，由于表-芯层结合力大小取决于界面层处的结合强度，将粘结树脂直接加入表层中造粒挤出会使其均匀分散，而处于界面层的粘结树脂较少，所以只有当粘结树脂达到一定添加量时，界面层的粘结树脂才能使表-芯层结合力增加到一定效果，且添加量随表层的厚度增加而加大，这无疑会导致成本增加。
三、发明内容
为了克服现有双层共挤木塑材料需要在表层中添加大量的高极性热塑性树脂以及表、芯层材料有限选择的缺陷，本发明提供一种由表-中-芯三层结构的共挤型木塑复合材料。所要解决的技术问题是在不增加高极性热塑性树脂使用量的前提下改善并提高表-芯层间有足够的粘结力。
本发明的思路是将原本添加到表层中的高极性热塑性树脂独立地构成粘结层(即中层)粘结表层和芯层。
本发明技术方案包括表层1、芯层3，与现有技术的区别是在表层1和芯层3之间有高极性热塑性树脂构成的中层2，中层2的厚度不小于0.05mm。
所述的高极性热塑性树脂选自马来酸酐接枝EVA、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物等至少一种。这些树脂对木塑常用的基础树脂都具有较好的结合力，使表芯层不容易剥离。
表层1厚度0.1～2mm，由PE、PP、PVC、ASA中的一种作为基础树脂，根据需要添加无机填料、颜料、润滑剂、抗氧化剂、UV吸收剂、防霉剂、阻燃剂等功能助剂。
表层1中还可添加0～25％(质量百分比，下同)植物纤维粉，适量添加植物纤维粉旨在降低成本。
表层1各组分如下：基础树脂60％～85％，植物纤维粉0％～25％，相容剂1％～3％，无机填料3％～10％，颜料0％～1％，润滑剂1.5％～3％，抗氧化剂0.3％～2％，UV吸收剂0.3％～2％，防霉剂1％～3％，阻燃剂0％～20％，耐磨剂0％～10％。
芯层3厚度10～50mm，芯材3材料选自PE、PP基不发泡木塑复合材料，或者PVC基发泡木塑复合材料，或者以PE、PP、PVC中的任意一种树脂为基础树脂，按以下配比加工得到的木塑复合材料：
基础树脂20％～60％，植物纤维粉40％～70％，相容性1.5％～4％，发泡剂0％～0.5％，无机填料5％～12％，颜料0％～1％，润滑剂1.5％～4.5％，抗氧化剂0％～1％，防霉剂0％～1.5％。
本共挤型木塑复合材料制备方法，包括以下步骤：表、芯层各原料单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成具有三层结构的共挤型木塑复合材料。
本芯层3可以将回收的不同颜色的木塑材料经破碎后直接当原料使用。
由于表-芯层之间结合力的提高，所以本共挤型木塑复合材料的侧面可以加工榫槽，使安装方便，稳定性好。上、下表面带齿面，以提高摩擦系数和并提高美观性。芯层可以加工空腔，以降低材料单位长度的重量，节约使用成本。
申请人在同等条件下进行了对比试验，结果表明，本三层共挤木塑材料较双层共挤木塑材料表层和芯层的常态剥离力普遍提高20％～127％(表1、表2)。所谓同等条件是指板材的长宽相同，表层和芯层的厚度、材料及其配比也相同，所用的粘结树脂品种和添加量也相同。只是粘结树脂在本申请中构成1mm厚的中层，在对比例中却添加在表层中。
四、附图说明
图1～图5是本共挤型木塑复合材料的板材结构示意图。
图1普通实心共挤型木塑板。
图2空腔共挤型木塑板。
图3空腔带榫槽共挤型木塑板。
图4空腔齿面带榫槽共挤型木塑板。
图5上下齿面带榫槽共挤型木塑板。
五、具体实施方式
以马来酸酐接枝EVA、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物等高极性热塑性树脂作为粘接剂加工中层2，中层2厚度0.1mm，表层1厚度0.6mm，芯层厚度21mm，图1模具为例，非限定实施例叙述如下。此外，每例均对应一双层共挤木塑材料，板材长宽相同，表层和芯层所用的原料、比例和用量相同，粘结树脂的品种、添加量也相同。该为公知技术，加工过程不再赘述。
实施例1
表层：PE80％，PE-g-MAH2％，碳酸钙10％，颜料0.5％，硬脂酸锌0.5％，聚乙烯蜡1％，抗氧化剂10102％，UV-5312％，防霉剂2％。中层：马来酸酐接枝EVA50％，乙烯-丙烯酸共聚物50％。芯层：PE25％，植物纤维粉60％，PE-g-MAH5.5％，碳酸钙6％，硬脂酸锌1％，聚乙烯蜡1.5％，抗氧化剂10101％。
将表、芯层各原料按上述比例单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成表层为PE树脂，芯层为PE基木塑复合材料的三层结构共挤型木塑复合材料。
实施例2
表层：PE76％，植物纤维粉7％，PE-g-MAH3％，碳酸钙6％，颜料0.5％，硬脂酸锌0.7％，聚乙烯蜡1.2％，抗氧化剂10101.8％，UV-5311.8％，防霉剂2％。中层：乙烯-丙烯酸共聚物100％。芯层：PE25％，植物纤维粉60％，PE-g-MAH5.5％，碳酸钙6％，硬脂酸锌1％，聚乙烯蜡1.5％，，抗氧化剂10101％。
将表、芯层各原料按上述比例单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成芯表层均为PE基木塑复合材料的三层结构共挤型木塑复合材料。
实施例3
表层：PE65％，PE-g-MAH2％，阻燃剂25％，颜料0.5％，硬脂酸锌0.5％，聚乙烯蜡1％，抗氧化剂2％，UV吸收剂2％，防霉剂2％。中层：马来酸酐接枝EVA30％，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物70％。芯层：PP35％，植物纤维粉50％，PP-g-MAH5％，碳酸钙6％，硬脂酸锌1％，聚丙烯蜡2％，抗氧化剂10761％。
将表、芯层各原料按上述比例单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成表层为PE树脂，芯层为PP基木塑复合材料的表面阻燃型三层结构共挤型木塑复合材料。
实施例4
表层：ASA62％，AS21％，颜料0.5％，碳酸钙10％，硬脂酸锌1％，聚乙烯蜡2％，抗氧化剂10101.5％，防霉剂2％。中层：马来酸酐接枝EVA70％，乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物30％。芯层：PP35％，植物纤维粉50％，PP-g-MAH5％，碳酸钙6％，硬脂酸锌1％，聚丙烯蜡2％，抗氧化剂10761％。
将表、芯层各原料按上述比例单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成表层为ASA树脂，芯层为PP基木塑复合材料的三层共挤型木塑复合材料。
实施例5
表层：PE80％，PE-g-MAH2％，碳酸钙10％，颜料0.5％，硬脂酸锌1％，聚乙烯蜡2％，抗氧化剂1.5％，UV吸收剂1.5％，防霉剂1.5％。中层：乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物15％，乙烯-丙烯酸共聚物85％。芯层：PVC58％，植物纤维粉18％，AC发泡剂1％，ACR发泡助剂3％，三碱式硫酸铅1.5％，DOP7％，碳酸钙8％，硬脂酸锌1％，聚乙烯蜡2.5％。
将表、芯层各原料按上述比例单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成表层为PE树脂，芯层为PVC发泡木塑复合材料的三层共挤型木塑复合材料。
实施例6
表层：PVC72％，植物纤维粉10％，碳酸钙8％，三碱式硫酸铅1.5％，颜料0.5％，硬脂酸锌1％，聚乙烯蜡2％，DOP5％。中层：乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物100％。芯层：PP35％，植物纤维粉50％，PP-g-MAH5％，碳酸钙6％，硬脂酸锌1％，聚丙烯蜡2％，抗氧化剂10101％。
将表、芯层各原料按上述比例单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成表层为PVC树脂，芯层为PP基木塑复合材料的三层共挤型木塑复合材料。
实施例7
表层材料：PE80％，PE-g-MAH2％，碳酸钙10％，颜料0.5％，硬脂酸锌0.5％，聚乙烯蜡1％，抗氧化剂10102％，UV-1312％，防霉剂2％。中层材料：马来酸酐接枝EVA100％。芯层材料：杂色PP基木塑回收破碎料。
将表、芯层各原料按上述比例单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成表层为PE树脂，芯层为PP基木塑回收料的三层结构、共挤型木塑复合材料。
实施例8
表层：PP80％，PP-g-MAH相容剂2％，碳酸钙10％，颜料0.5％，硬脂酸锌0.5％，聚乙烯蜡1％，抗氧化剂10762％，UV-1312％，防霉剂2％。中层：乙烯-丙烯酸共聚物100％。芯层材料：杂色PE基木塑回收破碎料。
将表、芯层各原料按上述比例单独混合后造粒。表层造粒料和中层粘接树脂先分别由两台共挤辅机挤出至模具，芯层造粒料再由一台主挤出机挤出至模具，调整各挤出机主机转速与喂料转速比，最后复合成表层为PP树脂，芯层为PE基木塑回收料的三层结构共挤型木塑复合材料。
将实施例和对比例的板材按GB/T17657-2013标准规定的方法检测表－芯层间的结合力。结果见表1、表2.
表1
表2
Claims (5)
1.一种共挤型木塑复合材料，包括表层(1)、芯层(3)，其特征在于：在表层(1)和芯层(3)之间有高极性热塑性树脂构成的中层(2)，中层(2)厚度不小于0.05mm。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的高极性热塑性树脂选自马来酸酐接枝EVA、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于：中层(2)厚度1mm。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：表层(1)厚度为0.1～2mm，由PE、PP、PVC、ASA中的一种作为基础树脂，添加功能助剂，具体配方如下：
基础树脂60％～85％，植物纤维粉0％～25％，相容剂1％～3％，无机填料3％～10％，颜料0％～1％，润滑剂1.5％～3％，抗氧化剂0.3％～2％，UV吸收剂0.3％～2％，防霉剂1％～3％，阻燃剂0％～20％，耐磨剂0％～10％。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：芯层(3)厚度10～50mm，芯层(3)材料选自PE、PP基不发泡木塑复合材料或者PVC基发泡木塑复合材料或者以PE、PP、PVC中任意一种树脂为基础树脂，按以下配比加工得到的木塑复合材料：
基础树脂20％～60％，植物纤维粉40％～70％，相容剂1.5％～4％，发泡剂0％～0.5％，无机填料5％～12％，颜料0％～1％，润滑剂1.5％～4.5％，抗氧化剂0％～1％，防霉剂0％～1.5％。
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