CN107722496A - 一种短竹原纤维增强木塑地板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种短竹原纤维增强木塑地板，所述的木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉80‑100份、竹粉40‑50份、短竹原纤维20‑30份、有机硅树脂15‑30份、钛白粉5‑15份、气相法白炭黑20‑30份、石蜡油2‑5份、偶氮二甲酰胺1‑2.5份、硬脂酸钙0.5‑2份、抗氧剂0.5‑2份。本发明中，木塑地板中的木材来源为竹粉与短竹原纤维，其来源为可快速再生的毛竹，具有生长周期短，强度高的优点，以之为原材料的木塑地板具有环保，成本低廉的优点。因此，本发明具有如下有益效果：（1）使用的原料环保再生；（2）制得的木塑地板具有优良的力学性能；（3）生产成本低。

Description

一种短竹原纤维增强木塑地板
技术领域
本发明涉及一种地板领域，尤其是涉及一种短竹原纤维增强木塑地板。
背景技术
木塑复合板材是一种主要由木材（木纤维素、植物纤维素）为基础材料与热塑性高分子材料（塑料）和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保材料，兼有木材和塑料的性能与特征，能替代木材和塑料的新型环保高科技材料。木塑地板是用木塑复合材料制成的地板，拥有和木材一样的加工特性，使用普通的工具即可锯切、钻孔、上钉，非常方便，可以像普通木材一样使用。同时具有木材的木质感和塑料的耐水防腐特性，使得它成为一种性能优良并十分耐用的室外防水防腐建材。
在我国积极应对气候变化、大力推行节能减排的形式下，如果在建筑模板行业，能使用可替代钢材和竹、木的材料，环境效益、社会效益无疑是巨大的。目前建筑模板市场需求在2000亿以上，木塑建筑模板在未来的3~5年将占有市场份额的30%—50%，产值可达到600亿以上，市场前景十分广阔。木塑复合材料作为建筑模板使用时，可以大幅度提高施工效率，缩短施工时间。木塑模板较传统模板单次综合使用成本可节省30%左右，辅助成本可降低40%左右，直接降低工程建造成本将近5%。秀安木塑板材具有绿色、低碳、经济等多种优势。
例如一种在中国专利文献上报道的一种木塑地板，其申请公布号CN 105602157A，该发明包括下列重量份数的原料：PVC80～100份，木质材料60～100份，轻质碳酸钙20～40份，发泡剂1～2份，稳定剂4.5～5.5份，润滑剂2.5～3.5份，氯化聚乙烯5～8份，增塑剂0.5～2份，增容剂0.5～1.5份，抗氧剂1～1.5份；所述木质材料为稻糠粉和木粉。该发明提供一种安全环保、性能良好、不易变形的木塑地板，此种木塑地板有效利用废弃材料，节约资源，降低生产成本，但其原料中的木质材料为稻糠粉和木粉均为粉末材料，其在木塑地板中起到的加强作用不如纤维状材料的加强作用高，其整体力学性能还有较大体提升空间。此外虽然稻糠粉具有废物再利用的作用，但木粉的来源往往需要砍伐树木来得到，其过程并不环保。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中木塑地板中的木粉来源不环保，木塑地板强度不够高的问题，提供一种能够使得木塑地板中的木粉来源不环保可再生，地板成品强度高的一种短竹原纤维增强木塑地板。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种短竹原纤维增强木塑地板，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉80-100份、竹粉40-50份、短竹原纤维20-30份、有机硅树脂15-30份、钛白粉5-15份、气相法白炭黑20-30份、石蜡油2-5份、偶氮二甲酰胺1-2.5份、硬脂酸钙0.5-2份、抗氧剂0.5-2份。
作为优选，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉90-100份、竹粉45-50份、短竹原纤维25-30份、有机硅树脂15-25份、钛白粉5-12份、气相法白炭黑20-25份、石蜡油2-5份、偶氮二甲酰胺1-2份、硬脂酸钙0.5-2份、抗氧剂0.5-1.5份。
本发明中，木塑地板中的木材来源为竹粉与短竹原纤维，其来源为可快速再生的毛竹，具有生长周期短，强度高的优点，以之为原材料的木塑地板具有环保，成本低廉的优点。其中，短竹原纤维具有优异的补强效果，添加到木塑地板中能够有效的提高木塑地板的力学强度。有机硅树脂树脂的加入能够有效地起到增韧的作用，使得制得的木塑地板能够承受一定的冲击而不会碎裂。
作为优选，所述的竹粉与短竹原纤维经过表面处理，其步骤如下：先将竹粉与短竹原纤维在60-75℃下进行真空干燥5-8小时，除去竹粉与短竹原纤维中存在的水分，然后分别取100份竹粉与短竹原纤维添加到含有100份硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，超声5分钟，加热到50℃搅拌反应2-3小时，过滤，将得到的滤饼用50份无水乙醇清洗三次，50-60℃下真空干燥3-4小时，得到硅烷偶联剂改性竹粉与短竹原纤维。
竹粉与短竹原纤维其表面布满羟基，因此其与PVC材料之间的相容性较差，通过硅烷偶联剂的表面处理，能够将竹粉与短竹原纤维表面的羟基反应，增强与其他组分之间的相容性。
作为优选，所述的硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，硅烷偶联剂与无水乙醇的重量份数比为10-15:100。
作为优选，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-590或硅烷偶联剂KH-792中的一种或多种的混合物。
作为优选，所述的有机硅树脂的制备步骤如下：将30-50份四乙氧基硅烷，10-20份甲基苯基二乙氧基硅烷，5-10份甲基三甲氧基硅烷，2-3份六甲基二硅氧烷, 3-6份1,3-二乙烯基1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷以及10-15份水加入反应釜中搅拌均匀，然后再加入4-6份37%浓盐酸，升温至40℃，反应3小时，反应结束后，加入100份甲苯萃取，水洗至中性，然后蒸除溶剂，80℃真空干燥8小时，得到有机硅树脂。
有机硅树脂由于其主链为Si-O-Si键，其键能较大因而其耐高温性能良好，其键长较长具有十分优异的柔顺性，添加到木塑地板中其可作为增韧材料。且由于其燃烧过程中会生成二氧化硅，能够有效的阻隔氧气，因而能起到阻燃的作用。
作为优选，所述的短竹原纤维增强木塑地板通过挤出成型工艺工艺制成，其步骤如下：先按照重量分数称取各个组分置于混料机中混匀，然后在180-185℃下挤出成型，待挤出物冷却后，切割得到短竹原纤维增强木塑地板。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）使用的原料环保再生；（2）制得的木塑地板具有优良的力学性能；（3）生产成本低。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作以进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中说采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种短竹原纤维增强木塑地板，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉80份、竹粉40份、短竹原纤维20份、有机硅树脂15份、钛白粉5份、气相法白炭黑20份、石蜡油2份、偶氮二甲酰胺1份、硬脂酸钙0.5份、抗氧剂0.5份。
所述的竹粉与短竹原纤维经过表面处理，其步骤如下：先将竹粉与短竹原纤维在60℃下进行真空干燥5小时，除去竹粉与短竹原纤维中存在的水分，然后分别取100份竹粉与短竹原纤维添加到含有100份硅烷偶联剂KH-550无水乙醇溶液中，超声10分钟，加热到50℃搅拌反应2小时，过滤，将得到的滤饼用50份无水乙醇清洗三次，50℃下真空干燥3-4小时，得到硅烷偶联剂KH-550改性竹粉与短竹原纤维，其中硅烷偶联剂KH-550与无水乙醇的重量份数比为10:100。
所述的有机硅树脂的制备步骤如下：将30份四乙氧基硅烷，10份甲基苯基二乙氧基硅烷，5份甲基三甲氧基硅烷，2份六甲基二硅氧烷, 3份1,3-二乙烯基1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷以及10份水加入反应釜中搅拌均匀，然后再加入4份37%浓盐酸，升温至40℃，反应3小时，反应结束后，加入100份甲苯萃取，水洗至中性，然后蒸除溶剂，80℃真空干燥8小时，得到有机硅树脂。
所述的短竹原纤维增强木塑地板通过挤出成型工艺工艺制成，其步骤如下：先按照重量分数称取各个组分置于混料机中混匀，然后在180℃下挤出成型，待挤出物冷却后，切割得到短竹原纤维增强木塑地板。
实施例2
一种短竹原纤维增强木塑地板，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉100份、竹粉50份、短竹原纤维30份、有机硅树脂30份、钛白粉15份、气相法白炭黑30份、石蜡油5份、偶氮二甲酰胺2.5份、硬脂酸钙2份、抗氧剂2份。
所述的竹粉与短竹原纤维经过表面处理，其步骤如下：先将竹粉与短竹原纤维在75℃下进行真空干燥8小时，除去竹粉与短竹原纤维中存在的水分，然后分别取100份竹粉与短竹原纤维添加到含有100份硅烷偶联剂KH-570无水乙醇溶液中，超声20分钟，加热到50℃搅拌反应3小时，过滤，将得到的滤饼用50份无水乙醇清洗三次， 60℃下真空干燥4小时，得到硅烷偶联剂KH-570改性竹粉与短竹原纤维，其中硅烷偶联剂KH-570与无水乙醇的重量份数比为15:100。
所述的有机硅树脂的制备步骤如下：将50份四乙氧基硅烷， 20份甲基苯基二乙氧基硅烷，10份甲基三甲氧基硅烷， 3份六甲基二硅氧烷, 6份1,3-二乙烯基1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷以及15份水加入反应釜中搅拌均匀，然后再加入6份37%浓盐酸，升温至40℃，反应3小时，反应结束后，加入100份甲苯萃取，水洗至中性，然后蒸除溶剂，80℃真空干燥8小时，得到有机硅树脂。
所述的短竹原纤维增强木塑地板通过挤出成型工艺工艺制成，其步骤如下：先按照重量分数称取各个组分置于混料机中混匀，然后在185℃下挤出成型，待挤出物冷却后，切割得到短竹原纤维增强木塑地板。
实施例3
一种短竹原纤维增强木塑地板，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉90份、竹粉45份、短竹原纤维25份、有机硅树脂15份、钛白粉5份、气相法白炭黑20份、石蜡油2份、偶氮二甲酰胺1份、硬脂酸钙0.5份、抗氧剂0.5份。
所述的竹粉与短竹原纤维经过表面处理，其步骤如下：先将竹粉与短竹原纤维在65℃下进行真空干燥6小时，除去竹粉与短竹原纤维中存在的水分，然后分别取100份竹粉与短竹原纤维添加到含有100份硅烷偶联剂KH-590无水乙醇溶液中，超声10分钟，加热到50℃搅拌反应2小时，过滤，将得到的滤饼用50份无水乙醇清洗三次，55℃下真空干燥3小时，得到硅烷偶联剂KH-590改性竹粉与短竹原纤维，其中硅烷偶联剂KH-590与无水乙醇的重量份数比为15:100。
所述的有机硅树脂的制备步骤如下：将40四乙氧基硅烷，15份甲基苯基二乙氧基硅烷，8份甲基三甲氧基硅烷，2份六甲基二硅氧烷, 6份1,3-二乙烯基1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷以及15份水加入反应釜中搅拌均匀，然后再加入4份37%浓盐酸，升温至40℃，反应3小时，反应结束后，加入100份甲苯萃取，水洗至中性，然后蒸除溶剂，80℃真空干燥8小时，得到有机硅树脂。
所述的短竹原纤维增强木塑地板通过挤出成型工艺工艺制成，其步骤如下：先按照重量分数称取各个组分置于混料机中混匀，然后在185℃下挤出成型，待挤出物冷却后，切割得到短竹原纤维增强木塑地板。
实施例4
一种短竹原纤维增强木塑地板，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉100份、竹粉50份、短竹原纤维30份、有机硅树脂25份、钛白粉12份、气相法白炭黑25份、石蜡油5份、偶氮二甲酰胺2份、硬脂酸钙2份、抗氧剂1.5份。
所述的竹粉与短竹原纤维经过表面处理，其步骤如下：先将竹粉与短竹原纤维在70℃下进行真空干燥7小时，除去竹粉与短竹原纤维中存在的水分，然后分别取100份竹粉与短竹原纤维添加到含有100份硅烷偶联剂KH-792无水乙醇溶液中，超声15分钟，加热到50℃搅拌反应3小时，过滤，将得到的滤饼用50份无水乙醇清洗三次，60℃下真空干燥3-4小时，得到硅烷偶联剂改性竹粉与短竹原纤维，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的重量份数比为12:100。
所述的有机硅树脂的制备步骤如下：将45份四乙氧基硅烷，18份甲基苯基二乙氧基硅烷，5份甲基三甲氧基硅烷，3份六甲基二硅氧烷, 6份1,3-二乙烯基1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷以及12份水加入反应釜中搅拌均匀，然后再加入5份37%浓盐酸，升温至40℃，反应3小时，反应结束后，加入100份甲苯萃取，水洗至中性，然后蒸除溶剂，80℃真空干燥8小时，得到有机硅树脂。
所述的短竹原纤维增强木塑地板通过挤出成型工艺工艺制成，其步骤如下：先按照重量分数称取各个组分置于混料机中混匀，然后在183℃下挤出成型，待挤出物冷却后，切割得到短竹原纤维增强木塑地板。
实施例5
一种短竹原纤维增强木塑地板，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉95份、竹粉48份、短竹原纤维26份、有机硅树脂20份、钛白粉6份、气相法白炭黑20份、石蜡油5份、偶氮二甲酰胺1份、硬脂酸钙1份、抗氧剂1份。
所述的竹粉与短竹原纤维经过表面处理，其步骤如下：先将竹粉与短竹原纤维在75℃下进行真空干燥5小时，除去竹粉与短竹原纤维中存在的水分，然后分别取100份竹粉与短竹原纤维添加到含有100份硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-590的无水乙醇溶液中，超声15分钟，加热到50℃搅拌反应2小时，过滤，将得到的滤饼用50份无水乙醇清洗三次，50℃下真空干燥3小时，得到硅烷偶联剂改性竹粉与短竹原纤维，其中硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-590与无水乙醇的重量份数比为5:10:100。
所述的有机硅树脂的制备步骤如下：将40份四乙氧基硅烷，15份甲基苯基二乙氧基硅烷，8份甲基三甲氧基硅烷，3份六甲基二硅氧烷, 6份1,3-二乙烯基1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷以及15份水加入反应釜中搅拌均匀，然后再加入4份37%浓盐酸，升温至40℃，反应3小时，反应结束后，加入100份甲苯萃取，水洗至中性，然后蒸除溶剂，80℃真空干燥8小时，得到有机硅树脂。
所述的短竹原纤维增强木塑地板通过挤出成型工艺工艺制成，其步骤如下：先按照重量分数称取各个组分置于混料机中混匀，然后在185℃下挤出成型，待挤出物冷却后，切割得到短竹原纤维增强木塑地板。
实施例1-5的力学性能分析
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度（MPa） 41.8 44.6 42.4 43.2 44.3
断裂伸长率（%） 220 288 242 260 265
冲击强度（KJ/m2） 13.3 18.6 15.7 17.2 16.9
维卡软化温度（℃） 98 112 101 108 108

Claims (7)

1.一种短竹原纤维增强木塑地板，其特征是，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉80-100份、竹粉40-50份、短竹原纤维20-30份、有机硅树脂15-30份、钛白粉5-15份、气相法白炭黑20-30份、石蜡油2-5份、偶氮二甲酰胺1-2.5份、硬脂酸钙0.5-2份、抗氧剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的一种短竹原纤维增强木塑地板，其特征是，所述的短竹原纤维增强木塑地板按照重量份数计包括以下组分：聚氯乙烯粉90-100份、竹粉45-50份、短竹原纤维25-30份、有机硅树脂15-25份、钛白粉5-12份、气相法白炭黑20-25份、石蜡油2-5份、偶氮二甲酰胺1-2份、硬脂酸钙0.5-2份、抗氧剂0.5-1.5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种短竹原纤维增强木塑地板，其特征是，所述的竹粉与短竹原纤维经过表面处理，其步骤如下：先将竹粉与短竹原纤维在60-75℃下进行真空干燥5-8小时，除去竹粉与短竹原纤维中存在的水分，然后分别取100份竹粉与短竹原纤维添加到含有100份硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，超声5分钟，加热到50℃搅拌反应2-3小时，过滤，将得到的滤饼用50份无水乙醇清洗三次，50-60℃下真空干燥3-4小时，得到硅烷偶联剂改性竹粉与短竹原纤维。
4.根据权利要求3所述的一种短竹原纤维增强木塑地板，其特征是，所述的硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，硅烷偶联剂与无水乙醇的重量份数比为10-15:100。
5.根据权利要求4所述的一种短竹原纤维增强木塑地板，其特征是，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-590或硅烷偶联剂KH-792中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种短竹原纤维增强木塑地板，其特征是，所述的有机硅树脂的制备步骤如下：将30-50份四乙氧基硅烷，10-20份甲基苯基二乙氧基硅烷，5-10份甲基三甲氧基硅烷，2-3份六甲基二硅氧烷, 3-6份1,3-二乙烯基1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷以及10-15份水加入反应釜中搅拌均匀，然后再加入4-6份37%浓盐酸，升温至40℃，反应3小时，反应结束后，加入100份甲苯萃取，水洗至中性，然后蒸除溶剂，80℃真空干燥8小时，得到有机硅树脂。
7.根据权利要求1或2所述的一种短竹原纤维增强木塑地板，其特征是，所述的短竹原纤维增强木塑地板通过挤出成型工艺工艺制成，其步骤如下：先按照重量分数称取各个组分置于混料机中混匀，然后在180-185℃下挤出成型，待挤出物冷却后，切割得到短竹原纤维增强木塑地板。
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