CN110466221A - 一种耐火性木塑材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐火性木塑材料，包括内层和包覆在内层表面的面层，所述面层通过共挤工艺包覆在内层表面，所述内层包括以下重量份原料：PVC树脂粉50‑60、木粉I 52‑58、偶联剂I 3‑5、润滑剂2‑4、无机填充物5‑7、阻燃剂10‑12、光稳定剂I 1‑3；所述面层包括以下重量份原料：PVC树脂粉10‑12、瓷化粉6‑8、纳米碳酸钙6‑8、木粉II 8‑10、光稳定剂II 0.6‑0.8、抗氧剂1‑2、偶联剂II 1‑2、相容剂0.8‑1。通过耐火性的面层包裹内层，降低耐火材料的用量，降低制作成本；提高木塑材料的耐火性能，使得木塑材料加工性能好，耐火性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及木塑材料技术领域，尤其涉及一种耐火性木塑材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料(WPC)是近年来兴起的一类绿色环保材料，这种复合材料是由农林废弃物(如木粉、竹粉、糠粉等植物纤维)和塑料按一定配比进行复合，并添加相应助剂经高温高压制得的，其产品主要用作木材的替代品。与传统的木材相比，木塑复合材料具有不翘曲、不开裂、尺寸稳定性好、易加工、防霉变、不怕虫蛀、耐酸碱、成本低等优点，近年来，木塑复合材料以其绿色环保性和其特有的性能得到了越来越广泛的应用，其产量逐年快速增长。
但是由于木塑复合材料的主要原料为植物纤维与塑料，这两种原料都属于易燃材料，导致木塑复合材料不具备耐火性，有消防安全隐患，这大大限制了其应用范围。因此，近年来，木塑复合材料的耐火研究开始受到人们的重视。目前通过在木塑复合材料中添加阻燃剂来赋予其耐火性，例如，含卤素的阻燃剂和含磷的阻燃剂，所述含卤素的阻燃剂有五溴二苯醚和二溴苯基缩水甘油醚，所述含磷的阻燃剂主要有以聚磷酸铵为基(如Exolit AP)、以有机磷化合物为基(如Exolit OP)或以红磷为基(如Exolit RP)等的含磷阻燃剂，但是，含卤素的阻燃剂阻燃性能较低、产烟量和加入量大、毒性高，含磷的阻燃剂阻燃性能较低。而且上述阻燃剂与塑料及木质纤维材料直接混合来制备木塑复合材料时难以均匀混合。基于此，如何提供一种耐火性木塑材料及其制备方法是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种耐火性木塑材料及其制备方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种耐火性木塑材料，包括内层和包覆在内层表面的面层，所述面层通过共挤工艺包覆在内层表面，
所述内层包括以下重量份原料：PVC树脂粉50-60、木粉I 52-58、偶联剂I 3-5、润滑剂2-4、无机填充物5-7、阻燃剂10-12、光稳定剂I 1-3；
所述面层包括以下重量份原料：PVC树脂粉10-12、瓷化粉6-8、纳米碳酸钙6-8、木粉II 8-10、光稳定剂II 0.6-0.8、抗氧剂1-2、偶联剂II 1-2、相容剂0.8-1。
优选的，所述木粉I为白松、红松、杨木、椴木、桐木的锯末、碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、稻麦壳粉、豆类、玉米淀粉、棉花果壳、坚果硬壳、椰壳中的一种或几种的混合；所述木粉II为白松、红松、杨木、椴木、桐木的锯末、碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、稻麦壳粉、豆类、玉米淀粉、棉花果壳、坚果硬壳、椰壳中的一种或几种的混合。
优选的，所述偶联剂I为固体铝酸酯类或钛酸酯类；所述偶联剂II为固体铝酸酯类或钛酸酯类；所述润滑剂为硬脂酸、PE蜡或硬脂酸钙中的一种或几种的混合；所述无机填充物为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土的一种或几种的混合；所述阻燃剂为氯化石蜡、八溴醚、三氧化二锑、磷酸三(2-氯乙基)酯或多聚磷酸铵中的一种；所述光稳定剂I为金红石型钛白粉或紫外线吸收剂中的一种或两种的混合；所述光稳定剂II为金红石型钛白粉或紫外线吸收剂中的一种或两种的混合；所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂264、亚磷酸三酯和亚磷酸三苯酯中的一种或几种的混合；所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种的混合。
优选的，所述瓷化粉为三氧化二铝、三氧化二硼、二氧化硅、氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化钙、氧化镁、氧化秘、氧化锆中的一种或几种的混合。
一种耐火木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将内层原料加入高速混合机中，混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中，在温度165～175℃、转速75～95r/min下进行混炼、挤出、造粒、冷却，得到内层料粒子；
(2)将面层原料加入高速混合机中，混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中，在温度185～195℃、转速75～95r/min下进行混炼、挤出、造粒、冷却，得到面层料粒子；
(3)将内层料粒子加入双螺杆挤出机中，在温度为185～195℃条件下熔融挤出至共挤模具流道中；将面层料粒子加入双螺杆挤出机中，在温度为190～200℃条件下熔融挤出至共挤模具流道中；熔融后的内层料与面层料在双层共挤模具中汇合，使面层包覆在内层表面，然后进入定型模中定型，最后进入冷却水槽中冷却。
本发明的优点在于：通过耐火性的面层包裹内层，内层材料成分和含量不受影响，在不改变木塑材料优良性能的前提下，降低耐火材料的用量，降低制作成本；面层中添加瓷化粉对面层进行陶瓷化，经过高温或火焰燃烧，可形成坚硬的陶瓷外壳覆盖在木塑材料上，因而可提高耐火等级；同时，面层中添加纳米碳酸钙，利用其表面亲油疏水性能，弥补瓷化粉的加入导致面层加工性能差的问题，改善材料流变性能和加工性能，同时，还可进一步提高木塑材料的耐火性能，使得木塑材料加工性能好，耐火性能优异。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种耐火性木塑材料，包括内层和包覆在内层表面的面层，所述面层通过共挤工艺包覆在内层表面，
所述内层包括以下重量份原料：PVC树脂粉50、木粉I 52、偶联剂I 3、润滑剂2、无机填充物5、阻燃剂10、光稳定剂I 1；
所述面层包括以下重量份原料：PVC树脂粉10、瓷化粉6、纳米碳酸钙6、木粉II 8、光稳定剂II 0.6、抗氧剂1、偶联剂II 1、相容剂0.8。
实施例2，一种耐火性木塑材料，包括内层和包覆在内层表面的面层，所述面层通过共挤工艺包覆在内层表面，
所述内层包括以下重量份原料：PVC树脂粉55、木粉I 55、偶联剂I 4、润滑剂3、无机填充物6、阻燃剂11、光稳定剂I 2；
所述面层包括以下重量份原料：PVC树脂粉11、瓷化粉7、纳米碳酸钙7、木粉II 9、光稳定剂II 0.7、抗氧剂2、偶联剂II 1、相容剂0.9。
实施例3，一种耐火性木塑材料，包括内层和包覆在内层表面的面层，所述面层通过共挤工艺包覆在内层表面，
所述内层包括以下重量份原料：PVC树脂粉60、木粉I 58、偶联剂I 5、润滑剂4、无机填充物7、阻燃剂12、光稳定剂I 3；
所述面层包括以下重量份原料：PVC树脂粉12、瓷化粉8、纳米碳酸钙8、木粉II 10、光稳定剂II 0.8、抗氧剂2、偶联剂II 2、相容剂1。
实施例4，一种耐火性木塑材料，包括内层和包覆在内层表面的面层，所述面层通过共挤工艺包覆在内层表面，
所述内层包括以下重量份原料：PVC树脂粉55、木粉I 55、偶联剂I 4、润滑剂3、无机填充物6、阻燃剂11、光稳定剂I 2；
所述面层包括以下重量份原料：PVC树脂粉11、纳米碳酸钙7、木粉II 9、光稳定剂II 0.7、抗氧剂1、偶联剂II 2、相容剂0.9。
实施例5，一种耐火性木塑材料，包括内层和包覆在内层表面的面层，所述面层通过共挤工艺包覆在内层表面，
所述内层包括以下重量份原料：PVC树脂粉55、木粉I 55、偶联剂I 4、润滑剂3、无机填充物6、阻燃剂11、光稳定剂I 2；
所述面层包括以下重量份原料：PVC树脂粉11、瓷化粉7、木粉II 9、光稳定剂II0.7、抗氧剂1、偶联剂II 2、相容剂0.9。
上述各个实施例中，所述木粉I为白松、红松、杨木、椴木、桐木的锯末、碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、稻麦壳粉、豆类、玉米淀粉、棉花果壳、坚果硬壳、椰壳中的一种或几种的混合；所述木粉II为白松、红松、杨木、椴木、桐木的锯末、碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、稻麦壳粉、豆类、玉米淀粉、棉花果壳、坚果硬壳、椰壳中的一种或几种的混合；所述偶联剂I为固体铝酸酯类或钛酸酯类；所述偶联剂II为固体铝酸酯类或钛酸酯类；所述润滑剂为硬脂酸、PE蜡或硬脂酸钙中的一种或几种的混合；所述无机填充物为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土的一种或几种的混合；所述阻燃剂为氯化石蜡、八溴醚、三氧化二锑、磷酸三(2-氯乙基)酯或多聚磷酸铵中的一种；所述光稳定剂I为金红石型钛白粉或紫外线吸收剂中的一种或两种的混合；所述光稳定剂II为金红石型钛白粉或紫外线吸收剂中的一种或两种的混合；所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂264、亚磷酸三酯和亚磷酸三苯酯中的一种或几种的混合；所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种的混合；所述瓷化粉为三氧化二铝、三氧化二硼、二氧化硅、氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化钙、氧化镁、氧化秘、氧化锆中的一种或几种的混合。
一种耐火木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将内层原料加入高速混合机中，混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中，在温度170℃、转速85r/min下进行混炼、挤出、造粒、冷却，得到内层料粒子；
(2)将面层原料加入高速混合机中，混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中，在温度190℃、转速85r/min下进行混炼、挤出、造粒、冷却，得到面层料粒子；
(3)将内层料粒子加入双螺杆挤出机中，在温度为190℃条件下熔融挤出至共挤模具流道中；将面层料粒子加入双螺杆挤出机中，在温度为195℃条件下熔融挤出至共挤模具流道中；熔融后的内层料与面层料在双层共挤模具中汇合，使面层包覆在内层表面，然后进入定型模中定型，最后进入冷却水槽中冷却。
通过耐火性的面层包裹内层，内层材料成分和含量不受影响，在不改变木塑材料优良性能的前提下，降低耐火材料的用量，降低制作成本；面层中添加瓷化粉对面层进行陶瓷化，经过高温或火焰燃烧，可形成坚硬的陶瓷外壳覆盖在木塑材料上，因而可提高耐火等级；同时，面层中添加纳米碳酸钙，利用其表面亲油疏水性能，弥补瓷化粉的加入导致面层加工性能差的问题，改善材料流变性能和加工性能，同时，还可进一步提高木塑材料的耐火性能，使得木塑材料加工性能好，耐火性能优异。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种耐火性木塑材料，包括内层和包覆在内层表面的面层，所述面层通过共挤工艺包覆在内层表面，其特征在于：
所述内层包括以下重量份原料：PVC树脂粉50-60、木粉I 52-58、偶联剂I 3-5、润滑剂2-4、无机填充物5-7、阻燃剂10-12、光稳定剂I1-3；
所述面层包括以下重量份原料：PVC树脂粉10-12、瓷化粉6-8、纳米碳酸钙6-8、木粉II8-10、光稳定剂II 0.6-0.8、抗氧剂1-2、偶联剂II 1-2、相容剂0.8-1。
2.根据权利要求1所述的一种耐火性木塑材料，其特征在于：所述木粉I为白松、红松、杨木、椴木、桐木的锯末、碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、稻麦壳粉、豆类、玉米淀粉、棉花果壳、坚果硬壳、椰壳中的一种或几种的混合；所述木粉II为白松、红松、杨木、椴木、桐木的锯末、碎屑、竹屑、农作物秸秆粉、稻麦壳粉、豆类、玉米淀粉、棉花果壳、坚果硬壳、椰壳中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种耐火性木塑材料，其特征在于：所述偶联剂I为固体铝酸酯类或钛酸酯类；所述偶联剂II为固体铝酸酯类或钛酸酯类；所述润滑剂为硬脂酸、PE蜡或硬脂酸钙中的一种或几种的混合；所述无机填充物为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土的一种或几种的混合；所述阻燃剂为氯化石蜡、八溴醚、三氧化二锑、磷酸三(2-氯乙基)酯或多聚磷酸铵中的一种；所述光稳定剂I为金红石型钛白粉或紫外线吸收剂中的一种或两种的混合；所述光稳定剂II为金红石型钛白粉或紫外线吸收剂中的一种或两种的混合；所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂264、亚磷酸三酯和亚磷酸三苯酯中的一种或几种的混合；所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种的混合。
4.根据权利要求1所述的一种耐火性木塑材料，其特征在于：所述瓷化粉为三氧化二铝、三氧化二硼、二氧化硅、氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化钙、氧化镁、氧化秘、氧化锆中的一种或几种的混合。
5.一种耐火木塑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将内层原料加入高速混合机中，混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中，在温度165～175℃、转速75～95r/min下进行混炼、挤出、造粒、冷却，得到内层料粒子；
(2)将面层原料加入高速混合机中，混合均匀后加入平行双螺杆挤出机中，在温度185～195℃、转速75～95r/min下进行混炼、挤出、造粒、冷却，得到面层料粒子；
(3)将内层料粒子加入双螺杆挤出机中，在温度为185～195℃条件下熔融挤出至共挤模具流道中；将面层料粒子加入双螺杆挤出机中，在温度为190～200℃条件下熔融挤出至共挤模具流道中；熔融后的内层料与面层料在双层共挤模具中汇合，使面层包覆在内层表面，然后进入定型模中定型，最后进入冷却水槽中冷却。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191119 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |