一种胶合夹芯结构木塑复合材料、制品及其制造方法技术

一种胶合夹芯结构木塑复合材料、制品及其制造方法，本发明专利技术涉及木塑复合材料，具体涉及一种夹芯结构木塑复合材料，本发明专利技术要解决现有聚烯烃基木塑复合材料作为板材使用时，无法同时进行增强增韧、综合力学性能差，且材料密度大成本高，以及回收的废旧塑料难以再利用的问题。本发明专利技术包括改性热塑性聚合物芯层材料、上表层木塑材料及下表层木塑材料，采用胶合或胶合‑热压复合的方式获得具有夹芯结构的木塑复合板材；本发明专利技术解决了木塑复合材料综合力学性能差、密度高、成本高的问题。本发明专利技术还提供了一种胶合夹芯结构木塑复合材料的制备方法及一种胶合夹芯结构木塑复合材料制品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料加工领域，具体涉及一种胶合夹芯结构木塑复合材料及以该胶合夹芯结构木塑复合材料制造的制品，本专利技术还涉及一种胶合夹芯结构木塑复合材料的制造方法。
技术介绍
木塑复合材料(WPC)是一种新型环保材料。具有原料来源广、价格便宜、尺寸稳定性好、耐热性能较好、可重复加工和循环利用的特点。被广泛应用于建筑、物流、装饰、家具、园林等领域。木塑复合材料的发展，不仅有利于保护森林资源，还可以解决城市中日趋严重的塑料废弃问题，有利于社会和经济的可持续发展。木塑复合材料通过热压、挤出、注塑等方法制备成所需的板材。热压方法可以加工出幅面尺寸较大的板材，由于传热速度不均一等因素的存在，热压制得的板材不均一性会影响力学及其他物理性能；挤出方法可以实现木塑的连续生产，但是制备的木塑材料尺寸有所限制；而注塑对木塑熔体的流动性要求较高。传统方法制得的木塑板材，存在冲击韧性低，易粉碎等缺点，增加木粉含量，强度和模量会一定程度上先增加后急剧下降，而且韧性降低更加明显，降低木粉含量，冲击韧性会一定程度得到改善，强度和模量则达不到要求。因此木塑板材中冲击韧性和强度模量的矛盾问题是木塑行业亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中存在的一系列问题，进而提出一种胶合夹芯结构木塑复合材料及其制造方法，该胶合夹芯结构木塑复合材料包括木塑复合材料层，所述木塑复合材料层至少包括上表层木塑材料层和下表层木塑材料层，所述上表层木塑材料层和下表层木塑材料层之间还具有芯层材料层，通过胶合或胶合-热压复合的方式，所述芯层材料层与所述上表层木塑材料层和下表层木塑材料层形成胶合夹芯结构，所述芯层材料层为柔性高分子材料制得，并构成所述胶合夹芯结构的柔性插层；所述的芯层材料层是以改性热塑性聚合物制得的，所述改性热塑性聚合物由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物经改性加工制得，所述改性加工为添加相容剂改性加工、马来酸酐接枝改性加工、芯层表面等离子体处理改性加工中的一种或几种的组合。本专利技术的有益效果是：众所周知玻璃易碎，但夹层防弹玻璃或车窗玻璃却不怕，这是因为在这些层状化“复合材料”的设计里，在两张薄玻璃层之间设置了一层柔性高分子的插层，并保证两者之间良好黏结，这样在弹击或撞击事件发生时，夹层玻璃一般不会发生粉碎性、穿透性的灾难性破坏；本专利技术通过采用一种简单有效的夹芯结构，把柔性高分子塑料作为芯层，制备具有夹芯结构的木塑复合板材，本专利技术提出的一种胶合夹芯结构木塑复合材料综合力学性能，尤其冲击韧性明显改善，且降低板材的密度，使木塑板材在模板领域尤其建筑模板中的应用更为适宜，本专利技术提供了一种提高木塑复合材料性能的方法；与不含胶合夹芯结构的木塑复合材料相比本专利技术弯曲强度提高10％-50％，弯曲模量提高5％-50％，冲击强度提高20-80％，使得木塑复合材料力学同时实现了增强增韧改性。进一步，所述的改性热塑性聚合物由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物与相容剂按照一定比例进行混合再经热压、注塑或挤出方式加工获得，所述的改性热塑性聚合物为新料或回收料；所述的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物。一种胶合夹芯结构木塑复合材料的制造方法，按以下步骤进行：S1、制备芯层材料层：先将柔性高分子材料通过热压、注塑或挤出方式加工成具有一定厚度的芯层材料层；S2、制备表层材料层：将热塑性聚合物、木质纤维原料、相容剂、润滑剂按一定比例混合，经热压、注塑或挤出方式制备出具有一定厚度的上表层材料层和下表层材料层；S3、施胶组坯：将步骤S1制备的芯层材料层的上下表面的至少一面涂覆适量的胶黏剂，按照下表层木塑材料层、芯层材料层、上表层木塑材料层的顺序铺装，获得板坯；S4、施压胶合：将铺装完成的坯板置入压机中，在一定温度和压力下进行胶合，制得胶合夹芯结构木塑材料。进一步，步骤S1所述的芯层材料层厚度为0.3-10mm；步骤S2中上表层材料层的厚度为0.5-50mm，下表层材料层的厚度为0.5-50mm；步骤S1和S2所述的挤出方式，挤出机为单螺杆或双螺杆，挤出温度为140-200℃，口模温度为140-200℃；步骤S1和S2所述的热压加工，温度为120-200℃，压力为0.5-15MPa，预压时间为0.5-20min，热压时间为0.5-15min；步骤S1和S2所述的挤出加工，挤出温度为140-200℃，口模温度为140-200℃；步骤S1和S2所述的注塑加工，注塑机料筒温度为160-240℃，喷嘴温度为160-240℃，注射压力为30-60MPa。进一步，一种胶合夹芯结构木塑复合材料的制造方法，步骤S3中所述胶黏剂为热塑性胶黏剂、热固性胶黏剂、合成橡胶型胶黏剂以及橡胶树脂型胶黏剂中的一种或多种的组合；所述热塑性胶黏剂为纤维素酯、烯类聚合物、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中一种或者几种的混合物；所述热固性胶黏剂为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、环氧-聚酰胺中一种或者几种的混合物；所述合成橡胶型为氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁钠橡胶、异戊橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯弹性体、硅橡胶中一种或者几种的混合物；所述橡胶树脂型为酚醛-丁腈胶、酚醛-氯丁胶、酚醛-聚氨酯胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚硫胶中一种或几种的混合物。进一步，步骤S1中所述柔性高分子材料为改性热塑性聚合物，所述改性热塑性聚合物由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或其中几种的混合物经改性加工制得；所述步骤S2中所述热塑性聚合物由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或其中几种的混合物加工制得；所述步骤S2中的木质纤维原料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉、甘蔗渣中的一种或者其中几种的混合物；所述的农作物秸秆粉为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、棉秆或稻草秸秆；所述步骤S2中的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物；所述步骤S2中的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐和乙烯丙烯酸共聚金属盐中的一种或者其中几种的混合物。进一步，所述热塑性聚合物为回收料，来自回收农膜、包装膜、塑料袋、塑料容器、非容器塑料器具中的一种或其中几种的混合物经清洁、注塑、吹塑、压延、胶合或热压中的一种或几种方法加工，并经裁剪或粉碎制得粉料或粒料。进一步，步骤S2中上表层木塑材料层和下表层木塑材料层按以下步骤制备：A、称取原料：按质量份数称取20-150份热塑性聚合物、30-250份木质纤维原料、2-10份相容剂、1-10份润滑剂；B、将步骤A称取的原料混合均匀，用挤出机进行造粒，造粒温度为145-220℃，获得木塑粒料；C、以所述木塑粒料制备出具有一定厚度的上表层材料层和下表层材料层。进一步，所述上表层木塑材料层和所述下表层木塑材料层均以多种木质纤维原料制备获得，且均至少具有一个板芯层和两个面层，面层在外，板芯层在内，板芯层被面层夹持包裹，所述板芯层中木质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶合夹芯结构木塑复合材料，包括木塑复合材料层，其特征在于所述木塑复合材料层至少包括上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)，所述上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)之间还具有芯层材料层(2)，通过胶合或胶合‑热压复合的方式，所述芯层材料层(2)与所述上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)形成胶合夹芯结构，所述芯层材料层(2)为柔性高分子材料，并构成所述胶合夹芯结构的柔性插层；所述的芯层材料层(2)为改性热塑性聚合物经热压、注塑或挤出方式加工获得，所述改性热塑性聚合物由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物经改性加工得到；所述改性加工为添加相容剂改性加工、马来酸酐接枝改性加工、芯层表面等离子体处理改性加工中的一种或几种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种胶合夹芯结构木塑复合材料，包括木塑复合材料层，其特征在于所述木塑复合材料层至少包括上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)，所述上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)之间还具有芯层材料层(2)，通过胶合或胶合-热压复合的方式，所述芯层材料层(2)与所述上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)形成胶合夹芯结构，所述芯层材料层(2)为柔性高分子材料，并构成所述胶合夹芯结构的柔性插层；所述的芯层材料层(2)为改性热塑性聚合物经热压、注塑或挤出方式加工获得，所述改性热塑性聚合物由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物经改性加工得到；所述改性加工为添加相容剂改性加工、马来酸酐接枝改性加工、芯层表面等离子体处理改性加工中的一种或几种的组合。2.根据权利要求1所述的一种胶合夹芯结构木塑复合材料，其特征在于改性热塑性聚合物由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物与相容剂按照一定比例进行混合再经热压、注塑或挤出方式加工获得，所述的改性热塑性聚合物为新料或回收料；所述的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的一种胶合夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于按以下步骤进行：S1、制备芯层材料层：先将柔性高分子材料通过热压、注塑或挤出方式加工成具有一定厚度的芯层材料层(2)；S2、制备表层材料层：将改性热塑性聚合物、木质纤维原料、相容剂、润滑剂按一定比例混合，经热压、注塑或挤出方式制备出具有一定厚度的上表层材料层(1)和下表层材料层(3)；S3、施胶组坯：将步骤S1制备的芯层材料层(2)的上下表面的至少一面涂覆适量的胶黏剂，按照下表层木塑材料层(3)、芯层材料层(2)、上表层木塑材料层(1)的顺序铺装，获得板坯；S4、施压胶合：将铺装完成的坯板置入压机中，在一定温度和压力下进行胶合，制得胶合夹芯结构木塑材料。4.根据权利要求3所述的一种胶合夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于步骤S1所述的芯层材料层(2)厚度为0.3-10mm；步骤S2中上表层材料层(1)的厚度为0.5-50mm，下表层材料层(3)的厚度为0.5-50mm；步骤S1和S2所述的挤出方式，挤出机为单螺杆或双螺杆，挤出温度为140-200℃，口模温度为140-200℃；步骤S1和S2所述的热压加工，温度为120-200℃，压力为0.5-15MPa，预压时间为0.5-20min，热压时间为0.5-15min；步骤S1和S2所述的挤出加工，挤出温度为140-200℃，口模温度为140-200℃；步骤S1和S2所述的注塑加工，注塑机料筒温度为160-240℃，喷嘴温度为160-240℃，注射压力为30-60MPa。5.根据权利要求3所述的一种胶合夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于步骤S3中所述胶黏剂为热塑性胶黏剂、热固性胶黏剂、合成橡胶型胶黏剂以及橡胶树脂型胶黏剂中的一种或多种的组合；所述热塑性胶黏剂为纤维素酯、烯类聚合物、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中一种或者几种的混合物；所述热固性胶黏剂为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清文，郝笑龙，周海洋，王海刚，孙理超，欧荣贤，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44