高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于塑木材料技术领域，具体涉及一种高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料及制备方法。本发明专利技术所提供的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，主要是由以下原料通过挤出造粒、成型得到而成的：木粉、固体羧基丙烯酸树脂、GMA环氧丙烯酸树脂、环氧活性稀释剂、固化剂、聚丙烯树脂、聚甲醛树脂、填料、相容剂、偶联剂。本发明专利技术的有益效果在于，本发明专利技术通过特定的配方及工艺，最终得到硬度高，抗弯、耐冷热循环性能优良的塑木复合材料产品，可以用作支撑件或板材在温差较大的地区长时间使用。本发明专利技术的产品根据GB/T 2411‑2008、GB/T 24508‑2009等标准中的部分方法冷热循环连续做10个循环后再进行性能测试，产品的硬度大，抗弯强度佳、耐冷热循环性能优。

【技术实现步骤摘要】
高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料及其制备方法
本专利技术属于塑木材料
，具体涉及一种高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，还涉及上述塑木材料的制备方法。
技术介绍
随着社会的发展和人民生活质量的提升，塑木材料由于其美观、耐用等优点，在户外的应用越来越普遍，如凉亭的横梁、大跨距的地板等。然而，传统的塑木材料由于使用的是普通的木粉、碳酸钙填料及聚乙烯或聚丙烯塑料，其材质的表面压痕硬度低，抗弯曲性能差，最终制成的塑木复合材料热胀冷缩现象明显，作为受力件如支撑件、长跨距板材时，用于西北地区如甘肃、吐鲁番等导致其经过冬夏的冷热气温变化大以及昼夜温差也较大，较易发生开裂、受力变形等不足，严重影响塑木复合材料在相关地区长时间的应用。关于高硬度复合材料，以下的专利文献作过披露：CN109553948A公开了一种高韧性高硬度复合材料及其制备方法，聚碳酸酯80-90份、聚甲基丙烯酸甲酯20-35份、增强填料15-20份、增韧改性剂15-30份、润滑剂5-8份、相容剂5-10份、偶联剂3-7份；其优点是，能够同时提高PC-PMMA复合材料的韧性及硬度，提高PC-PMMA复合材料的抗冲击性能和拉伸强度，且耐磨性能好，产品表面不易出现划痕，流动性高，容易加工成型，适合用于制备超薄产品，制得的产品表面光滑。但是该产品不含木粉，不是塑木产品，而是全塑产品，全塑产品的抗弯强度及硬度均取决于热塑性塑料自身的强度，抗弯强度及压痕硬度仍稍低，表面易被破坏，且密度过大，同时由于其高韧性，导致冷热循环过程中容易发生热胀冷缩现象，导致复合材料的尺寸稳定性及力学性能在冷热循环后出现明显下降，耐冷热循环性能差；而且其主要使用热塑性的聚碳酸酯塑料，不仅导致原料成本极高，而且制备工艺温度(一般250℃及其以上)及设备条件(混炼机、注塑机)等要求较高，不利于大规模推广使用。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所提到的难题，在提高产品表面压痕硬度方面，本专利技术人首先从选材上着手，选择了高硬度的填料如绿碳化硅或黑碳化硅来代替一般的填料如碳酸钙，起到增强塑木硬度、刚性及耐冷热循环的能力。并且，本专利技术还借助高硬度、耐热性优的固体羧基丙烯酸树脂、多官能度GMA环氧丙烯酸树脂、搭配三官能度的缩水甘油醚型环氧活性稀释剂及固化剂组成的热固性环氧丙烯酸胶黏体系，首先对木粉及填料进行均匀一次交联改性，然后在固化剂参与下与高强度聚丙烯树脂、高硬度塑料聚甲醛树脂粉末在较高的混合温度、时间及双螺杆的剪切挤出作用下进行再次部分固化交联，最后在高温成型(205～215℃)下进行最终固化交联，完成型材的固化定型，经过热固化后的树脂材料的耐冷热时几乎不变形，最终得到高硬度、抗弯、耐冷热循环性能优良的塑木复合材料。为了进一步提高塑木材料的硬度及强度，结合本专利技术适宜的加工工艺，本专利技术使用了高硬度的聚甲醛树脂粉末，而且粉末的粒径要控制在100～150目能有利于前期混合造粒和后期加工成型工艺。因为聚甲醛的熔融温度在200℃左右，若颗粒较大，因为聚甲醛的熔点较高，大颗粒的聚甲醛树脂前期在造粒环节分散不均匀，导致最终成型后在塑木型材中分散不均匀，影响塑木材料的性能。本专利技术所提供的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，该塑木材料主要是由以下原料通过挤出造粒、成型得到而成的：木粉、固体羧基丙烯酸树脂、GMA环氧丙烯酸树脂、环氧活性稀释剂、固化剂、聚丙烯树脂、聚甲醛树脂、填料、相容剂、偶联剂。具体的，上述的各主要原料的重量份数如下：木粉15～28；固体羧基丙烯酸树脂4～9；环氧活性稀释剂7～15；固化剂1～3；GMA环氧丙烯酸树脂4～8；聚丙烯树脂25～45；聚甲醛树脂7～15；填料8～18；相容剂3～8；偶联剂1～3；优选的，木粉20；固体羧基丙烯酸树脂6；环氧活性稀释剂10；固化剂3；GMA环氧丙烯酸树脂6；聚丙烯树脂35；聚甲醛树脂11；填料15；相容剂5；偶联剂2。上述的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，还包括以下重量份数的原料：抗氧剂1～2，紫外线吸收剂1～2；优选的，抗氧剂10760.5～2，紫外线吸收剂UV-3290.5～2。优选的，木粉粒度为50～80目；优选的，固体羧基丙烯酸树脂为AR-514，粒径为30-50目；环氧活性稀释剂为丙三醇三缩水甘油醚或者三羟甲基丙烷三缩水甘油醚；固化剂为间苯二胺或者双氰胺；填料为绿碳化硅或者黑碳化硅，粒度为100-150目；GMA环氧丙烯酸树脂为SA300；聚丙烯树脂为高强度注塑级，牌号M800E；聚甲醛树脂的型号为M90-44，粒度为100-150目；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，型号HD900P偶联剂为N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷，型号为KH-792。上述的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料的制备方法，包括以下的步骤：(1)将GMA环氧丙烯酸树脂、环氧活性稀释剂混合，加热、搅拌至均相，得到液体环氧混合物；(2)将木粉和填料干燥，混合均匀，喷洒(1)中获得的液体环氧混合物，再搅拌混合均匀,获得一次预混料；(3)将一次预混料、固体羧基丙烯酸树脂在室温状态下充分混合，混合均匀后进入平行双螺杆挤出机中交联挤出造粒；获得一次交联粒料；(4)将一次交联粒料、固化剂、聚丙烯树脂、聚甲醛树脂、相容剂、偶联剂、抗氧剂、紫外线吸收剂在加热状态下充分混合，混合均匀后出料至冷混中，降温，获得专用预混料；(5)上述专用预混料加入平行双螺杆挤出机中二次交联挤出造粒；(6)将步骤(5)制得的粒料经过锥形双螺杆木塑型材挤出机挤出；(7)挤出成型的型材经冷却定型、定长切割制得成品高硬度、抗弯、耐冷热循环性能优良塑木复合材料。优选的，(1)中，加热至40～60℃，搅拌0.5～1h。(2)中，将木粉和填料干燥至其含水量低于4％；两者混合的时间为0.5～1.5h；优选的，木粉和填料混合均匀后，继续混合，此时均匀喷洒(1)中获得的液体环氧混合物，在1～2h内喷洒完毕，再室温搅拌混合1h。(3)中，将一次预混料、固体羧基丙烯酸树脂充分混合0.5～1h，混合均匀后进入平行双螺杆挤出机进行交联挤出得到一次交联粒料。(3)中，一次交联挤出造粒的工艺条件为：机筒温度为150～160℃，螺杆转速为100～150rpm；(4)中，将一次交联粒料、固化剂、聚丙烯树脂、聚甲醛树脂、相容剂、偶联剂、抗氧剂、紫外线吸收剂在140～150℃充分混合0.5～1h，混合均匀后出料至冷混中，降温至60℃出料；(5)中，二次交联挤出造粒的工艺条件为：机筒温度为180～200℃，螺杆转速为200～300rpm；优选的，(6)中，锥形双螺杆木塑型材挤出机挤出成型的工艺条件为：机筒温度为205～215℃，螺杆转速为10～30rpm。上述的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料的制备方法，包括以下的步骤：(1)将GMA环氧丙烯酸树脂、环氧活性稀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，其特征在于，所述的塑木材料主要是由以下原料通过挤出造粒、成型得到而成的：木粉、固体羧基丙烯酸树脂、GMA环氧丙烯酸树脂、环氧活性稀释剂、固化剂、聚丙烯树脂、聚甲醛树脂、填料、相容剂、偶联剂。/n

【技术特征摘要】
1.高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，其特征在于，所述的塑木材料主要是由以下原料通过挤出造粒、成型得到而成的：木粉、固体羧基丙烯酸树脂、GMA环氧丙烯酸树脂、环氧活性稀释剂、固化剂、聚丙烯树脂、聚甲醛树脂、填料、相容剂、偶联剂。


2.如权利要求1所述的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，其特征在于，各主要原料的重量份数如下：
木粉15～28；固体羧基丙烯酸树脂4～9；环氧活性稀释剂7～15；固化剂1～3；GMA环氧丙烯酸树脂4～8；聚丙烯树脂25～45；聚甲醛树脂7～15；填料8～18；相容剂3～8；偶联剂1～3；
优选的，木粉20；固体羧基丙烯酸树脂6；环氧活性稀释剂10；固化剂3；GMA环氧丙烯酸树脂6；聚丙烯树脂35；聚甲醛树脂11；填料15；相容剂5；偶联剂2。


3.如权利要求1所述的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，其特征在于，还包括以下重量份数的原料：抗氧剂1～2，紫外线吸收剂1～2；
优选的，抗氧剂10760.5～2，紫外线吸收剂UV-3290.5～2。


4.如权利要求1所述的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料，其特征在于，
木粉粒度为50～80目；
优选的，固体羧基丙烯酸树脂为AR-514，粒径为30-50目；
环氧活性稀释剂为丙三醇三缩水甘油醚或者三羟甲基丙烷三缩水甘油醚；
固化剂为间苯二胺或者双氰胺；
填料为绿碳化硅或者黑碳化硅，粒度为100-150目；
GMA环氧丙烯酸树脂为SA300；
聚丙烯树脂为高强度注塑级，牌号M800E；
聚甲醛树脂的型号为M90-44，粒度为100-150目；
相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，型号HD900P
偶联剂为N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷，型号为KH-792。


5.如权利要求1所述的高硬度、抗弯、耐冷热循环性优的塑木材料的制备方法，包括以下的步骤：
(1)将GMA环氧丙烯酸树脂、环氧活性稀释剂混合，加热、搅拌至均匀相，得到液体环氧混合物；
(2)将木粉和填料干燥，混合均匀，喷洒(1)中获得的液体环氧混合物，再搅拌混合均匀,获得一次预混料；
(3)将一次预混料、固体羧基丙烯酸树脂在室温状态下充分混合，混合均匀后进入平行双螺杆挤出机中交联挤出造粒；获得一次交联粒料；
(4)将一次交联粒料、固化剂、聚丙烯树脂、聚甲醛树脂、相容剂、偶联剂、抗氧剂、紫外线吸收剂在加热状态下充分混合，混合均匀后出料至冷混中，降温，获得专用预混料；
(5)上述专用预混料加入平行双螺杆挤出机中二次交联挤出造粒；
(6)将步骤(5)制得的粒料经过锥形双螺杆木塑型材挤出机挤出；
(7)挤出成型的型材经冷却定型、定长切割制得成品高硬度、抗弯、耐冷热循环性能优良塑木复合材料。


6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶强，姚俊，黄永勇，张菲菲，阮敏婷，
申请(专利权)人：黄山华塑新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34