本发明专利技术公开了一种超高性能共挤木塑板材及其制造方法，一种木塑板材包括多条螺纹筋，所述螺纹筋表面设有界面层、所述螺纹筋设有若干垂直于所述螺纹筋轴向的柱栓；所述螺纹筋和所述柱栓包埋在木塑芯层内；所述木塑芯层外设有表层。本发明专利技术一些实例的木塑板材，从化学界面改性及物理咬合增强两个方面来共同改善木塑与螺纹筋的界面强度及稳定性，加上螺纹筋固有的螺纹结构，最大程度上提高了木塑复合材料的性能稳定性及螺纹筋的增强效率。使制备的木塑复合材料性能满足房体支撑构件、建筑楼板、剪力墙及抗拉构件的要求，部分或完全替代钢材在绿色装配式建筑中的应用。在绿色装配式建筑中的应用。在绿色装配式建筑中的应用。
【技术实现步骤摘要】
一种超高性能共挤木塑板材及其制造方法和设备
[0001]本专利技术属于资源再生领域，具体涉及一种超高性能共挤木塑板材及其制造方法和设备。
技术介绍
[0002]木塑复合材料作为一种绿色环保复合材料，主要利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等热塑性聚合物，与一定含量的木、竹、秸秆等木质化的植物纤维材料混合后，再经挤出、模压、注塑等成型方式得到。木塑复合材料近几十年来在国内外迅速发展，被广泛应用于室内装饰、室外园林景观、交通、包装等领域，其中室内外地板约占整个木塑市场份额的75%。
[0003]木塑复合材料一般采用连续纤维通过共挤成型或模压成型，这样可以木塑复合材料一定程度的增强和增韧，但是由于纤维与木塑基体的界面相容性差，导致材料在长期反复的受拉压及抗剪力过程中性能稳定性极差，并不适用于建筑中的楼板、抗拉构件及抗剪力构件。此外，木塑复合材料中还因为存在较多量的热塑性分子，热稳定性相对较差，这也导致其不适合作为承重件使用。
[0004]为了提高木塑复合材料的力学性能，现有技术一般通过在其中添加纤维、纤维网等，这些方法在一定程度上具有增强作用，但是增强的木塑复合材料忽略了木塑与增强体界面结合稳定性的影响，材料在反复受力过程中力学性能下降明显，在建筑上并不适用于受力情况复杂多变的楼板、剪力墙及抗拉构件。增强的效果有限，并不能从根本上提高木塑复合材料的力学性能。同时这些方法相对复杂，制造成本高，限制了其使用。
[0005]木塑复合材料的固有缺陷，导致其无法作为承重件，只能作为装饰面板等对力学性能要求不高的材料使用。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种高强度、高性能稳定性共挤木塑板材及其制造方法和设备。
[0007]本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的第一个方面，提供：一种木塑板材，其包括多条螺纹筋，所述螺纹筋表面设有界面层、所述螺纹筋设有若干垂直于所述螺纹筋轴向的柱栓；所述螺纹筋和所述柱栓包埋在木塑芯层内；所述木塑芯层外设有表层。
[0008]在一些木塑板材的实例中，所述螺纹筋的直径不大于板材厚度的3/5，所述多根螺纹筋的总横截面面积不大于板材横截面积的1/2，所述柱栓的直径不大于所述螺纹筋直径的2/3，所述柱栓的镶嵌间距大于两倍的柱栓直径。
[0009]在一些木塑板材的实例中，所述螺纹筋由连续纤维增强热固性树脂复合材料制成。
[0010]在一些木塑板材的实例中，所述柱栓由工程塑料制成。
[0011]在一些木塑板材的实例中，所述工程塑料可以耐受不低于200℃的高温，其弯曲强度大于60 MPa，弯曲模量大于4 GPa。
[0012]在一些木塑板材的实例中，所述工程塑料选自聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、液晶聚合物和氟树脂中的至少一种。
[0013]在一些木塑板材的实例中，所述连续纤维为玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维、竹纤维、麻纤维中的至少一种。
[0014]在一些木塑板材的实例中，所述热固性树脂选自环氧树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂中的至少一种。
[0015]本专利技术的第二个方面，提供：一种共挤木塑板材的制造方法，所述木塑板材如本专利技术第一个方面所述，包括如下步骤：对螺纹筋表面进行活化处理，之后共齐包覆界面层，冷却得到表面光滑、直径均匀的包覆螺纹筋；在螺纹筋上沿挤出方向间隔分布的垂直通孔，在所述通孔内嵌入柱栓；将嵌栓后的螺纹筋导入到共挤模具，使芯层木塑熔体完全包覆所述螺纹筋和柱栓；进一步在芯层木塑包覆表层，冷却定型得到共挤木塑板材。
[0016]在一些制造方法的实例中，所述界面层由马来酸酐接枝热塑性塑料或离子聚合物与助剂组成，所述离子聚合物选自钠离子聚合物、镁离子聚合物、锌离子聚合物中的至少一种，所述马来酸酐接枝热塑性塑料的接枝率为0.3%
‑
0.8%，所述马来酸酐接枝热塑性塑料或离子聚合物的熔融指数在1.2
‑
5.5 g/10min（190℃,2.16 kg）之间，所述助剂选自热稳定剂和润滑剂中的至少一种，且助剂在界面层中的质量占比少于1%。
[0017]在一些制造方法的实例中，在不低于60℃的条件下嵌入柱栓。
[0018]在一些制造方法的实例中，所述表层的原料包括超高分子量聚乙烯、离子聚合物、抗氧剂、紫外吸收剂、紫外稳定剂及纳米级金属氧化物中的至少一种。
[0019]在一些制造方法的实例中，所述共挤木塑板材的最大弯曲强度可达到180 MPa，且弯曲模量达到17 GPa；最大拉伸强度可达到290 MPa，且拉伸模量达到14 GPa；1000小时蠕变恢复率大于98%；以50%极限载荷进行1000次疲劳受力测试后的强度保持率大于95%。
[0020]在一些制造方法的实例中，所述共挤木塑板材用于制作装配式建筑中的房体支撑构件、承重楼板、承重立墙、抗剪力外墙、悬索结构及室内外运动地板等。
[0021]本专利技术的第三个方面，提供：一种共挤木塑板材的制造设备，包括：螺纹筋处理模块、板材共挤模块，所述螺纹筋处理模块包括螺纹筋预处理装置、冲孔装置、嵌栓装置，其中：所述螺纹筋预处理装置包括：等离子体活化器，用于对螺纹筋表面进行活化处理；界面层共挤器，用于在螺纹筋表面包覆界面层；所述冲孔装置包括温控器、冲孔器；所述嵌栓装置包括加热器、探孔器和射栓枪；所述板材共挤模块依次包括螺纹筋定位器、汇流器和冷却定型器，所述汇流器用
于依次将芯层木塑熔体包覆在所述螺纹筋外，将表层包覆在木塑芯层。
[0022]在一些制造设备的实例中，所述界面层共挤器设有料斗和多个注料口，每个注料口都设有进料开关。
[0023]在一些制造设备的实例中，所述冲孔装置由固定在前端的定位块和可随挤出线一起移动的移动块构成，所述移动块由上移动块和下移动块组成，所述上移动块连接有冲孔刀具，所述下移动模块柔性连接在排料槽车上，所述上移动块和下移动块连接在往复驱动器上，所述排料槽车设置在导轨上并配置有往复驱动器。
[0024]在一些制造设备的实例中，所述螺纹筋定位器具有容纳嵌栓螺纹筋的通孔，所述通孔内嵌套有聚四氟乙烯层，通孔外设有隔热层。
[0025]在一些制造设备的实例中，所述排料槽车底部设有废料收集袋。
[0026]在一些制造设备的实例中，往复驱动器为气动式往复驱动器。
[0027]本专利技术的有益效果是：本专利技术一些实例的木塑板材，从化学界面改性及物理咬合增强两个方面来共同改善木塑与螺纹筋的界面强度及稳定性，加上螺纹筋固有的螺纹结构，最大程度上提高了木塑复合材料的性能稳定性及螺纹筋的增强效率。使制备的木塑复合材料性能满足房体支撑构件、建筑楼板、剪力墙及抗拉构件的要求，部分或完全替代钢材在绿色装配式建筑中的应用。
附图说明
[0028]图1是本专利技术一些实例木塑板材纵剖面结构示意图。
[0029]图2是本专利技术一些实例木塑板材横截面结构示意图。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种木塑板材，其特征在于，其包括多条螺纹筋，所述螺纹筋表面设有界面层、所述螺纹筋设有若干垂直于所述螺纹筋轴向的柱栓；所述螺纹筋和所述柱栓包埋在木塑芯层内；所述木塑芯层外设有表层。2.根据权利要求1所述的木塑板材，其特征在于，所述螺纹筋的直径不大于板材厚度的3/5，所述多根螺纹筋的总横截面面积不大于板材横截面积的1/2，所述柱栓的直径不大于所述螺纹筋直径的2/3，所述柱栓的镶嵌间距大于两倍的柱栓直径。3.根据权利要求1或2所述的木塑板材，其特征在于，所述螺纹筋由连续纤维增强热固性树脂复合材料制成；和/或所述柱栓由工程塑料制成；和/或所述界面层为聚烯烃改性材料，其对所述的螺纹筋具有良好的浸润包覆能力，且与所述的木塑芯层均具有良好的界面结合能力。4.根据权利要求2所述的木塑板材，其特征在于，所述连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维、竹纤维、麻纤维中的至少一种；和/或所述工程塑料选自聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、液晶聚合物和氟树脂中的至少一种；或所述工程塑料可以耐受不低于200℃的高温，其弯曲强度大于60 MPa，弯曲模量大于4 GPa；和/或所述热固性树脂选自环氧树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂中的至少一种。5.一种共挤木塑板材的制造方法，所述木塑板材如权利要求1～4任一项所述，包括如下步骤：对螺纹筋表面进行活化处理，之后共齐包覆界面层，冷却得到表面光滑、直径均匀的包覆螺纹筋；在螺纹筋上沿挤出方向间隔分布的垂直通孔，在所述通孔内嵌入柱栓；将嵌栓后的螺纹筋导入到共挤模具，使芯层木塑熔体完全包覆所述螺纹筋和柱栓；进一步在芯层木塑包覆表层，冷却定型得到共挤木塑板材。6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述界面层由马来酸酐接枝热塑性塑料或离子聚合物与助剂组成，所述离子聚合物选自钠离子聚合物、镁离子聚合物、锌离子聚合物中的至少一种，所述马来酸酐接枝热塑性塑料的接枝率为0.3%
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【专利技术属性】
技术研发人员：欧荣贤，唐伟，郝笑龙，王清文，陈磊，李俞谕，刘涛，易欣，孙理超，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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