CN102336977B - 一种全塑仿木材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种全塑仿木材料及其制备方法，涉及一种仿木材料及其制备方法。全塑仿木材料的组成及按质量比为聚苯乙烯100，高抗冲聚苯乙烯20～40，树脂10～15，无机填充材料2～5，着色剂0.5～2，助剂1.5～3。将助剂与着色剂混合得混合料A；将树脂和无机填充材料干燥；将聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、树脂和混合料A与无机填充材料混合得混合料B；将混合料B造粒，然后将所得的粒料加工成型，得全塑仿木材料。与传统仿木材料相比，全塑仿木材料不含木质成分、不含重金属，防水防潮、防虫防腐且低碳环保。经注塑或挤出成型后无须抛光即可使用，且制品可100％回收，循环使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿木材料及其制备方法，尤其是涉及一种以塑料为主要原材料的全塑仿木材料及其制备方法。
背景技术
仿木材料是指一类具有与木质材料外观、质感乃至物理力学强度、机械加工性能相近的的材料，在家居，园林建设、物流等部分领域可代替传统木质材料。
传统仿木材料主要包括钢筋混凝土表面仿木材料、仿木钢管材料、木塑材料等，如黄半耕(参见中国专利CN 1559770A)发明了一种建筑用仿木预制构件的制作方法，是先对木材进行形状加工，灼烧处理，再以木材为胚做模而后浇注混凝土，脱模后可制得一种具有表面木纹的无机混凝土仿木预制件。王日春等(参见中国专利CN 101138857A)公开了一种木塑板材生产工艺及设备，方法是对再生塑料PE及锯末或秸秆进行表面处理后，混炼挤出，压力定形后制得仿木制品。尹以高等(塑木复合材料的研究和应用，合成材料老化及应用[J]，2003，2：15-24)以PP为树脂基质与木粉共混挤出制备PP/木粉复合仿木材料，并对其加工工艺及力学性能进行了研究。上述仿木材料制备过程都不同程度地用到木质原料。钢筋混凝土仿木材料多需原木材料做模具以获得表面木质纹理，且生产成本高，此类仿木制品在外观上接近木制品，拥有无机金属材料性能而非木质品性能，多用于大中型仿古建筑。传统木塑材料则需要添加大于或等于50％以上的木质材料，制品易吸潮，防水性能有待改进；为实现仿木纹效果，一般需要在成型后进行表面修饰处理，工序相对繁琐。而完全由高分子树脂为基质制备的可完全回收，循环使用的仿木材料制备技术少有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以聚苯乙烯树脂为基质的全塑仿木材料及其制备方法。
所述全塑仿木材料的组成及按质量比为：聚苯乙烯(PS)100，高抗冲聚苯乙烯(HIPS)20～40，树脂10～15，无机填充材料2～5，着色剂0.5～2，助剂1.5～3。
所述树脂可选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等中的至少一种。
所述无机填充材料可选自CaCO3纳米颗粒和SiO2纳米颗粒，或CaCO3纳米颗粒和SiC纳米颗粒，或CaCO3纳米颗粒和BaSO4纳米颗粒；按质量比，CaCO3纳米颗粒∶SiO2可为(1～2)∶(1～3)，CaCO3纳米颗粒∶SiC可为(1～2)∶(1～3)，CaCO3纳米颗粒∶BaSO4可为(1～2)∶(1～3)。
所述着色剂可选自无机颜料、有机颜料等中的至少一种，所述无机颜料可选自氧化锌、氧化铁红和炭黑三者的复合颜料，所述有机颜料可选自联苯胺黄、喹吖啶酮紫、永固黄HR等中的至少一种。
所述助剂包括紫外线吸收剂、润滑剂、木香剂和分散剂，按质量比，紫外线吸收剂∶润滑剂∶木香剂∶分散剂可为(0.2～0.5)∶(0.2～0.6)∶(0.4～0.9)∶(0.5～1)；所述紫外线吸收剂可选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)等；所述润滑剂可选自氨基硅油、聚乙烯蜡(AC-6A)、锂复合皂基脂(G72)、硬脂酸锌、硬脂酸钙等中的至少一种；所述木香剂可选自云木木香油、檀木木香油、香樟木香油等中的一种；所述分散剂可选自含端羧基聚丙烯酸丁酯(PBACOOH)低聚物等。
所述全塑仿木材料的制备方法包括以下步骤：
1)将助剂与着色剂混合得混合料A；
2)将树脂和无机填充材料干燥；
在步骤2)中，所述干燥的温度可为70～90℃，干燥的时间可为1～3h。
3)将聚苯乙烯(PS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、树脂和混合料A与无机填充材料混合得混合料B；
4)将混合料B造粒，然后将所得的粒料加工成型，得全塑仿木材料。
在步骤4)中，所述造粒可将混合料B经双螺杆挤出机挤出造粒；所述加工成型可将所得的粒料在挤出机中挤出加工成型，或通过注塑设备注塑成型。
本发明制备的全塑仿木材料与传统仿木材料相比，其优势在于制品完全由高分子树脂基质合成，不存在主料相容性问题，机械强度高；不含木质成分、不含重金属，防水防潮、防虫防腐且低碳环保。其线性膨胀系数低于木材，不龟裂、不反翘；平整性好、不易变形，不褪色。产品加工采用注塑或挤出成型工艺，方便施工，无须抛光即可使用，减少施工作业与费用，且制品可100％回收，循环使用。仿木纹工艺贯穿在加工过程中，无需后续表面处理，工序简单，所涉及的表面仿木纹理技术原理为：基体树脂PS、HIPS与ABS/AS共混后因相容性差异而使熔体粘度不均，从而形成局部流速差，同时原料中不同颜色的着色剂在不同粘度熔体中存在浓度差异，表现出熔体局部颜色差异，由于熔体表面存在切力变稀现象，这种局部颜色差异在制品表面表现更加明显，由此在制品表面形成酷似天然木的木质纹理，挤出或注塑所得制品再经过表面压纹处理，在光发射作用下，形成浮雕面型木质纹理，纹理自然逼真。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将纳米SiCl份，纳米碳酸钙1份，ABS树脂10份混合，在干燥机内于80℃干燥2h，同时将UV-531(紫外线吸收剂)0.2份，聚乙烯蜡/锂复合皂基脂(1∶1)0.2份，檀木木香油0.4份，聚丙烯酸丁酯PBACOOH 0.7份，氧化锌/氧化铁红/炭黑(2∶2∶1)0.5份混合均匀，而后将上述两组混合物与PS100份，HIPS25份混合，将最终混合物于双螺杆挤出机中挤出造粒，最后将所得的粒料在挤出机中挤出加工成型。
将产品进行拉伸强度、弯曲强度，吸水率，热收缩率等性能检测，结果见表1、表2。
实施例2
将纳米BaSO42份，纳米碳酸钙2份，AS/PMMA树脂13份(8∶5)混合，在干燥机内于80℃干燥两h。同时将UV-531(紫外线吸收剂)0.3份，硬脂酸钙/硬脂酸锌/氨基硅油(1∶1∶1)0.6份，云木木香油0.3份，聚丙烯酸丁酯PBACOOH0.7份，联苯胺黄/喹吖啶酮紫(3∶2)1份混合，而后将上述两组混合物与PS100份、HIPS30份混合，将最终混合物于双螺杆挤出机中挤出造粒，最后将所得的粒料通过注塑设备注塑成型。
将产品进行拉伸强度、弯曲强度，吸水率，热收缩率等性能检测，结果见表1和2。
实施例3
将纳米SiO23份，纳米碳酸钙3份，ABS/AS/PMMA树脂15份(6∶6∶3)混合，在干燥机内于80℃干燥两h。同时将UV-531(紫外线吸收剂)0.5份，聚乙烯蜡/氨基硅油(3∶4)0.7份，香樟木香油0.5份，聚丙烯酸丁酯PBACOOH1份，联苯胺黄、喹吖啶酮紫、永固黄HR(2∶2∶1)1.5份混合，而后将上述两组混合物与PS100份、HIPS35份混合，将最终混合物于双螺杆挤出机中挤出造粒，最后将所得的粒料在挤出机中挤出加工成型，或通过注塑设备注塑成型。
将产品进行拉伸强度、弯曲强度，吸水率，热收缩率等性能检测，结果见表1和2。
实施例4
将纳米SiO21.5份，纳米BaSO41.5份，纳米碳酸钙3份，ABS/AS/PMMA树脂(6∶6∶3)15份混合，在干燥机内于80℃干燥两h。同时将UV-531(紫外线吸收剂)0.7份，AC-6A/氨基硅油(2∶3)0.6份，香樟木香油0.7份，聚丙烯酸丁酯PBACOOH 1份，氧化锌、氧化铁红、炭黑、联苯胺黄、喹吖啶酮紫和永固黄HR 2份混合，其中氧化锌∶氧化铁红∶炭黑∶联苯胺黄∶喹吖啶酮紫∶永固黄HR为2∶4∶2∶5∶3∶4，而后将上述两组混合物与PS 100份、HIPS 35份混合，将最终混合物于双螺杆挤出机中挤出造粒。
最后将所得的粒料在挤出机中挤出加工成型。
将产品进行拉伸强度、弯曲强度，吸水率，热收缩率等性能检测，结果见表1和2。
表1
表2
| 实施例 | 拉伸强度(MPa) | 弯曲强度(MPa) | 吸水率(％) | 握螺钉力(N) |
| 1 | 17.5 | 15.9 | 0.79 | 2239 |
| 2 | 17.7 | 16 | 0.8 | 2243 |
| 3 | 17.8 | 16.3 | 0.78 | 2247 |
| 4 | 17.8 | 16.6 | 0.8 | 2249 |
Claims (6)
1.一种全塑仿木材料，其特征在于其组成及按质量比为聚苯乙烯100，高抗冲聚苯乙烯20～40，树脂10～15，无机填充材料2～5，着色剂0.5～2，助剂1.5～3；
所述树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；
所述无机填充材料选自CaCO3纳米颗粒和SiO2纳米颗粒，或CaCO3纳米颗粒和SiC纳米颗粒，或CaCO3纳米颗粒和BaSO4纳米颗粒；按质量比，CaCO3纳米颗粒∶SiO2为（1～2）∶（1～3），CaCO3纳米颗粒∶SiC为（1～2）∶（1～3），CaCO3纳米颗粒∶BaSO4为（1～2）∶（1～3）；
所述着色剂选自无机颜料、有机颜料中的至少一种，所述无机颜料选自氧化锌、氧化铁红和炭黑三者的复合颜料，所述有机颜料选自联苯胺黄、喹吖啶酮紫、永固黄HR中的至少一种；
所述助剂包括紫外线吸收剂、润滑剂、木香剂和分散剂，按质量比，紫外线吸收剂∶润滑剂∶木香剂∶分散剂为（0.2～0.5）∶（0.2～0.6）∶（0.4～0.9）∶（0.5～1）。
2.如权利要求1所述的一种全塑仿木材料，其特征在于所述紫外线吸收剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述润滑剂选自氨基硅油、聚乙烯蜡、锂复合皂基脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种；所述木香剂选自云木木香油、檀木木香油、香樟木香油中的一种；所述分散剂选自含端羧基聚丙烯酸丁酯低聚物。
3.如权利要求1所述的一种全塑仿木材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将助剂与着色剂混合得混合料A；
2）将树脂和无机填充材料干燥；
3）将聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、树脂和混合料A与无机填充材料混合得混合料B；
4）将混合料B造粒，然后将所得的粒料加工成型，得全塑仿木材料。
4.如权利要求3所述的一种全塑仿木材料的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述干燥的温度为70～90℃，干燥的时间为1～3h。
5.如权利要求3所述的一种全塑仿木材料的制备方法，其特征在于在步骤4）中，所述造粒是将混合料B经双螺杆挤出机挤出造粒。
6.如权利要求3所述的一种全塑仿木材料的制备方法，其特征在于在步骤4）中，所述加工成型是将所得的粒料在挤出机中挤出加工成型，或通过注塑设备注塑成型。
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