专利名称：一种木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种木塑复合材料的功能母粒及其制备方法，具体涉及一种木塑复合材料专用的耐候和防霉的功能母粒及其制备方法。
背景技术：
木塑复合材料(Wood-Plastic Composite，简称WPC)是一种由天然纤维与热塑性塑料树脂或其它材料以一定比例混合，通过添加特定助剂，经高温高压处理后制成的一种新型材料。木塑复合材料兼有植物纤维和热塑性塑料两者的优点，且具有价格低、木质感好、木纤维资料丰富、比强度和硬度高等特点，有效的缓解了森林资源匮乏、木材供应紧缺的矛盾，加之植物纤维具有可再生性、可生物降解等特点，减少了白色污染，是一种极具发展前途的绿色环保材料，其生产技术也被认为是一项极具生命力的创新技术。木塑复合材料在我国是一个新兴的产业，也是快速发展的朝阳产业，符合国家节能减排、低碳循环经济的产业发展策略，开辟了工业化利用农业废弃物的新途径。尽管木塑复合材料具有很多优点，可在较多领域替代实木材料，但近年来，随着其广泛应用于码头、护栏、路标、门窗等户外应用领域，木塑制品暴露在阳光和水分等大气自然环境下的户外使用的耐久性越来越受到关注。试验表明，普通热塑性塑料的耐老化性能欠佳，木质纤维的加入加速了 WPC在紫外线辐照下的光降解行为，材料表面发生氧化变色并失去美观性，材料结晶性能变化及吸湿后复合材料界面层降解等原因引起材料力学性能大幅下降。这严重影响了木塑制品的使用性能，缩短了其使用寿命，每年造成巨大的损失。另外，由于木塑复合材料中含有木质纤维，较易受霉腐真菌(霉菌和木腐菌)的为害。试验表明，室外使用的木塑复合材料，如铺板、栅栏等并没有做到其预期寿命长、无需维护的要求。实际上，木填充量高的复合材料和天然木材一样，也会发霉、长出菌类、受水的腐蚀，甚至被白蚁吃掉。霉菌以单糖、半纤维素和纤维素为营养，会使木塑复合新材料表面产生肉眼可见的霉菌斑点，引起变色，严重影响其美观；木腐真菌却能分解木质素，破坏细胞结构、使木塑力学等性能发生变化，为害木塑复合材料的任意部位，遍及聚合物的各个部分，使损失量高达20%以上，缩短其使用寿命。目前国内针对木塑复合材料的户外耐久性和防霉性能的研究报道较少，在市场上可供选择的专门应用于木塑制品的稳定剂种类尚少，在市场上可供选择应用的防霉剂品种也不多，国内外尚无关于木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒的品种。在现有技术中，为提高木塑制品的耐候和防霉性能，通常选择在木塑制品的制备过程中分别添加耐候剂和防霉剂，由于耐候剂和防霉剂一般为粉剂剂型且添加量极少，在加工过程中存在粉尘污染问题和分散不均勻等问题，同时为了实现多功能，需多次添加各种助剂，添加步骤多，使得多功能的木塑制品的成本增大和质量难以保证。
发明内容
本发明的目的是针对木塑复合材料耐候性差，容易发霉，而造成使用寿命短的缺点，提供一种能提高木塑复合材料耐候和防霉性能的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒及其制备方法。通过在木塑复合材料中添加本功能母粒，可使耐候剂和防霉剂分散均勻，赋予木塑复合材料良好的耐候性和防霉性，适用于聚乙烯基、聚丙烯基、聚氯乙烯基及苯乙烯基木塑复合材料。 本发明的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒，其特征在于，按质量分数100% 计，由以下组份组成聚乙烯或EVA30 -- 55% ；
乙撑双硬脂酸酰胺3 8% ；
聚乙烯蜡2 7% ；
Tinuvin 3608 15% ；
ZnO10 -25% ；
抗氧化剂3005 10% ；
4，5- 二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮5 -- 15% ；
N-三氯甲硫基酞酰亚胺5 15%。
所述的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒，按质量分数100%计，优选由下列组份组成
聚乙烯40%
乙撑双硬脂酸酰胺7% ，
聚乙烯蜡3% ，
Tinuvin 36012%
本发明的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒是通过以下方法制备的，该方法包括以下步骤(1)将载体材料聚乙烯或EVA、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺和聚乙烯蜡按上述比例添加到高速搅拌机中，高速搅拌Imin 3min，使其搅拌均勻，再按比例将光稳定剂 Tinuvin360、酸吸收剂ZnO、抗氧化剂300、防霉剂4，5- 二氯-N-辛基_3_异噻唑啉酮 (DCOIT)和防霉剂N-三氯甲硫基酞酰亚胺(灭菌丹)同时加入高速搅拌机中，高速搅拌 3min 5min，使其搅拌均勻，得到混合物；(2)将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为110 150°C，螺杆转速200 300r/ min，将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒。所述的EVA即指热熔胶。热熔胶是一种不含水，不需溶剂的固体可熔性聚合物，在常温下热熔胶为固体，加热到一定温度后熔融，变成能流动而已有粘结性的液体。热熔胶的主要成分是以乙烯和醋酸乙烯在高压下共聚而成的树脂为基本树脂。EVA属于现有技术中的产品，可以从市场上购买到。所述的Tinuvin360是一个二聚的2-羟基苯并三唑紫外吸收剂，化学名称2， 2'-亚甲基二(6-(2!1-苯并三唑-2-基)-4-(1，1，3，3-四甲基丁基)苯酚。
所述的抗氧化剂300是一种高效多功能含硫受阻酚类抗氧剂，化学名称4，4’_硫代双-(3-甲基，6-特丁基苯酚)，分子式=C22H3tlO2S,其结构式如式(1)所示本发明的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒的使用方法在木塑造粒前，将占总质量分数的1 5%的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒与其他木塑助剂(偶联剂、润滑剂等)一起加入到木塑原料中，通过高混机混合均勻，然后挤出造粒，然后按照原有常规生产工艺进行制品的生产成型，必要时可根据需要进行适当调整生产工艺。本发明的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒，主要针对木质组分老化产生的羧基、羰基、醌、酮等基团对塑料组分的高分子材料有诱导并加速老化的作用，选用对引起木质组分和塑料产生老化的波长280 380nm范围的紫外光有较强吸收的光稳定剂，选用抗氧化剂300抗氧化，避免羧基、羰基、醌、酮等基团的危害性，并以ZnO作为吸酸剂和光屏蔽剂，使功能母粒对木塑复合材料具有良好的耐候性；木塑发霉的主要原因是由于木塑复合材料中含有木质纤维，较易受霉腐真菌的危害，通过多方面考察和菌种鉴定，发现引起木塑发霉的霉菌主要有黑曲霉、绳状青霉、球毛壳霉、绿粘帚霉、出芽短梗霉等。本发明选用4， 5- 二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮(DCOIT)和N-三氯甲硫基酞酰亚胺(灭菌丹)作为防霉剂，进行合理复配，经实验发现其对这几种霉菌有较好抑制作用，具有高效、广谱、低毒、药效持续时间长、对环境安全等优点，同时避免了防霉剂与其他助剂的冲突；分散剂的加入可以使助剂在木塑复合材料中均勻分散，以便母粒可以同时达到提高木塑复合材料的耐候性和防霉性的目的。经实验证明，添加1 5% (质量百分比)本发明的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒的聚乙烯基木塑复合材料经IOOOh氙灯暴露试验，其拉伸强度保持率由62%左右提高到90%以上，简支梁无缺口冲击强度保持率由60%提高到75%以上，色差ΔΕ由60左右下降到15以下；添加1 5% (质量百分比)本发明的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒的聚氯乙烯基木塑复合材料经IOOOh氙灯暴露试验，其拉伸强度保持率由55%左右提高到80%以上，简支梁无缺口冲击强度保持率由50%提高到70%以上，色差ΔΕ由73左右下降到24以下。添加1 5% (质量百分比)本发明的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒的聚乙烯基和聚氯乙烯基木塑复合材料的防霉等级均可达到0级或1级(对照样即没有添加功能母粒的木塑复合材料的防霉等级为4级)。由此可见添加本发明的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒可使木塑复合材料在户外使用时，外观颜色稳定性显著增强，力学性能下降速度大大降低，可有效地保护木塑复合材料免受霉菌真菌的危害，大大提高木塑复合材料的使用寿命。因此本发明可广泛用于各种户外用的木塑复合材料中，添加本功能母粒后的木塑复合材料可在户外长期使用，显著改善木塑复合材料在户外使用过程中的变色问题，防止
CCCH^3
C (C Hji3
式(1)霉菌的生长，大大提高使用寿命，添加过程简单，便于操作，无粉尘污染。
具体实施例方式以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。实施例1 1、首先，将载体材料聚乙烯PE 40kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺5kg和聚乙烯蜡5kg添加到高速搅拌机中，转速为500r/min，高速搅拌2min，再将光稳定剂 Tinuvin36010kg、酸吸收剂ZnO 15kg、抗氧剂3005kg、防霉剂DCOIT IOkg和灭菌丹10kg，同时加入高速搅拌机中，转速为500/min，高速搅拌3min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为110°C 130°C，螺杆转速200r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚乙烯基木塑复合材料的原料中，按照常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表1和表3。实施例2:1、首先，将载体材料聚乙烯PE 45kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺3kg和聚乙烯蜡2kg添加到高速搅拌机中，转速为500r/min，高速搅拌lmin，再将光稳定剂Tinuvin 3608kg、酸吸收剂ZnO 10kg、抗氧剂3007kg、防霉剂DCOIT 15kg和灭菌丹10kg，同时加入高速搅拌机中，转速为500r/min，高速搅拌4min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为120°C 140°C，螺杆转速240r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表1和表 3。实施例3 1、首先，将载体材料聚乙烯PE 35kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺8kg和聚乙烯蜡2kg添加到高速搅拌机中，转速为800r/min，高速搅拌lmin，再将光稳定剂Tinuvin 36010kg、酸吸收剂ZnO 15kg、抗氧剂30010kg、防霉剂DCOIT IOkg和灭菌丹10kg，同时加入高速搅拌机中，转速为800r/min，高速搅拌3min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为130°C 150°C，螺杆转速300r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表1和表 3。实施例4 1、首先，将载体材料聚乙烯PE 30kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺5kg和聚乙烯蜡5kg添加到高速搅拌机中，转速为800r/min，高速搅拌3min，再将光稳定剂Tinuvin 36010kg、酸吸收剂ZnO 25kg、抗氧剂30010kg、防霉剂DCOIT 8kg和灭菌丹7kg，同时加入高速搅拌机中，转速为800r/min，高速搅拌3min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为130°C 150°C，螺杆转速220r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表1和表 3。实施例5 1、首先，将载体材料聚乙烯PE 40kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺7kg和聚乙烯蜡3kg添加到高速搅拌机中，转速为600r/min，高速搅拌2min，再将光稳定剂 Tinuvin36012kg、酸吸收剂ZnO 10kg、抗氧剂3008kg、防霉剂DCOIT 5kg和灭菌丹15kg，同时加入高速搅拌机中，转速为600r/min，高速搅拌4min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为120°C 140°C，螺杆转速220r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表1和表3。实施例6 1、首先，将载体材料EVA55kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺5kg和聚乙烯蜡5kg添加到高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌2min，再将光稳定剂TinuVin36010kg、酸吸收剂ZnO 10kg、抗氧剂3005kg、防霉剂DCOIT 5kg和灭菌丹5kg，同时加入高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌3min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为110°C 130°C，螺杆转速200r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚氯乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表2和表4。实施例7:1、首先，将载体材料EVA 45kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺3kg和聚乙烯蜡7kg添加到高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌lmin，再将光稳定剂TinuVin3608kg、酸吸收剂ZnO 15kg、抗氧剂3007kg、防霉剂DCOIT 5kg和灭菌丹10kg，同时加入高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌4min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为120°C 140°C，螺杆转速240r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。
3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚氯乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表2和表 4。实施例8 1、首先，将载体材料EVA35kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺8kg和聚乙烯蜡2kg添加到高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌lmin，再将光稳定剂TinuVin36010kg、酸吸收剂ZnO 15kg、抗氧剂30010kg、防霉剂DCOIT IOkg和灭菌丹10kg，同时加入高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌3min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为130°C 150°C，螺杆转速300r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚氯乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表2和表 4。实施例9 1、首先，将载体材料EVA 40kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺5kg和聚乙烯蜡5kg添加到高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌2min，再将光稳定剂TinuVin36015kg、酸吸收剂ZnO 10kg、抗氧剂30010kg、防霉剂DCOIT IOkg和灭菌丹5kg，同时加入高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌4min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为120°C 140°C，螺杆转速220r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚氯乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表2和表 4。实施例10 1、首先，将载体材料EVA 30kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺5kg和聚乙烯蜡5kg添加到高速搅拌机中，转速为lOOOr/min，高速搅拌3min，再将光稳定剂TinuVin36010kg、酸吸收剂ZnO 25kg、抗氧剂30010kg、防霉剂DCOIT 8kg和灭菌丹7kg，同时加入高速搅拌机中， 转速为lOOOr/min，高速搅拌5min，得到混合物。2、将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为130°C 150°C，螺杆转速200r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒约 100kg。3、将得到的功能母粒以3%的质量百分比添加到聚氯乙烯基木塑复合材料的原料中，经常规工艺制备得到耐候防霉木塑复合材料，其耐候性能和防霉性能分别见表2和表 4。性能测试1、按照氙灯耐候标准GB/T 16422. 2-1999方法A，进行拉伸强度保持率测试、简支梁无缺口冲击强度保持率测试和色差测试，对照样为相同配方未添加功能母粒的聚乙烯基
8或聚氯乙烯基木塑复合材料，测试结果如表1和表2所示表1 聚乙烯基木塑复合材料示例配方的耐候性能表
权利要求
1. 一种木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒，其特征在于，按质量分数100%计，由以下组份组成聚乙烯或EVA30 55%乙撑双硬脂酸酰胺3 8% ；聚乙烯蜡2 7% ；Tinuvin 3608 15% ；ZnO10 -一 25%抗氧化剂3005 -10% ；4，5- 二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮5 15%N-三氯甲硫基酞酰亚胺5 -15%。
2.根据权利要求1所述的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒，其特征在于，所述的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒，按质量分数100%计，由下列组份组成聚乙烯40% ；乙撑双硬脂酸酰胺；聚乙烯蜡3% ；Tinuvin 36012% ；ZnO10% ；抗氧化剂3008% ；4，5- 二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮 5% ； N-三氯甲硫基酞酰亚胺15 %。
3.—种权利要求1所述的木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将聚乙烯或EVA、乙撑双硬脂酸酰胺和聚乙烯蜡添加到高速搅拌机中，高速搅拌 Imin 3min，再将Tinuvin360、ZnO、抗氧化剂300、4，5- 二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮和 N-三氯甲硫基酞酰亚胺同时加入高速搅拌机中，高速搅拌3min 5min，得到混合物；(2)将混合物投入到双螺杆挤出机中，温度为110 150°C，螺杆转速200 300r/min， 将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒。
全文摘要
本发明公开了一种木塑复合材料专用耐候防霉功能母粒。它按质量分数100％计，由以下组份组成聚乙烯或EVA30～55％；乙撑双硬脂酸酰胺3～8％；聚乙烯蜡2～7％；Tinuvin 3608～15％；ZnO 10～25％；抗氧化剂3005～10％；4，5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮5～15％；N-三氯甲硫基酞酰亚胺5～15％。本发明可广泛用于各种户外用的木塑复合材料中，添加本功能母粒后的木塑复合材料可在户外长期使用，显著改善木塑复合材料在户外使用过程中的变色问题，防止霉菌的生长，大大提高使用寿命，添加过程简单，便于操作，无粉尘污染。
文档编号C08L23/12GK102181090SQ201110095480
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者冯静, 施庆珊, 欧阳友生, 王浩江, 邱晓颖, 陈仪本, 陈娟, 麦霭平, 黄小茉 申请人:广东迪美生物技术有限公司