本发明涉及木塑材料领域，具体涉及一种木塑材料及其制备方法。
背景技术：
木塑材料是近年国内外蓬勃兴起的一种新型复合材料，最大的特性在于它同时具备了天然木材和树脂材料两种不同材质的基础材料的双重优点，既具有木材相似的质感和性能(可锯、可刨、可钉、能弯曲和粘接)，克服了木材尺寸稳定性差、易滋生霉菌等缺点，又避免了单纯树脂材料高温蠕变、低温易脆等不足。
木塑产业是新兴的绿色环保产业，每年为国家节约巨大的木材消耗，在资源日益紧张、国家积极绿色环保低碳的时期，大力发展木塑行业显得尤为重要。
但是，在实际应用中，木塑材料容易受到环境中化学因素、物理因素等的影响，如，光、热、氧和臭氧等均能降低材料的强度，尤其在不良因素的长时间作用下，如高温环境、持续或循环外力作用等，木塑材料容易产生蠕变，使结构失去稳定。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种木塑材料及其制备方法，本发明木塑材料具有良好的阻燃性和稳定性，机械强度高，不易断裂和变形，制备方法工艺简单，可操作性强，无有毒有害物质产生，绿色环保，适于工业推广。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种木塑材料，包括以下重量份计的原料：
木粉30-40份、秸秆粉20-45份、聚氯乙烯树脂20-35份、聚丙烯树脂12-20份、丁腈橡胶15-24份、聚苯乙烯树脂8-16份、玻璃纤维5-18份、碳化硼11-15份、纳米碳化硅6-15份、膨胀石墨3-9份、氧化铝3-7份、相容剂3-9份、抗氧防腐剂2-6份、润滑剂1-3份、阻燃剂2-8份和填充剂8-13份。
优选地，包括以下重量份计的原料：
木粉35份、秸秆粉28份、聚氯乙烯树脂27份、聚丙烯树脂18份、丁腈橡胶20份、聚苯乙烯树脂13份、玻璃纤维12份、碳化硼13份、纳米碳化硅11份、膨胀石墨6份、氧化铝5份、相容剂7份、抗氧防腐剂5份、润滑剂2份、阻燃剂5份和填充剂11份。
优选地，所述相容剂为马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、异丁烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯酸共聚物和马来酸酐接枝乙烯丙烯酸共聚物中的一种或几种。
优选地，所述抗氧防腐剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、2,6-二叔丁基-4甲基苯酚、n,n-二苄基羟胺中的任一种。
优选地，所述润滑剂为因硬脂酸盐、二硫化钼、石墨、云母、二硫化钨和滑石粉中的一种或几种混合。
优选地，所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、氧化铁和炭黑中的一种或多种混合。
优选地，所述阻燃剂为磷氮系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸酯、三氧化二锑、硼酸锌和聚磷酸钠中的一种或几种结合。
本发明还公开了一种的木塑材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述原料重量份数称取各原料；
(2)将木粉、秸秆粉放入烘干箱中烘干2-3小时，烘干至水分含量低于5％，混合均匀，得到物料a；
(3)将聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、丁腈橡胶和聚苯烯树脂用粉碎机粉碎至粒径为3-10mm的塑料颗粒,混合均匀。得到物料b；
(4)将物料a和物料b加入到高速混合机热混锅内混合加热至100摄氏度，依次加入玻璃纤维、碳化硼、纳米碳化硅、膨胀石墨、氧化铝、相容剂、抗氧防腐剂、润滑剂和填充剂混合搅拌均匀，转速为500-800转/分钟，时间为2-3小时；
(5)将步骤(4)中的混合物加入到造粒机中进行造粒，得到粒状混合物；将粒状混合物在150-180摄氏度下挤压成型，然后冷却定型，即得木塑材料。
本发明具有如下的有益效果：
(1)、本发明木塑材料具有良好的阻燃性和稳定性，机械强度高，不易断裂和变形，制备方法工艺简单，可操作性强，无有毒有害物质产生，绿色环保，适于工业推广；
(2)、本发明原料中添加有玻璃纤维，玻璃纤维的加入可以提高木塑材料的强度和韧性，提高材料的尺寸稳定性，降低尺寸收缩率，同时可以增强材料的耐热性和热变形温度；
(3)、本发明的原料中添加有碳化硼，碳化硼具有高熔点、高硬度、高模量和高温强度高的优点，具有很强的耐磨能力；在材料中加入少量的碳化硼，降低材料的膨胀系数，提高材料的物理性能的同时增加材料的抗化学侵蚀能力；
(4)、本发明的原料中添加有氧化铝，氧化镁具有良好的耐火性能和绝缘性能的优点；
(5)、本发明的原料中添加有纳米碳化硅，纳米碳化硅比表面积大，高表面活性，松装密度低，具有极好的力学，热学，电学和化学性能，即具有高硬度，高耐磨性和良好的自润滑，高热传导率，低热膨胀系数及高温强度大等特点，耐高温的同时具有抗氧化性能；
(6)、本发明的原料中添加的相容剂为马来酸酐相容剂，马来酸酐相容剂可以借助自身分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的；
(7)本发明的原料中添加有阻燃剂，阻燃剂提高木塑材料的防火性能和阻燃性能，使木塑材料的应用范围更加广泛；
(8)本发明的原料中添加有抗氧防腐剂，木塑材料中含有较多高分子材料，在热加工或者受日光照射时，可能会与氧反应，导致降解或者交联，加入少量的抗氧防腐剂可以延缓高分子材料的氧化过程，提高木塑材料的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种木塑材料，包括以下重量份计的原料：
木粉30份、秸秆粉20份、聚氯乙烯树脂20份、聚丙烯树脂12份、丁腈橡胶15份、聚苯乙烯树脂8份、玻璃纤维5份、碳化硼11份、纳米碳化硅6份、膨胀石墨3份、氧化铝3份、相容剂3份、抗氧防腐剂2份、润滑剂1份、阻燃剂2份和填充剂8份。
相容剂为马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、异丁烯-马来酸酐共聚物、按照质量比1:1:1混合组成。
抗氧防腐剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯。
润滑剂为硬脂酸钡、硬脂酸镁和硬脂酸钙按照质量比2:1:1混合组成。
填充剂为碳酸钙和滑石粉混合组成。
阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁按照质量比2:3混合组成。
本实施例中还公开了一种的木塑材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述原料重量份数称取各原料；
(2)将木粉、秸秆粉放入烘干箱中烘干2小时，烘干至水分含量为4％，混合均匀，得到物料a；
(3)将聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、丁腈橡胶和聚苯烯树脂用粉碎机粉碎至粒径为3mm的塑料颗粒,混合均匀。得到物料b；
(4)将物料a和物料b加入到高速混合机热混锅内混合加热至100摄氏度，依次加入玻璃纤维、碳化硼、纳米碳化硅、膨胀石墨、氧化铝、相容剂、抗氧防腐剂、润滑剂、阻燃剂和填充剂混合搅拌均匀，转速为500转/分钟，时间为2小时；
(5)将步骤(4)中的混合物加入到造粒机中进行造粒，得到粒状混合物；将粒状混合物在150摄氏度下挤压成型，然后冷却定型，即得木塑材料。
实施例2
一种木塑材料，包括以下重量份计的原料：
木粉40份、秸秆粉45份、聚氯乙烯树脂35份、聚丙烯树脂20份、丁腈橡胶24份、聚苯乙烯树脂16份、玻璃纤维18份、碳化硼15份、纳米碳化硅15份、膨胀石墨9份、氧化铝7份、相容剂9份、抗氧防腐剂6份、润滑剂3份、阻燃剂8份和填充剂13份。
述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯酸共聚物和马来酸酐接枝乙烯丙烯酸共聚物按照质量比1:1:1:1混合组成。
抗氧防腐剂为2,6-二叔丁基-4甲基苯酚。
润滑剂为二硫化钼、石墨和云母按照质量比2:3:1混合组成。
填充剂为氧化铁和炭黑按照质量比3:2混合组成。
阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌和聚磷酸钠按照质量比1:1:2混合组成。
本实施例中还公开了一种的木塑材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述原料重量份数称取各原料；
(2)将木粉、秸秆粉放入烘干箱中烘干3小时，烘干至水分含量为4％，混合均匀，得到物料a；
(3)将聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、丁腈橡胶和聚苯烯树脂用粉碎机粉碎至粒径为10mm的塑料颗粒,混合均匀。得到物料b；
(4)将物料a和物料b加入到高速混合机热混锅内混合加热至100摄氏度，依次加入玻璃纤维、碳化硼、纳米碳化硅、膨胀石墨、氧化铝、相容剂、抗氧防腐剂、润滑剂和填充剂混合搅拌均匀，转速为800转/分钟，时间为3小时；
(5)将步骤(4)中的混合物加入到造粒机中进行造粒，得到粒状混合物；将粒状混合物在180摄氏度下挤压成型，然后冷却定型，即得木塑材料。
实施例3
一种木塑材料，包括以下重量份计的原料：
木粉35份、秸秆粉28份、聚氯乙烯树脂27份、聚丙烯树脂18份、丁腈橡胶20份、聚苯乙烯树脂13份、玻璃纤维12份、碳化硼13份、纳米碳化硅11份、膨胀石墨6份、氧化铝5份、相容剂7份、抗氧防腐剂5份、润滑剂2份、阻燃剂5份和填充剂11份。
相容剂为马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和马来酸酐接枝聚乙烯共聚物按照质量比1:1:1混合组成。
抗氧防腐剂为n,n-二苄基羟胺。
润滑剂为石墨、云母和二硫化钨混合组成。
填充剂为碳酸钙和滑石粉按照质量比3:2混合组成。
阻燃剂为磷氮系阻燃剂。
本实施例中还公开了一种的木塑材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述原料重量份数称取各原料；
(2)将木粉、秸秆粉放入烘干箱中烘干2.5小时，烘干至水分含量为3％，混合均匀，得到物料a；
(3)将聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、丁腈橡胶和聚苯烯树脂用粉碎机粉碎至粒径为5mm的塑料颗粒,混合均匀。得到物料b；
(4)将物料a和物料b加入到高速混合机热混锅内混合加热至100摄氏度，依次加入玻璃纤维、碳化硼、纳米碳化硅、膨胀石墨、氧化铝、相容剂、抗氧防腐剂、润滑剂和填充剂混合搅拌均匀，转速为700转/分钟，时间为3小时；
(5)将步骤(4)中的混合物加入到造粒机中进行造粒，得到粒状混合物；将粒状混合物在180摄氏度下挤压成型，然后冷却定型，即得木塑材料。
实施例4
一种木塑材料，包括以下重量份计的原料：
木粉32份、秸秆粉28份、聚氯乙烯树脂29份、聚丙烯树脂15份、丁腈橡胶20份、聚苯乙烯树脂12份、玻璃纤维12份、碳化硼13份、纳米碳化硅12份、膨胀石墨6份、氧化铝5份、相容剂7份、抗氧防腐剂4份、润滑剂2份、阻燃剂5份和填充剂10份。
相容剂为马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、异丁烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯共聚物的混合物。
抗氧防腐剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯。
润滑剂为二硫化钼、石墨、云母、二硫化钨和滑石粉按照质量比1:1:1:1:1混合组成。
填充剂为碳酸钙。
阻燃剂为三氧化二锑，硼酸锌和聚磷酸钠按照质量比1:2:1混合组成。
本实施例中还公开了一种的木塑材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述原料重量份数称取各原料；
(2)将木粉、秸秆粉放入烘干箱中烘干2.5小时，烘干至水分含量为2％，混合均匀，得到物料a；
(3)将聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、丁腈橡胶和聚苯烯树脂用粉碎机粉碎至粒径为5mm的塑料颗粒,混合均匀。得到物料b；
(4)将物料a和物料b加入到高速混合机热混锅内混合加热至100摄氏度，依次加入玻璃纤维、碳化硼、纳米碳化硅、膨胀石墨、氧化铝、相容剂、抗氧防腐剂、润滑剂和填充剂混合搅拌均匀，转速为600转/分钟，时间为2.5小时；
(5)将步骤(4)中的混合物加入到造粒机中进行造粒，得到粒状混合物；将粒状混合物在160摄氏度下挤压成型，然后冷却定型，即得木塑材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。