专利名称：塑料木化板材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料和植物纤维的复合材料及其制备方法，特别涉及一种塑料木化板材及其制备方法。
背景技术：
当今世界，环境保护与资源问题已经成为全球化经济发展不可回避的现实问题。截止到目前，国际社会已经制定了150多个与环境和资源有关的条约。世界各国制定的环境保护法规也越来越多，并在保护人类生存环境方面发挥了十分重要的作用，绿色经济已经成为世界经济发展的潮流。
在过去的20多年我国经济高速增长，建材、家具、包装材料和造纸等产业的发展，对木材的需求量高达1.1亿立方米，导致森林砍伐量剧增，生态环境恶化。人类社会面临环境和资源两大问题的严峻挑战。开发保护环境、节约资源的新技术和新产品，是当今工业的共同课题。我国是一个农作物生产大国，以往对于废弃的植物处理一般采用焚烧处理，但是焚烧处理会消耗一定的专项经费并污染环境。而且随着我国塑料工业的迅速发展，生产、生活中的废弃废旧塑料也逐年增多，据中国塑料协会废弃塑料利用委员会的资料统计，全国每年废弃塑料的总量达到700多万吨，其治理办法通常采用填埋或焚烧处理。相关研究表明，废弃塑料在填埋200多年以后才能分解完毕，而且分解过程中会溶解出有毒的物质，对土壤造成污染。而废弃塑料的焚烧通常会导致有害气体的释放，影响空气质量和周边的环境。因此，被称为“白色污染”的废弃塑料污染环境的问题一直受到环保界的高度关注。中国专利申请03135336.3介绍了“一种发泡型木塑重组木的生产方法”，但是该方法是将塑料粉末涂覆在植物基材表面然后压制成型，所以其最终产品的强度等性能差强人意。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有硬木特性、可回收利用、无毒环保、耐水、耐蚀、具有一定防火性能的塑料木化板材及其制备方法。本发明的技术方案是一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是塑料 45～70％植物纤维 10～45％
填充剂3～10％发泡剂1～2％助剂 3～15％所述的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、ABS塑料中的一种或多种。所述的植物纤维为竹纤维、农作物纤维、木纤维中的一种，所述的农作物为秸秆、棉、麻、烟杆、高粱杆、玉米杆、谷壳、花生壳、椰子壳等一种或多种。填充剂为碳酸钙、滑石粉中一种或两种；所述的发泡剂为市场常用的无毒化学发泡剂偶氮二甲酰胺。所述的助剂为相容剂、阻燃剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂、耐老化剂、增粘剂、颜料中的一种或多种。相容剂为硬脂酸镉、硬脂酸锌、硬脂酸钙、苯基烯丙基醚、全氯戊环癸烷中的一种或多种。阻燃剂为氯化聚乙烯、氧化锑中的一种或两种，抗氧剂为季戊四醇酯，稳定剂为苯丙三唑、双水杨酸双酚A酯、硫代二丙酸二月桂酸、双(1-苯基-3-甲基-4-癸酰基-5-氧)镍、二壬基二硫酰胺镍中的一种或多种。润滑剂为石蜡，耐老化剂为钛白粉，增粘剂为邻苯二甲酸二辛酯。颜料为市售常规耐高温颜料。
一种塑料木化板材的制备方法，1、首先将植物纤维进行微波脱水、细粉，控制含水率小于等于0.5％，植物纤维的粒径为60～200目，同时将塑料进行常规粉碎干燥处理；2、按技术方案配比将各组分在高速混合机内混合均匀；3、然后采用挤出机进行挤条冷却造粒；4、最后进入螺杆挤出机挤出成型后，控制螺杆压缩比为2～5，最好大于3，进行定型、冷却、牵引、卷曲切割得到成品。加料段温度和挤出段温度控制在100℃～250℃。所述的螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机，最好采用双螺杆挤出机，且是同向旋转双螺杆挤出机。为加大定径套的冷却能力，提高成型能力，采用复合口模，复合口模由模头和间壁激冷模套通过螺栓联接而成，模头与机头联接，模头外部为加热圈或加热板，间壁激冷模套内有中空夹层可通冷却水。模头和间壁激冷模套内腔为板形，与制品相对应。
本发明塑料木化板材可制成薄板，通过立式多辊机压制成型，薄板的最小厚度可达0.5～2mm。
本发明由于不怕潮湿、不怕虫蛀与霉变，十分适用海边、游泳场、公园、浴厕、游乐场、船坞、河堤制成船板、甲板、平台、路板、站台、垫板、座椅等，可制成装饰板、护墙板、边框、栅栏、楼梯及扶手，可制成门窗、家具等家装制品，也可制成包装板、箱板、垫板、组合托盘等，也可制成各类管材。
本发明的有益效果是1、耐用、寿命长，类似木材外观，比塑料硬度高；2、具有优良的物理机械性能，与硬木相当，比重近似硬木，比木材尺寸稳定性好，不会产生裂缝、翘曲，无木材节疤、斜纹，如加入着色剂、覆膜或复合表层后可制成色彩绚丽的各种制品；3、具有热塑性塑料的加工性。但同塑料相比，无论在硬度、刚度等力学性能方面，还是在防止老化、变形等方面都有相当程度的提高；4、有类似木材的二次加工性，可锯、可刨、可热融粘接，可用钉子和螺栓联接固定；5、利于装潢、装饰，可涂漆美化，产品规格形状可根据要求调整，灵活性大；6、不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小，不会吸湿变形；7、能重复使用和回收再利用，保护环境；8、无毒、无味，绝缘性优良；9、费用低廉，使用成本低；10、有利于节约地球资源，不会产生废气危害人体，有利于保护人体健康；11、有利于废弃农作物、废弃竹木纤维的综合利用，减少焚烧造成的大气污染。12、本发明是木材理想的替代品，可大大提高产品的附加值。13、由于采用微波干燥，控制植物纤维的含水率低于0.5％，使得植物纤维收缩比较一致，开裂和变形小，并可杀灭植物纤维中的蛀虫和细菌，可消除植物纤维中的气泡，使得挤出成型可以正常进行，提高产品的质量。14、由于将螺杆挤出机的螺杆压缩比控制在2～5，保证了原料的混合和挤出成型的控制。15、由于采用了复合口模，保证了塑料木化板材挤出冷却成型和表面光洁度。
具体实施例方式实施例1，一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是聚乙烯 60％竹纤维 18％碳酸钙 3％滑石粉 2％偶氮二甲酰胺 2％石蜡 1％氯化聚乙烯 11％氧化锑 2％邻苯二甲酸二辛酯 1％
制备方法，1、首先将植物纤维进行微波脱水、细粉，控制含水率为0.5％，同时将塑料进行常规粉碎干燥处理；2、按上述配比将各组分在高速混合机内混合均匀；3、然后采用挤出机进行挤条冷却造粒；4、最后进入螺杆挤出机挤出成型后，螺杆压缩比为3.5，进行定型、冷却、牵引、卷曲切割得到成品。加料段温度和挤出段温度控制在120℃～180℃。粉碎机，高速混合机、螺杆挤出机等该生产线设备均采购于江苏科亚化工装备有限公司，螺杆挤出机为同向旋转双螺杆挤出机。
实施例2，一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是聚丙烯 50％木纤维 30％碳酸钙 7％偶氮二甲酰胺 1％石蜡 2％硬脂酸镉 2％氧化锑 4.8％邻苯二甲酸二辛酯 2％钛白粉 1％季戊四醇酯 0.1％苯丙三唑 0.1％制备方法参照实施例1，其中加料段温度和挤出段温度控制在140～210℃。
实施例3，一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是聚丙烯 20％高密度聚乙烯 15％ABS塑料10农作物纤维 40％滑石粉 3.7％偶氮二甲酰胺 1％石蜡 1％硬脂酸镉 1％
氧化锑 5％邻苯二甲酸二辛酯 1％钛白粉 1％季戊四醇酯 0.1％二壬基二硫酰胺镍 0.1％硫代二丙酸二月桂酸 0.1％颜料 1％制备方法参照实施例1，聚丙烯、高密度聚乙烯、ABS塑料均为废旧塑料，其中加料段温度和挤出段温度控制在140～170℃。可制成1.0m×1.2m的托盘，其性能指标见下表
实施例4，制造1mm的薄板，配比与制备参照实施例1，在实施步骤4中，在同向旋转双螺杆挤出机挤出成型后，进入立式三辊机压制成型，然后进行定型冷却、牵引、卷曲切割得到成品。
权利要求
1.一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是塑料45～70％植物纤维10～45％填充剂 3～10％发泡剂 1～2％助剂3～15％。
2.根据权利要求1所述的塑料木化板材，其特征是所述的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、ABS塑料中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的塑料木化板材，其特征是所述的植物纤维为竹纤维、农作物纤维、木纤维中的一种，所述的农作物为秸秆、棉、麻、烟杆、高粱杆、玉米杆、谷壳、花生壳、椰子壳中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的塑料木化板材，其特征是所述的填充剂为碳酸钙、滑石粉中一种或两种。
5.根据权利要求1所述的塑料木化板材，其特征是所述的助剂为相容剂、阻燃剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂、耐老化剂、增粘剂、颜料中的一种或多种；相容剂为硬脂酸镉、硬脂酸锌、硬脂酸钙、苯基烯丙基醚、全氯戊环癸烷中的一种或多种；阻燃剂为氯化聚乙烯、氧化锑的一种或两种，抗氧剂为季戊四醇酯，稳定剂为苯丙三唑、双水杨酸双酚A酯、硫代二丙酸二月桂酸、双(1-苯基-3-甲基-4-癸酰基-5-氧)镍、二壬基二硫酰胺镍中的一种或多种；润滑剂为石蜡，耐老化剂为钛白粉，增粘剂为邻苯二甲酸二辛酯，颜料为市售常规耐高温颜料。
6.权利要求1所述的塑料木化板材的制备方法，首先将植物纤维进行微波脱水、细粉，同时将塑料进行常规粉碎干燥处理；按上述配比将各组分在高速混合机内混合均匀；然后采用挤出机进行挤条冷却造粒；最后进入螺杆挤出机挤出成型后，进行定型、冷却、牵引、卷曲切割得到成品；其特征是微波脱水控制植物含水率为0.5％以下。
7.根据权利要求6所述的塑料木化板材的制备方法，其特征是螺杆挤出机加料段温度和挤出段温度控制在100℃～250℃。
8.根据权利要求6所述的塑料木化板材的制备方法，其特征是螺杆挤出机选用同向旋转双螺杆挤出机，采用复合口模，复合口模由模头和间壁激冷模套通过螺栓联接而成，模头与机头联接，模头外部为加热圈或加热板，间壁激冷模套内有中空夹层可通冷却水，模头和间壁激冷模套内腔为板形，与制品相对应。
9.根据权利要求6或8所述的塑料木化板材的制备方法，其特征是所述的螺杆挤出机螺杆压缩比为2～5。
10.根据权利要求9所述的塑料木化板材的制备方法，其特征是螺杆压缩比为3～5。
全文摘要
本发明涉及一种塑料和植物纤维的复合材料及其制备方法，特别涉及一种塑料木化板材及其制备方法。解决了现有塑料和植物纤维的复合材料强度等性能不佳，产品质量不稳定的缺陷。一种塑料木化板材，其组成成分的重量配比是塑料45～70％，植物纤维10～45％，填充剂3～10％，发泡剂1～2％，助剂3～15％。制备方法，首先将植物纤维进行微波脱水、细粉，同时将塑料进行常规粉碎干燥处理；按上述配比将各组分在高速混合机内混合均匀；然后采用挤出机进行挤条冷却造粒；最后进入螺杆挤出机挤出成型后，进行定型、冷却、牵引、卷曲切割得到成品；控制植物含水率为0.5％。加料段温度和挤出段温度控制在100℃～250℃。螺杆挤出机螺杆压缩比为2～5。可用于替代木材制作各种制品。
文档编号C08L25/06GK1621440SQ20041006735
公开日2005年6月1日 申请日期2004年10月21日 优先权日2004年10月21日
发明者俞立群 申请人:俞立群