纳米碳酸钙增强生态木材料及其制备方法
【专利摘要】一种纳米碳酸钙增强生态木材料及其制备方法，其技术要点是，该材料由以下重量份数的原料制备而成：PVC树脂100份、40-200目的木质纤维30～40份、轻质碳酸钙50～60份、50～90nm纳米碳酸钙5～10份、弹性体2～10份、稳定剂1～6份、发泡剂0.5～3份、发泡调节剂0.5～4份、润滑剂0.5～1份、增塑剂0.5～5份、色料0.2～1份、偶联剂1～2份。从根本上解决了现有生态木材料生产成本高、使用寿命短、可塑性差、生产过程易分层、粒子团聚等问题。具有原料资源化、产品可塑化、使用环保化、成本经济化、回收再生化等优点。
【专利说明】纳米碳酸钙增强生态木材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 发明涉及环保材料领域，具体地说是一种纳米碳酸钙增强生态木材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 生态木是以农林废弃物和废旧塑料为主要原料，依据塑料填充改性的特点和高分 子界面相容原理加工而成。该材料具有原料资源化，产品可塑化，使用环保化，成本经济化， 回收再生化，是一种真正的绿色环保型材料。其具有塑料和木材的双重特性：防水，阻燃，耐 腐蚀，防虫蛀，可塑性强，加工方便，一次成型，不含甲醛、苯等有毒有害气体，是一种新型的 代木产品。广泛应用于园林景观建设、交通物流、室内外装饰装修、办公家具等。但由于木质 纤维表面存在极性羟基，表面能高，而PVC树脂表面为较弱极性，与木质纤维相容性差，产 生界面分离，降低力学性能，缩短了使用寿命，限定了其使用范围。纳米材料由于尺寸小，t匕 表面积大而产生量子效应和表面效应，具有许多特殊的优异性能。而纳米碳酸钙是最早开 发的无机纳米材料之一，因其价格低廉、来源广泛以及无毒无污染等特性，已在化工、医药 等许多领域得到广泛的应用。但由于纳米碳酸钙具有极大的比表面积和较高的比表面能， 在制备和后处理过程中极易发生粒子团聚，分层，飞扬，在使用过程中失去量子效应和表面 效应，起不到增强增韧的作用，因此限制了其在工业化生产中的应用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种纳米碳酸钙增强生态木材料及其制备方法，从根本上解 决了现有生态木材料生产成本高、使用寿命短、可塑性差、生产过程易分层、粒子团聚等问 题。具有原料资源化、产品可塑化、使用环保化、成本经济化、回收再生化等优点。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：该纳米碳酸钙增强生态木材料，其技术要点是，由以 下重量份数的原料制备而成：
[0005] PVC树脂100份、40-200目的木质纤维30?40份、轻质碳酸钙50?60份、50? 90nm纳米碳酸钙5?10份、弹性体2?10份、稳定剂1?6份、发泡剂0. 5?3份、发泡 调节剂〇. 5?4份、润滑剂0. 5?1份、增塑剂0. 5?5份、色料0. 2?1份、偶联剂1?2 份；
[0006] 所述木质纤维填料选自木粉、糠粉或秸杆粉的一种以上；弹性体选自氯化聚乙烯、SBS或ACR的一种以上；稳定剂选自钙锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、复合铅稳定剂或稀 土稳定剂的一种以上；润滑剂选自石蜡、氯化石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸或乙烯 基双硬脂酰胺的一种以上；增塑剂选自环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁 酯的一种以上；偶联剂选自丙烯酸酯、钛酸酯或铝酸酯的两种以上。
[0007] 本发明还提供了该纳米碳酸钙增强生态木材料的制备方法，其技术要点是，包括 以下步骤：
[0008] 1)称取干燥好的40-200目的木质纤维30?40份，其中一种偶联剂0. 2?0. 3 份，90?100°C混合搅拌5?lOmin，搅拌速度2000r/min，加入另一种以上的偶联剂0. 3? 0. 7份，混合搅拌10?15min得到改性木质纤维；
[0009] 2)称取PVC树脂100份、稳定剂1?6份、一种以上偶联剂0. 5?1份，100?IKTC混合搅拌5?15min，50?90nm纳米碳酸興5?10份，搅拌5min得到改性PVC树脂；
[0010] 3)将改性木质纤维、改性PVC树脂、轻质碳酸钙50?60份、色料0. 2?1份、弹性 体2?10份、润滑剂0· 5?1份及增塑剂0· 5?5份，80?100°C混合搅拌5?15min，冷 混5?IOmin得到预混料，将预混料造粒得到颗粒I;
[0011] 4)将颗粒I挤出成型，经模具、冷却、牵引、切割即得成品；
[0012] 所述木质纤维填料选自木粉、糠粉或秸杆粉的一种以上；偶联剂选自丙烯酸酯、钛 酸酯或铝酸酯的两种以上；弹性体选自氯化聚乙烯、SBS或ACR的一种以上；稳定剂选自钙 锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、复合铅稳定剂或稀土稳定剂的一种以上；润滑剂选自石 蜡、氯化石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸或乙烯基双硬脂酰胺的一种以上；增塑剂选 自环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯的一种以上。
[0013] 发明具有的优点及积极的技术效果是：在体系中采用了双包覆改性技术对木质纤 维填料进行表面改性处理，提高了木质纤维与基体树脂的相容性，延长了材料的使用寿命， 同时也解决了纳米碳酸钙易团聚，加工时分层，飞扬大，难以实现工业化应用的问题。纳米 碳酸钙由于尺寸小、比表面积大产生量子效应和表面效应，在增加强度的基础上，提高了韧 性。通过高分子载体将纳米碳酸钙均匀的分布在高分子表面，形成高分子链段，避免了生产 过程中纳米碳酸钙易团聚、加工时分层、飞扬大的缺陷。进而改善材料的力学性能，拓宽了 其应用范围。利用纳米碳酸钙的量子效应和表面效应，弹性体和纳米碳酸钙在体系中不但 增强了材料强度而且产生了协同增韧效果，与其他生态木材料相比，韧性和强度等力学性 能更加优异，应用范围更广。综上所述，本发明具有原料资源化、产品可塑化、使用环保化、 成本经济化、回收再生化等优点。
[0014] 对于步骤1)90?KKTC混合搅拌5?lOmin，主要作用是除去纤维中的水分，温度 过高会造成能量损失，温度过低达不到除水分的目的。搅拌速度2000r/min，转速过快会加 大机器的磨损，转速过低会降低生产效率，因此采用该转速范围。步骤2)中100?IKTC 混合搅拌转速同步骤1)，温度过高会使PVC分解，过低不能达到表面润湿的效果，因此采用 该温度范围。步骤3)中80?KKTC混合搅拌转速同步骤1)，在混合过程中，热量主要来自 物料间的摩擦生热，温度的设定主要是起调节作用，温度过高会使发泡剂提前分解，影响加 工，温度过低混合效果不好，因此采用该温度范围。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合具体实施例详细阐述本发明的内容。
[0016] 表1实施例中各组分含量汇总表（单位：kg)
[0017]
【权利要求】
1. 一种纳米碳酸钙增强生态木材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成： PVC树脂100份、40-200目的木质纤维30?40份、轻质碳酸钙50?60份、50?90nm 纳米碳酸钙5?10份、弹性体2?10份、稳定剂1?6份、发泡剂0. 5?3份、发泡调节剂 0. 5?4份、润滑剂0. 5?1份、增塑剂0. 5?5份、色料0. 2?1份、偶联剂1?2份； 所述木质纤维填料选自木粉、糠粉或秸杆粉的一种以上；弹性体选自氯化聚乙烯、SBS 或ACR的一种以上；稳定剂选自钙锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、复合铅稳定剂或稀土稳 定剂的一种以上；润滑剂选自石蜡、氯化石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸或乙烯基双 硬脂酰胺的一种以上；增塑剂选自环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯的 一种以上；偶联剂选自丙烯酸酯、钛酸酯或铝酸酯的两种以上。
2. -种纳米碳酸钙增强生态木材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 称取干燥好的40-200目的木质纤维30?40份，其中一种偶联剂0. 2?0. 3份， 90?100°C混合搅拌5?lOmin，搅拌速度2000r/min，加入另一种以上的偶联剂0. 3?0. 7 份，混合搅拌10?15min得到改性木质纤维； 2) 称取PVC树脂100份、稳定剂1?6份、一种以上偶联剂0. 5?1份，100?110°C混 合搅拌5?15min，50?90nm纳米碳酸興5?10份，搅拌5min得到改性PVC树脂； 3) 将改性木质纤维、改性PVC树脂、轻质碳酸興50?60份、50?90nm纳米碳酸興5? 10份、发泡剂0. 5?3份、发泡调节剂0. 5?4份、色料0. 2?1份、弹性体2?10份、润滑 剂0? 5?1份及增塑剂0? 5?5份，80?100°C混合搅拌5?15min，冷混5?lOmin得到 预混料，将预混料造粒得到颗粒I ; 4) 将颗粒I挤出成型，经模具、冷却、牵引、切割即得成品； 所述木质纤维填料选自木粉、糠粉或秸杆粉的一种以上；偶联剂选自丙烯酸酯、钛酸酯 或铝酸酯的一种以上；弹性体选自氯化聚乙烯、SBS或ACR的一种以上；稳定剂选自钙锌复 合稳定剂、有机锡类稳定剂、复合铅稳定剂或稀土稳定剂的一种以上；润滑剂选自石蜡、氯 化石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸或乙烯基双硬脂酰胺的一种以上；增塑剂选自环 氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯的一种以上。
【文档编号】C08L97/02GK104341692SQ201410526446
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】王心潮, 苏新, 傅延春, 黄奥博 申请人:大连环美科技集团有限公司