一种光致变色的木塑复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种光致变色的木塑复合材料及其制备方法。技术背景木塑复合材料已是一种商业化产品并形成了相关制造产业，主要用于包装行业、建筑行业和汽车飞机配件等领域。虽然木塑复合材料的应用范围在不断扩展，但始终未能在室内及表面装饰方面得以应用。这是因为木塑复合材料表面质感及视觉感观的舒适感不够好，所以近年来开展了许多关于木塑复合材料功能性改良的研究。木塑复合材料功能性改良的目的是赋予其原本不具备的某种新功能进而拓展木塑复合材料的应用范围，而改变木塑复合材料的表面性能是其中最简单的一种方法。本发明就提供了一种新型表面的木塑复合材料，这种复合材料在日光或紫外光照射条件下能发生肉眼可见的变色，预期可用于室内特殊装饰、室内光学指示、户外标志及需要光学变色的场合。技术实现要素：本发明提供了一种光致变色的木塑复合材料及其制备方法，从功能性改良角度改善了木塑复合材料的表面性能，赋予其光致变色功能进而拓宽其应用范围。本发明的一种光致变色的木塑复合材料，由聚烯烃类木塑复合材料及覆贴在表面一定厚度的光致发光表层复合而成。光致发光表层按质量份数由90～99.5份聚丙烯塑料和0.5～10份光致变色粉制备而成；木塑复合材料基材按质量份数由30～50份聚烯烃塑料、1～4份相容剂、0.5～1.5份润滑剂和50～70份木粉制备而成。本发明的一种光致变色的木塑复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：一、制备基材：按质量份数称取30～50份聚烯烃塑料、1～4份相容剂、0.5～1.5份润滑剂和50～70份木粉，将所有原料放进高混机中混合均匀，混合速度1400～3000r/min，混合时间为15～30min，然后用混合料通过挤出机造粒，造粒 温度为150℃～210℃，得到木塑粒料，对木塑粒料进行挤出或模压成型加工制备木塑复合材料基材；二、制备光致发光表层：按质量份数称取90～99.5份聚丙烯塑料；0.5～10份光致变色粉在高混机中混合均匀，混合速度1400～3000r/min，混合时间为15～30min，然后用混合料通过挤出机造粒，造粒温度为150℃～210℃，人为拉扯得到较小规格的块状混合料；对混合料进行粉碎得到混合料碎料，然后对粒料进行成型加工，即得到一定厚度的光致变色表层；三、将光致变色表层模压覆贴在聚烯烃类木塑复合材料基材上，即制备出光致变色的木塑复合材料。本发明的有益效果是：赋予木塑复合材料光致变色功能，改善其表面视觉感观，使木塑复合材料可用于装饰、标识、广告材料、建筑外墙等需要光致变色的应用场合，拓展了木塑复合材料应用范围。本发明提供的制备方法简单易行，为了保证光致发光表层的透光性，选用光学性能较好的聚丙烯树脂作为光致发光粉的分散载体，聚丙烯树脂的光学透光性远远好于其他聚烯烃类树脂，这样光能可在其内部传递并激发光致变色粉。此外聚丙烯树脂的光致发光表层可与聚烯烃类木塑复合材料有非常好的界面结合，完全保证光致发光木塑复合材料具备基本使用强度。通过本发明制备的光致发光的木塑复合材料，在户外及采光好的室内均可发生光致变色现象，起到装饰、指示的功能。本发明用于一种光致变色的木塑复合材料及其制备方法。附图说明图1为未经外界光源激发的光致变色木塑复合材料原始状态。图2为经外界光源激发后呈现红色的光致变色木塑复合材料。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种光致变色的木塑复合材料按结构由光致发光表层和聚烯烃木塑复合材料基材组成。通过本实施方式制备的光致变色的木塑复合材料，在日光、紫外光及采光好的室内均可发生光致变色现象，见附图1和附图2。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的光致发 光表层由光致发光粉和聚丙烯树脂按一定质量比混合后经成型加工制备的。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述的聚烯烃木塑复合材料基材由聚烯烃塑料、相容剂、润滑剂和木粉按一定质量比混合经成型加工制备的；所述聚烯烃塑料为聚乙烯、聚丙烯中的一种；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种；所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种；所述的木粉目数为20～120目。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式所述的一种光致变色的木塑复合材料的制备方法，是按以下步骤进行的：一、制备基材：按质量份数称取30～50份聚烯烃塑料、1～4份相容剂、0.5～1.5份润滑剂和50～70份木粉，将所有原料放进高混机中混合均匀，混合速度1400～3000r/min，混合时间为15～30min，然后用混合料通过挤出机造粒，造粒温度为150℃～210℃，得到木塑粒料，对木塑粒料进行挤出或模压成型加工制备木塑复合材料基材；二、制备光致发光表层：按质量份数称取90～99.5份聚丙烯塑料；0.5～10份光致变色粉在高混机中混合均匀，混合速度1400～3000r/min，混合时间为15～30min，然后用混合料通过挤出机造粒，造粒温度为150℃～210℃，人为拉扯得到较小规格的混合料；对混合料进行粉碎得到粒料，然后对粒料进行成型加工，即得到一定厚度的光致变色表层；三、将光致变色表层模压覆贴在聚烯烃类木塑复合材料基材上，即制备出光致变色的木塑复合材料。本实施方式步骤一中所述的挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。本实施方式步骤一中所述的聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯中的一种；步骤一所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种；步骤一中润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种；步骤一所述的木粉目数为20～120目。本实施方式步骤二中所述的挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。通过本实施方式制备的光致变色的木塑复合材料在在日光、紫外光及采光好的室内均可发生光致变色现象，见附图1和附图2。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤二中所述的成型加工为挤出成型或模压成型；步骤二中所述的一定厚度是0.5～3.0mm。其它与具体实施方式四相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是：当所述的成型加工为挤出成型时，挤出温度为140℃～200℃，口模温度为140℃～200℃；当所述的成型加工为模压成型时，模压温度为150℃～200℃，模压压力为1.5MPa～7.0MPa，冷却后定型。其它与具体实施方式四或五相同。本实施方式所述的挤出成型使用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。采用以下实施例验证本发明的有益效果：实施例一：本实施例所述的一种光致变色的木塑复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：一、制备基材：按质量份数称取35份聚烯烃塑料、4份相容剂、1份润滑剂和60份木粉，将所有原料放进高混机中混合均匀，混合速度1400～3000r/min，混合时间为15～30min，然后用双螺杆挤出机对混合料进行造粒，造粒温度一到七区分别是150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、165℃及160℃，螺杆转速为30r/min，得到木塑粒料，用单螺杆挤出机对木塑粒料进行成型加工，制备出基材；二、制备光致发光表层：按质量份数称取99.5份聚丙烯塑料；0.5份光致变色粉在高混机中混合均匀，混合速度1400～3000r/min，混合时间为15～30min，然后用混合料通过双螺杆挤出机造粒，造粒温度为150℃～210℃，人为拉扯得到较小规格的混合料；对混合料进行粉碎得到粒料，然后对粒料进行成型加工，即制备出一定厚度的光致变色表层；三、将光致变色表层模压覆贴在聚烯烃类木塑复合材料基材上，即制备出光致变色的木塑复合材料。步骤一中所述的聚烯烃为高密度聚乙烯：牌号2200J，大庆石化；步骤一中所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，接枝率为1wt％，熔融指数≥50g/10min，上海日之升新技术发展有限公司；步骤一中所述的润滑剂为聚乙烯蜡，市售；步骤一中所述的木粉为杨木粉，目数40～80目，含水率≤3％。步骤二中所述的成型加工为模压成型，模压温度为180℃，模压压力为5.0MPa，冷却后定型。步骤二中所述的一定厚度为1mm。实施例二：本实施方式与实施例一不同的是：步骤二中按质量份数称取98份聚丙烯塑料；2份光致变色粉；其它与实施例一相同。实施例三：本实施方式与实施例一不同的是：步骤二中按质量份数称取96.5份聚丙烯塑料；3.5份光致变色粉；其它与实施例一相同。实施例四：本实施方式与实施例一不同的是：步骤二中按质量份数称取95份聚丙烯塑料；5份光致变色粉；其它与实施例一相同。实施例五：本实施方式与实施例一不同的是：步骤二中按质量份数称取93.5份聚丙烯塑料；6.5份光致变色粉；其它与实施例一相同。对实施例一至五制备的光致变色的木塑复合材料进行外界光源照射，照射前的图片为附图1，照射变色后的图片为附图2。对实施例一至五制备的光致变色的木塑复合材料进行弯曲性能检测，检测结果见表1。表1：光致变色的木塑复合材料弯曲性能测试结果项目抗弯强度/MPa抗弯弹性模量/GPa实施例一57.723.15实施例二62.053.08实施例三50.202.58实施例四52.02.55实施例五53.452.98基材64.754.78由表1可知实施例一至五制备的光致变色木塑复合材料的抗弯强度和抗弯弹性模量与纯基材的抗弯强度和抗弯弹性模量相比有一定程度下降，但是下降幅度并不大，即实施例一至五制备的光致变色木塑复合材料的弯曲性能完全可满足装饰、外观、指示等非结构类用途的需要。对实施例一至五制备的光致变色的木塑复合材料采用菲利普PL-L18紫外灯辐照1min使材料发生光致变色，材料距离光源的垂直距离为20mm，然后对变色前后材料的颜色进行测试，采用CIE1976L*a*b*表色系统，结果见表2。表2：光致变色的木塑复合材料变色前后颜色的测试结果由表2可知实施例一至五在未变色时呈现高明度偏黄色，而变色后呈现粉红色。在变色时的颜色值呈现增加趋势，尤其是L*值明显逐渐增大，a*值为正值且接近30，b*值几乎为零，这说明变色时呈现红色。对实施例一至五制备的光致变色的木塑复合材料采用QUV/SPRAY型紫外加速老化仪进行人工加速老化测试，分别老化1天和7天后测定其变色时的颜色，结果见表3。表3：光致变色的木塑复合材料老化后变色时颜色的测试结果由表3可知，人工老化1天后实施例一至五的试样在变色时仍呈现明显红色，只是L*值有稍许下降而a*值则急剧增加，说明颜色更接近红色，L*值下降是因为人工老化时试样从最初透明状态向非透明状态转变。人工老化7天后L*值明显增加即试样明度急剧下降，a*值也明显下降，b*值明显增加，这说明所有试样均在褪色即颜色由饱和红色向淡红色变化，其中实施例一、实施例四和实施例五制备的试样褪色较为严重。可见光致变色粉的添加量对光致变色木塑复合材料变色时的颜色有影响而且添加量过少和过多对其老化性能有明显影响即光致变色粉的添加量不宜过多也不宜过少，添加量为实施例三和实施例四时光 致变色木塑复合材料的综合性能较好。当前第1页1 2 3