本发明涉及建筑装修材料技术领域，尤其是涉及一种复合木塑板及其制备方法。
背景技术：
木塑复合材料又称塑木、生态木、科技木、环保木，是由木粉、竹屑、稻壳等天然纤维材料和聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、EVA等树脂，并辅以各种功能剂通过模塑化挤出成型的新型建材，主要用于户外园林园艺建材、室内装饰装修、地板、家具等行业。复合木塑板的手感极像木材，有木质的温暖感，区别于塑料的冰冷感。优质的木塑材料还能散发出木材的清香味。复合木塑材料能重复和回收利用，具有生物降解性，保护了森林资源和生态环境，是新世纪的一种新型环境友好型材料。
随着复合木塑材料这种新型环保材料的发展，其良好的性能逐渐被用户认知认可，是良好的以塑代木，以塑代钢的新型环保材料。该材料具有污染小、耐酸碱、防水、抗腐蚀、强度高和可回收等特点。该材料采用天然纤维填充于增强热塑性塑料中，通过高温、高压挤出压制成形，无毒无味，使用后可再生，是百分之百的“绿色”环保产品。
而目前的复合木塑板在生产过程中，添加的木质料较少，对植物纤维的利用率较低。如果添加的木质料较多，则会引起强度不高，易开裂，用于户外时易蛀虫等问题，从而影响木塑板的使用寿命。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种复合木塑板，以解决现有技术中的木塑板强度不高、易开裂、易蛀虫导致使用寿命降低的技术问题。
本发明的第二目的在于提供一种复合木塑板的制备方法，该制备方法具有工艺流程简单且适合工业化生产的优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维80-100份、聚乙烯18-23份、磷酸三苯酯2-5份、ABS树脂1-3份、玻璃纤维5-10份、硅灰石纤维5-10份、二氧化硅7-10份、碳酸钙3-6份、偶联剂4-8份、发泡剂2-6份、丁香粉2-4份、花椒粉3-5份和陈皮粉2-4份。
进一步的，按重量份数计包括以下原料：植物纤维85-95份、聚乙烯19-22份、磷酸三苯酯3-4份、ABS树脂1-3份、玻璃纤维6-9份、硅灰石纤维6-9份、二氧化硅8-9份、碳酸钙4-5份、偶联剂5-7份、发泡剂3-5份、丁香粉2.5-3.5份、花椒粉3.5-4.5份和陈皮粉2.5-3.5份。
进一步的，按重量份数计包括以下原料：植物纤维90份、聚乙烯20份、磷酸三苯酯3份、ABS树脂2份、玻璃纤维7份、硅灰石纤维8份、二氧化硅9份、碳酸钙4.5份、偶联剂6份、发泡剂4份、丁香粉3份、花椒粉4份和陈皮粉3份。
进一步的，所述植物纤维为木粉、竹粉或秸秆粉中的任意一种或至少两种的组合。
一种上述复合木塑板的制备方法，将植物纤维粉碎、干燥处理后与聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、偶联剂、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉混合均匀后，加热经挤压成型即得所述复合木塑板。
进一步的，将植物纤维粉碎后先与偶联剂一起置于混合机中在60-80℃条件下混合均匀并干燥，干燥后含水率为3％以下；
植物纤维与偶联剂混合结束后再与聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉一起混合均匀。
进一步的，在混合均匀的植物纤维和偶联剂中加入聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉，先在100-110℃的条件下用高速混合机混合10-15min，之后再在50-60℃的条件下用低速混合机混合5-10min。
进一步的，混料完成后将混合料放入挤压机中进行共混造粒，130-140℃共混10-15min后挤出造粒。
进一步的，造粒完成后将原料放入热压机中挤压成型，热压机的温度为140-150℃，热压压力7-10MPa，热压时间3-5min。
进一步的，包括以下步骤：
1)将植物纤维粉碎后与偶联剂在混合机中在60-80℃条件下混合均匀，并干燥，干燥后含水率为3％以下；
2)在混合均匀的植物纤维和偶联剂中加入聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉，先在100-110℃的条件下用高速混合机混合10-15min，之后再在50-60℃的条件下用低速混合机混合5-10min；
3)混料完成后将混合料放入挤压机中进行共混造粒，130-140℃共混10-15min后挤出造粒；
4)造粒完成后将原料放入热压机中挤压成型，热压机的温度为140-150℃，热压压力7-10MPa，热压时间3-5min；
5)挤压成型后真空定型冷却，切割即得所述复合木塑板。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的复合木塑板采用植物纤维为主要成分，占据60％以上，提高了废弃的木材、废旧纸箱和农作物秸秆的回收利用率，环保无污染。在添加上述比例的植物纤维后，通过添加聚乙烯、ABS树脂来增加木塑板的韧性，防止表面开裂。玻璃纤维强度高，硅灰石纤维分散性好，通过同时添加玻璃纤维和硅灰石纤维，在提高玻璃纤维分散性的同时，配合碳酸钙，使玻璃纤维、硅灰石纤维和碳酸钙三者发挥共同作用以提高复合木塑板的刚性和强度。
添加一定量的磷酸三苯酯可提高复合木塑板的阻燃性。用二氧化硅粉料代替部分硅酸钙做填充料，可提高复合木塑板整体的弹性强度和耐磨性以及热稳定性。
另外，在原料中添加丁香粉、花椒粉和陈皮粉，与磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维和硅灰石纤维共同作用，能达到在防蛀虫的目的，从而延长复合木塑板的使用寿命。
综上，本发明的复合木塑板具有刚性强、不繁殖细菌、不易被虫蛀、不长真菌、阻燃性好的优点，正常情况下户外环境中可用25年以上。本发明中通过采用植物纤维、玻璃纤维和硅石灰纤维，并将上述三种纤维物质用树脂固化，使得本发明提供的复合木塑板具有与硬木相当的抗压、抗冲击等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料，使用寿命长、价格低廉、经济实用、且有优良的耐水、耐腐性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维80-100份、聚乙烯18-23份、磷酸三苯酯2-5份、ABS树脂1-3份、玻璃纤维5-10份、硅灰石纤维5-10份、二氧化硅7-10份、碳酸钙3-6份、偶联剂4-8份、发泡剂2-6份、丁香粉2-4份、花椒粉3-5份和陈皮粉2-4份。
本发明提供的复合木塑板采用植物纤维为主要成分，占据60％以上，提高了废弃的木材、废旧纸箱和农作物秸秆的回收利用率，环保无污染。在添加上述比例的植物纤维后，通过添加聚乙烯、ABS树脂来增加木塑板的韧性，防止表面开裂。玻璃纤维强度高，硅灰石纤维分散性好，通过同时添加玻璃纤维和硅灰石纤维，在提高玻璃纤维分散性的同时，配合碳酸钙，使玻璃纤维、硅灰石纤维和碳酸钙三者发挥共同作用以提高复合木塑板的刚性和强度。
植物纤维包括木粉、竹粉或秸秆粉中的任意一种或至少两种的组合。此用废弃的木头、纸箱或农作物秸秆作为原料，可提高废物的利用率，环保节能。
本发明中，植物纤维按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：80份、81份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份、89份、90份、91份、92份、93份、94份、95份、96份、97份、98份、99份或100份。
聚乙烯热塑性材料，作为复合木塑板的塑性材料。
本发明中，聚乙烯按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：18份、19份、20份、21份、22份或23份。
磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)是种含磷元素的无卤环保型阻燃剂。添加一定量的磷酸三苯酯可提高复合木塑板的阻燃性。
本发明中，磷酸三苯酯按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：2份、3份、4份或5份。
ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
本发明中，ABS树脂按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：1份、2份或3份。
玻璃纤维(英文原名为：glass fiber或fiberglass)是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。
本发明中，玻璃纤维按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：5份、6份、7份、8份、9份或10份。
硅灰石纤维长径比较大的长纤维，用于增加强度。
本发明中，硅灰石纤维按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：5份、6份、7份、8份、9份或10份。
二氧化硅在聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、环氧树脂等塑料中都可作为填充材料，可以提高塑料的弹性强度和耐磨性，以及硬度的热稳定性能。本发明中用二氧化硅粉料代替部分硅酸钙做填充料，可提高复合木塑板整体的弹性强度和耐磨性以及热稳定性。
本发明中，二氧化硅按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：7份、8份、9份或10份。
碳酸钙在作无机填料方面具有较强的优越性能，将其填充在橡胶、塑料中能使制品的表面光艳、伸长度好、抗张力、抗撕力强，耐弯曲、抗龟裂性好，是优良的补强材料。
本发明中，硅酸钙按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：3份、4份、5份或6份。
偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物，在它的分子中，同时具有能与无机材料(如玻璃、水泥、金属等)结合的反应性基团和与有机材料(如合成树脂等)结合的反应性基团。偶联剂作表面改性剂，用于无机填料填充塑料时，可以改善其分散性和黏合性。
本发明中，偶联剂按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：4份、5份、6份、7份或8份。
发泡剂用来改善复合木塑板的密度。
本发明中，发泡剂按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：2份、3份、4份、5份或6份。
丁香粉、花椒粉和陈皮配合磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维和硅灰石纤维具有防蛀虫的功效。
本发明中，丁香粉按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：2份、2.5份、3份、3.5份或4份。
本发明中，花椒粉按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：3份、3.5份、4份、4.5份或5份。
本发明中，陈皮粉按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：2份、2.5份、3份、3.5份或4份。
在本发明的优选实施方式中，上述复合木塑板按重量份数计包括以下原料：植物纤维85-95份、聚乙烯19-22份、磷酸三苯酯3-4份、ABS树脂1-3份、玻璃纤维6-9份、硅灰石纤维6-9份、二氧化硅8-9份、碳酸钙4-5份、偶联剂5-7份、发泡剂3-5份、丁香粉2.5-3.5份、花椒粉3.5-4.5份和陈皮粉2.5-3.5份。
在本发明的优选实施方式中，上述复合木塑板按重量份数计包括以下原料：植物纤维90份、聚乙烯20份、磷酸三苯酯3份、ABS树脂2份、玻璃纤维7份、硅灰石纤维8份、二氧化硅9份、碳酸钙4.5份、偶联剂6份、发泡剂4份、丁香粉3份、花椒粉4份和陈皮粉3份。
通过进一步的优化各项原料的配比，可进一步提高复合木塑板各方面的性能。
本发明的另一个方面提供了一种上述复合木塑板的制备方法，将植物纤维粉碎、干燥处理后与聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、偶联剂、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉混合均匀后，加热经挤压成型即得所述复合木塑板。
上述制备方法具有工艺流程简单且适合工业化生产的优点。
在本发明的一个优选实施方式中，将植物纤维粉碎后先与偶联剂一起置于混合机中在60-80℃条件下混合均匀并干燥，干燥后含水率为3％以下；
植物纤维与偶联剂混合结束后再与聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉一起混合均匀。
在上述优选实施方式中，在混合均匀的植物纤维和偶联剂中加入聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉，先在100-110℃的条件下用高速混合机混合10-15min，之后再在50-60℃的条件下用低速混合机混合5-10min。
在上述优选实施方式中，混料完成后将混合料放入挤压机中进行共混造粒，130-140℃共混10-15min后挤出造粒。
在上述优选实施方式中，造粒完成后将原料放入热压机中挤压成型，热压机的温度为140-150℃，热压压力7-10MPa，热压时间3-5min。
通过优化制备方法中各项工艺参数，可提高复合木塑板的成品率。
作为本发明的一个优选实施方式，具体的，该复合木塑板的制备方法如下：
1)将植物纤维粉碎后与偶联剂在混合机中在60-80℃条件下混合均匀并干燥，干燥后含水率为3％以下；
2)在混合均匀的植物纤维和偶联剂中加入聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉，先在100-110℃的条件下用高速混合机混合10-15min，之后再在50-60℃的条件下用低速混合机混合5-10min；
3)混料完成后将混合料放入挤压机中进行共混造粒，130-140℃共混10-15min后挤出造粒；
4)造粒完成后将原料放入热压机中挤压成型，热压机的温度为140-150℃，热压压力7-10MPa，热压时间3-5min；
5)挤压成型后真空定型冷却，切割即得所述复合木塑板。
下面将结合实施例1-5和对比例1-8对本发明做进一步详细的说明。其中，实施例1-5和对比例1-8中的复合木塑板均采用以下方法制备得到：
1)将植物纤维粉碎后与偶联剂在混合机中80℃条件下混合均匀并干燥，干燥后含水率为2％；
2)在混合均匀的植物纤维和偶联剂中加入聚乙烯、磷酸三苯酯、ABS树脂、玻璃纤维、硅灰石纤维、二氧化硅、碳酸钙、发泡剂、丁香粉、花椒粉和陈皮粉，先在110℃的条件下用高速混合机混合15min，之后再在50℃下用低速混合机混合10min；
3)混料完成后将原料放入挤压机中进行共混，130℃共混10min后挤出造粒；
4)造粒完成后将原料放入热压机中挤压成型，热压机的温度为150℃，热压压力7MPa，热压时间4min；
5)挤压成型后真空定型冷却，切割即得所述复合木塑板。
实施例1
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维80份、聚乙烯23份、磷酸三苯酯2份、ABS树脂1份、玻璃纤维5份、硅灰石纤维10份、二氧化硅7份、碳酸钙6份、偶联剂4份、发泡剂2份、丁香粉4份、花椒粉3份和陈皮粉2份。
实施例2
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维85份、聚乙烯19份、磷酸三苯酯4份、ABS树脂3份、玻璃纤维9份、硅灰石纤维6份、二氧化硅8份、碳酸钙4份、偶联剂7份、发泡剂5份、丁香粉3.5份、花椒粉3.5份和陈皮粉2.5份。
实施例3
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维90份、聚乙烯20份、磷酸三苯酯3份、ABS树脂2份、玻璃纤维7份、硅灰石纤维8份、二氧化硅9份、碳酸钙4.5份、偶联剂6份、发泡剂4份、丁香粉3份、花椒粉4份和陈皮粉3份。
实施例4
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维95份、聚乙烯22份、磷酸三苯酯3份、ABS树脂1份、玻璃纤维6份、硅灰石纤维9份、二氧化硅9份、碳酸钙5份、偶联剂5份、发泡剂3份、丁香粉2.5份、花椒粉4.5份和陈皮粉3.5份。
实施例5
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维100份、聚乙烯18份、磷酸三苯酯5份、ABS树脂3份、玻璃纤维10份、硅灰石纤维5份、二氧化硅10份、碳酸钙3份、偶联剂8份、发泡剂6份、丁香粉2份、花椒粉5份和陈皮粉4份。
对比例1
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维120份、聚乙烯15份、磷酸三苯酯1份、ABS树脂5份、玻璃纤维3份、硅灰石纤维12份、二氧化硅5份、碳酸钙2份、偶联剂4份、发泡剂2份、丁香粉2份、花椒粉3份和陈皮粉2份。
对比例2
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维60份、聚乙烯30份、磷酸三苯酯10份、ABS树脂5份、玻璃纤维4份、硅灰石纤维1份、二氧化硅5份、碳酸钙2份、偶联剂8份、发泡剂5份。
对比例3
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维90份、聚乙烯20份、磷酸三苯酯3份、玻璃纤维7份、硅灰石纤维8份、二氧化硅9份、碳酸钙4.5份、偶联剂6份、发泡剂4份、丁香粉3份、花椒粉4份和陈皮粉3份。
对比例4
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维90份、聚乙烯20份、磷酸三苯酯3份、ABS树脂2份、二氧化硅9份、碳酸钙4.5份、偶联剂6份、发泡剂4份、丁香粉3份、花椒粉4份和陈皮粉3份。
对比例5
一种复合木塑板，按重量份数计包括以下原料：植物纤维90份、聚乙烯20份、磷酸三苯酯3份、ABS树脂2份、玻璃纤维7份、硅灰石纤维8份、碳酸钙4.5份、偶联剂6份、发泡剂4份、丁香粉3份、花椒粉4份和陈皮粉3份。
对比例6
嘉兴思达公司生产的木塑板
对比例7
宁波裕生翔公司生产的木塑板
性能测试：分别选取实施例1-5和对比例1-7中的复合木塑板3块，测试其静曲强度和弯曲弹性模量，测量值取平均值。
老化试验是将各实施例中的复合木塑板防止于高低温老化试验箱中，48小时后查看有无裂痕或气泡。
蛀虫试验：将实施例1-5和对比例1-7中的复合木塑板置于装有蚂蚁和潮虫的容器中，观察蚂蚁和潮虫是在板材上聚集还是散开。
上述试验结果列于表1中。
表1各实施例和对比例的性能测试结果
上述对比试验中，对比例1中植物纤维和聚乙烯额含量未落在本发明提供的数值范围内，植物纤维的含量略高而聚乙烯的含量略低，参照表1，其静曲强度和弹性弯曲模量最低，无法承重，且老化试验后表面有严重的裂痕。
对比例2中缺少香粉、花椒粉和陈皮粉这三种物质，其复合木塑板并未起到防虫的目的。
对比例3中未加入ABS树脂，与实施例1-5中的数据相比，其静曲强度和弹性弯曲模量略低，且老化试验后复合木塑板表面有轻微裂痕，说明ABS树脂的加入能改善复合木塑板的韧性，防止表面开裂，且有增加复合木塑板强度的作用。
对比例4中未加入玻璃纤维和硅灰石纤维，与实施例1-5中的数据相比，静曲强度和弹性弯曲模量大幅度降低，说明玻璃纤维和硅灰石纤维的加入能有效增加复合木塑板的强度和刚度。
对比例5中未加入二氧化硅，与实施例1-5相比，其静曲强度和弹性弯曲模量有降低的趋势且老化试验后表面有轻微麻点，说明二氧化硅在提高复合木塑板强度的同时能提高其热稳定性，防止开裂和产生气泡。
对比例6和7中的复合木塑板为市购产品，与实施例1-5相比，其各项指标均较差，说明本发明提供的复合木塑板的性能要优于目前的市购产品。
综上所述，实施例1-5中的各项指标均优于其他对比例，说明按照本发明提供的原料及配比能够制备出强度高、韧性好、老化性能优良且防蛀虫的复合木塑板。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。