一种高韧性复合装饰材料的制作方法

文档序号:11271397阅读:164来源:国知局

本发明涉及木材技术领域,尤其是涉及一种高韧性复合装饰材料。



背景技术:

木塑复合材料是由木质或其他纤维素材料和热塑性塑料统配温成型加工制成的复合材料,虽然其优点众多,但中国的木塑产品在应用方面仍存在一定的局限性和缺陷。木塑产品在使用过程中存在力学强度不够、耐热性能不佳,及热膨胀系数大等缺陷,作为地面铺板等用材时,材料的摩擦学性能尚不理想。为改善上述局限性并弥补缺陷,同时扩大替代木制产品的优势,研发高填充量植物纤维、高性能木塑复合材料产品将是企业和市场的主导方向。

目前,玻璃纤维在木塑复合材料中的研究和应用较少,有关其性能的研究报迫尚不多见,而结合材料的实际工况进行的相关研究报道更为鲜见。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明提供一种采用玻璃纤维的高韧性复合装饰材料,本发明能够具备有良好的耐磨性能,而且还能具备有高韧性,结构简单,使用寿命长。

本发明的技术方案为:一种高韧性复合装饰材料,由复合芯板和强化板贴合而成,所述复合芯板的原料及各原料的重量份数为:

混合木粉:22-34份;

慈竹粉:16-29份;

无碱性长切玻璃纤维:11-19份;

碱式碳酸铋:4-9份;

ceapo-5分子筛9-16份;

聚苯并双噁唑纤维:16-23份;

甲基磺酸亚锡:17-21份;

钛酸酯偶联剂7-15份;

所述混合木粉为杨木、柳木、桉木、楸木、梧桐制造产品时的下脚料,经研磨成的粉末后等质量比例混合,颗粒度大小为500-750微米;

所述慈竹粉为慈竹经预烧、研磨、酸洗、煅烧后得到的粉末,颗粒度大小为250-450微米;

所述聚苯并双噁唑纤维的颗粒度大小为120-160微米;

所述ceapo-5分子筛为粉末颗粒,颗粒度大小为500-750um。特别的,本发明中的ceapo-5分子筛是采用现有技术的水热合成法,以拟薄水铝石、正磷酸、碳酸铈、水为原料,三乙胺为模板剂合成。

进一步的,所述复合芯板的原料及各原料的重量份数为:

混合木粉:25-28份;

慈竹粉:18-22份;

无碱性长切玻璃纤维:13-16份;

碱式碳酸铋:5-7份;

ceapo-5分子筛11-14份;

聚苯并双噁唑纤维:19-21份;

甲基磺酸亚锡:17-20份;

钛酸酯偶联剂9-11份;

所述混合木粉为杨木、柳木、桉木、楸木、梧桐制造产品时的下脚料,经研磨成的粉末后等质量比例混合,颗粒度大小为600-700微米;

所述慈竹粉为慈竹经预烧、研磨、酸洗、煅烧后得到的粉末,颗粒度大小为280-350微米;

所述聚苯并双噁唑纤维的颗粒度大小为130-150微米;

所述ceapo-5分子筛为粉末颗粒,颗粒度大小为550-650um。

更进一步的,所述复合芯板的原料及各原料的重量份数为:

混合木粉:27份;

慈竹粉:20份;

无碱性长切玻璃纤维:15份;

碱式碳酸铋:6份;

ceapo-5分子筛12份;

聚苯并双噁唑纤维:20份;

甲基磺酸亚锡:19份;

钛酸酯偶联剂10份;

所述混合木粉为杨木、柳木、桉木、楸木、梧桐制造产品时的下脚料,经研磨成的粉末后等质量比例混合,颗粒度大小为650微米;

所述慈竹粉为慈竹经预烧、研磨、酸洗、煅烧后得到的粉末,颗粒度大小为320微米;

所述聚苯并双噁唑纤维的颗粒度大小为135微米;

所述ceapo-5分子筛为粉末颗粒,颗粒度大小为600um。

进一步的,所述无碱性长切玻璃纤维的长度为7-14mm,直径为13-18um。

进一步的所述慈竹的预烧温度为450-530℃,时间为1-1.5h;酸洗为采用0.01m硫酸浸泡;煅烧的温度为920-1050℃,时间为55-70min。

进一步的,所述强化板包括聚氯乙烯-纤维增强板,所述聚氯乙烯-纤维增强板为pvc-frp增强版,具有承载力高、延性和耐久性好、质量轻等优点,非常适合作为复合芯板的外层强化板。

进一步的,所述强化板与复合芯板之间通过胶黏剂结合制备成复合木板成品。

本发明中,所述复合芯板可采用本领域中冷压、热压、挤出等任一现有技术加工得到。

在众多植物中,竹材的生长周期短且资源丰富,而四川地区的竹资源尤为丰富。竹材性能优异,但由于其特殊的生长结构,利用率不高。将竹材运用于木塑复合材料中,不仅可以替代木材并提高其利用率,高填充量的竹纤维连可以进一步地降低木塑复合材料的成本。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,具有耐高温、机械强度高且硬度大等特点,选择玻璃纤维作为木塑复合材料的改性填料,一方面在于纤维材料对复合材料的增强效果比颗粒状无机填料的好;另一方面是希望能利用玻璃纤维的特性弥补木塑复合材料在应用过程中易于出现的缺陷,使复合材料在具有良好性能的同时,降低材料的生产成本。此外,根据纤维的增强原理,只有纤维长度在临界长度以上时才能充分发挥纤维的增强作用。在成型工艺允许的条件下,选择较长的玻璃纤维增强复合材料时,增强效果更为明显。

在本发明中,通过ceapo-5分子筛的作用,可增强混合木粉内部的兼容性,再通过混合木粉、慈竹粉、无碱性长切玻璃纤维的协效复配作用,形成高韧性的空间排布结构以及规则层状结构,再通过甲基磺酸亚锡、碱式碳酸铋、钛酸酯偶联剂的作用增强其连接强度。甲基磺酸亚锡分子式是(ch3so3)2sn,cas号:53408-94-9,为市售产品。经过验证,甲基磺酸亚锡和碱式碳酸铋(cas号:5892-10-4)协效可以有效提高长玻纤的耐蠕变性能,进而有效提高长玻纤的在装饰材料中的结构稳定性,避免因其蠕变导致产品尺寸不稳定、变形。由于本发明中产品的耐蠕变性能提高,使之得以被应用在对尺寸和形状稳定性要求较高的产品领域。通过对本发明断面形貌的观察,各组分的相界面模糊,存在包裹与被包裹的连接方式,同时还存在部分孔洞,说明甲基磺酸亚锡、碱式碳酸铋、钛酸酯偶联剂可有效改善混合木粉与慈竹粉、无碱性长切玻璃纤维之间的界面结合,但粒径较大的纤维之间容易搭桥,使得纤维与纤维之间以及纤维与基体之间易产生孔隙,进而减弱了结合力的作用,因此本发明中通过采用不同粒径的纤维搭配,避免材料在受力时产生应力集中的现象。

本发明提供一种采用玻璃纤维的高韧性复合装饰材料,本发明能够具备有良好的耐磨性能,而且还能具备有较高的强度,结构简单,使用寿命长。

本发明在木材原料中加入了混合木粉,可以很好的利用速生材加工的下脚料,并且通过本发明的配方显著增强其物理性能,使得原材料成本较低,有利于推广应用。

本发明采用煅烧后的慈竹粉末与混合木粉末配合,可以避开其易开裂、出油、易溶、受温度湿度影响大的缺点,更好的发挥混合木粉的性能优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高韧性复合装饰材料,由复合芯板1和强化板2贴合而成,所述复合芯板1的原料及各原料的重量份数为:

混合木粉:27份;

慈竹粉:20份;

无碱性长切玻璃纤维:15份;

碱式碳酸铋:6份;

ceapo-5分子筛12份;

聚苯并双噁唑纤维:20份;

甲基磺酸亚锡:19份;

钛酸酯偶联剂10份;

所述混合木粉为杨木、柳木、桉木、楸木、梧桐制造产品时的下脚料,经研磨成的粉末后等质量比例混合,颗粒度大小为650微米;

所述慈竹粉为慈竹经预烧、研磨、酸洗、煅烧后得到的粉末,颗粒度大小为320微米;

所述聚苯并双噁唑纤维的颗粒度大小为135微米;

所述ceapo-5分子筛为粉末颗粒,颗粒度大小为600um。

进一步的,所述无碱性长切玻璃纤维的长度为12mm,直径为15um。

进一步的所述慈竹的预烧温度为480℃,时间为1.2h;酸洗为采用0.01m硫酸浸泡;煅烧的温度为970℃,时间为62min。

进一步的,所述强化板2包括聚氯乙烯-纤维增强板,所述聚氯乙烯-纤维增强板为pvc-frp增强版,具有承载力高、延性和耐久性好、质量轻等优点,非常适合作为复合芯板1的外层强化板2。

进一步的,所述强化板2与复合芯板1之间通过胶黏剂结合制备成复合木板成品。

将本发明制备得到密度为1g/cm2、厚度为25mm的木材,弹性模量为34720mpa,静曲强度152mpa、煮沸内结合强度0.30mpa。

在众多植物中,竹材的生长周期短且资源丰富,而四川地区的竹资源尤为丰富。竹材性能优异,但由于其特殊的生长结构,利用率不高。将竹材运用于木塑复合材料中,不仅可以替代木材并提高其利用率,高填充量的竹纤维连可以进一步地降低木塑复合材料的成本。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,具有耐高温、机械强度高且硬度大等特点,选择玻璃纤维作为木塑复合材料的改性填料,一方面在于纤维材料对复合材料的增强效果比颗粒状无机填料的好;另一方面是希望能利用玻璃纤维的特性弥补木塑复合材料在应用过程中易于出现的缺陷,使复合材料在具有良好性能的同时,降低材料的生产成本。此外,根据纤维的增强原理,只有纤维长度在临界长度以上时才能充分发挥纤维的增强作用。在成型工艺允许的条件下,选择较长的玻璃纤维增强复合材料时,增强效果更为明显。

在本发明中,通过ceapo-5分子筛的作用,可增强混合木粉内部的兼容性,再通过混合木粉、慈竹粉、无碱性长切玻璃纤维的协效复配作用,形成高韧性的空间排布结构以及规则层状结构,再通过甲基磺酸亚锡、碱式碳酸铋、钛酸酯偶联剂的作用增强其连接强度。甲基磺酸亚锡分子式是(ch3so3)2sn,cas号:53408-94-9,为市售产品。经过验证,甲基磺酸亚锡和碱式碳酸铋(cas号:5892-10-4)协效可以有效提高长玻纤的耐蠕变性能,进而有效提高长玻纤的在装饰材料中的结构稳定性,避免因其蠕变导致产品尺寸不稳定、变形。由于本发明中产品的耐蠕变性能提高,使之得以被应用在对尺寸和形状稳定性要求较高的产品领域。通过对本发明断面形貌的观察,各组分的相界面模糊,存在包裹与被包裹的连接方式,同时还存在部分孔洞,说明甲基磺酸亚锡、碱式碳酸铋、钛酸酯偶联剂可有效改善混合木粉与慈竹粉、无碱性长切玻璃纤维之间的界面结合,但粒径较大的纤维之间容易搭桥,使得纤维与纤维之间以及纤维与基体之间易产生孔隙,进而减弱了结合力的作用,因此本发明中通过采用不同粒径的纤维搭配,避免材料在受力时产生应力集中的现象。

本发明提供一种采用玻璃纤维的高韧性复合装饰材料,本发明能够具备有良好的耐磨性能,而且还能具备有较高的强度,结构简单,使用寿命长。

本发明在木材原料中加入了混合木粉,可以很好的利用速生材加工的下脚料,并且通过本发明的配方显著增强其物理性能,使得原材料成本较低,有利于推广应用。

本发明采用煅烧后的慈竹粉末与混合木粉末配合,可以避开其易开裂、出油、易溶、受温度湿度影响大的缺点,更好的发挥混合木粉的性能优点。

实施例2

一种高韧性复合装饰材料,由复合芯板1和强化板2贴合而成,所述复合芯板1的原料及各原料的重量份数为:

混合木粉:22份;

慈竹粉:29份;

无碱性长切玻璃纤维:11份;

碱式碳酸铋:9份;

ceapo-5分子筛9份;

聚苯并双噁唑纤维:16份;

甲基磺酸亚锡:21份;

钛酸酯偶联剂7份;

所述混合木粉为杨木、柳木、桉木、楸木、梧桐制造产品时的下脚料,经研磨成的粉末后等质量比例混合,颗粒度大小为500微米;

所述慈竹粉为慈竹经预烧、研磨、酸洗、煅烧后得到的粉末,颗粒度大小为450微米;

所述聚苯并双噁唑纤维的颗粒度大小为160微米;

所述ceapo-5分子筛为粉末颗粒,颗粒度大小为750um。

进一步的,所述无碱性长切玻璃纤维的长度为7mm,直径为18um。

进一步的所述慈竹的预烧温度为530℃,时间为1.5h;酸洗为采用0.01m硫酸浸泡;煅烧的温度为1050℃,时间为70min。

进一步的,所述强化板2包括聚氯乙烯-纤维增强板,所述聚氯乙烯-纤维增强板为pvc-frp增强版,具有承载力高、延性和耐久性好、质量轻等优点,非常适合作为复合芯板1的外层强化板2。

进一步的,所述强化板2与复合芯板1之间通过胶黏剂结合制备成复合木板成品。

将本发明制备得到密度为1g/cm2、厚度为25mm的木材,弹性模量为23750mpa,静曲强度116mpa、煮沸内结合强度0.40mpa。

实施例3

一种高韧性复合装饰材料,由复合芯板1和强化板2贴合而成,所述复合芯板1的原料及各原料的重量份数为:

混合木粉:34份;

慈竹粉:16份;

无碱性长切玻璃纤维:19份;

碱式碳酸铋:4份;

ceapo-5分子筛16份;

聚苯并双噁唑纤维:16份;

甲基磺酸亚锡:21份;

钛酸酯偶联剂7份;

所述混合木粉为杨木、柳木、桉木、楸木、梧桐制造产品时的下脚料,经研磨成的粉末后等质量比例混合,颗粒度大小为750微米;

所述慈竹粉为慈竹经预烧、研磨、酸洗、煅烧后得到的粉末,颗粒度大小为250微米;

所述聚苯并双噁唑纤维的颗粒度大小为120微米;

所述ceapo-5分子筛为粉末颗粒,颗粒度大小为500um。

进一步的,所述无碱性长切玻璃纤维的长度为14mm,直径为13um。

进一步的所述慈竹的预烧温度为450℃,时间为1h;酸洗为采用0.01m硫酸浸泡;煅烧的温度为920℃,时间为55min。

进一步的,所述强化板2包括聚氯乙烯-纤维增强板,所述聚氯乙烯-纤维增强板为pvc-frp增强版,具有承载力高、延性和耐久性好、质量轻等优点,非常适合作为复合芯板1的外层强化板2。

进一步的,所述强化板2与复合芯板1之间通过胶黏剂结合制备成复合木板成品。

将本发明制备得到密度为1g/cm2、厚度为25mm的木材,弹性模量为25910mpa,静曲强度127mpa、煮沸内结合强度0.40mpa。

实施例4

一种高韧性复合装饰材料,由复合芯板1和强化板2贴合而成,所述复合芯板1的原料及各原料的重量份数为:

混合木粉:25份;

慈竹粉:18份;

无碱性长切玻璃纤维:13份;

碱式碳酸铋:5份;

ceapo-5分子筛11份;

聚苯并双噁唑纤维:19份;

甲基磺酸亚锡:17份;

钛酸酯偶联剂9份;

所述混合木粉为杨木、柳木、桉木、楸木、梧桐制造产品时的下脚料,经研磨成的粉末后等质量比例混合,颗粒度大小为600微米;

所述慈竹粉为慈竹经预烧、研磨、酸洗、煅烧后得到的粉末,颗粒度大小为350微米;

所述聚苯并双噁唑纤维的颗粒度大小为150微米;

所述ceapo-5分子筛为粉末颗粒,颗粒度大小为650um。

进一步的,所述无碱性长切玻璃纤维的长度为9mm,直径为18um。

进一步的所述慈竹的预烧温度为490℃,时间为1.2h;酸洗为采用0.01m硫酸浸泡;煅烧的温度为1000℃,时间为68min。

进一步的,所述强化板2包括聚氯乙烯-纤维增强板,所述聚氯乙烯-纤维增强板为pvc-frp增强版,具有承载力高、延性和耐久性好、质量轻等优点,非常适合作为复合芯板1的外层强化板2。

进一步的,所述强化板2与复合芯板1之间通过胶黏剂结合制备成复合木板成品。

将本发明制备得到密度为1g/cm2、厚度为25mm的木材,弹性模量为32310mpa,静曲强度194mpa、煮沸内结合强度0.25mpa。

实施例5

一种高韧性复合装饰材料,由复合芯板1和强化板2贴合而成,所述复合芯板1的原料及各原料的重量份数为:

混合木粉:28份;

慈竹粉:22份;

无碱性长切玻璃纤维:16份;

碱式碳酸铋:7份;

ceapo-5分子筛14份;

聚苯并双噁唑纤维:21份;

甲基磺酸亚锡:20份;

钛酸酯偶联剂11份;

所述混合木粉为杨木、柳木、桉木、楸木、梧桐制造产品时的下脚料,经研磨成的粉末后等质量比例混合,颗粒度大小为700微米;

所述慈竹粉为慈竹经预烧、研磨、酸洗、煅烧后得到的粉末,颗粒度大小为280微米;

所述聚苯并双噁唑纤维的颗粒度大小为650微米;

所述ceapo-5分子筛为粉末颗粒,颗粒度大小为550um。

进一步的,所述无碱性长切玻璃纤维的长度为13mm,直径为13um。

进一步的所述慈竹的预烧温度为490℃,时间为1.2h;酸洗为采用0.01m硫酸浸泡;煅烧的温度为1000℃,时间为68min。

进一步的,所述强化板2包括聚氯乙烯-纤维增强板,所述聚氯乙烯-纤维增强板为pvc-frp增强版,具有承载力高、延性和耐久性好、质量轻等优点,非常适合作为复合芯板1的外层强化板2。

进一步的,所述强化板2与复合芯板1之间通过胶黏剂结合制备成复合木板成品。

将本发明制备得到密度为1g/cm2、厚度为25mm的木材,弹性模量为30610mpa,静曲强度184mpa、煮沸内结合强度0.25mpa。

对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是,本发明中所未详细描述的技术特征,均可以通过任一现有技术实现。

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