本发明属于建筑材料制备
技术领域：
，具体涉及一种高强耐磨建筑用复合材料及其制备方法。
背景技术：
：热塑性木塑复合材料(wpc)是采用木纤维或植物纤维填充、增强，经热压复合、熔融挤出等不同加工方式制成的改性热塑性材料。近年随全球资源日趋枯竭，社会环保意识日见高涨，对木材和石化产品应用提出了更高要求。在这样的背景下，木塑复合材料这种既能发挥材料中各组分的优点，克服因木材强度低、变异性大及有机材料弹性模量低等造成的使用局限性，又能充分利用废弃的木材和塑料，减少环境污染。目前，提高材料附加值的产品愈来愈受到人们广泛关注。故普通的木塑材料的强度和耐磨性远满足不了实际使用时的需求。中国专利申请文献“一种耐磨型麦秆纤维木塑复合材料及其制备方法（申请公布号：cn106118106a）”公开了一种耐磨型麦秆纤维木塑复合材料及其制备方法，该木塑复合材料包括以下重量份的原料：改性麦秆纤维50-80份、聚氯乙烯（pvc）40-100份、偶联剂2-5份、相容剂2-10份、碳酸钙（粒径在200-300目）4-6份、润滑剂4-6份、抗氧化剂2-4份。该木塑复合材料是以改性麦秆、聚氯乙烯树脂、偶联剂、润滑剂为主要原料，通过木塑挤出成型工艺制备得到耐磨型麦秆纤维木塑复合材料，具有良好的界面粘结、耐磨性和表面硬度，综合力学性能优异，可应用于建筑材料和家具材料领域。但是其强度和耐磨无法满足实际使用时的需求。基于此，有必要提供一种高强耐磨建筑用复合材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高强耐磨建筑用复合材料及其制备方法，具有较好的强度和耐磨性，且制备方法简单，易于实现，适于工业化生产。为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高强耐磨建筑用复合材料，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料；所述补强助剂的原料按重量份包括：煅烧高岭土15-25份、纳米二氧化硅4-8份、多壁碳纳米管2-6份、纳米蒙脱土4-8份、炭纤维1-5份、炭黑3-6份、聚甲基三乙氧基硅烷4-8份、空心玻璃微珠2-6份、凹凸棒土1-4份、羧基丁腈胶乳3-6份、硅烷偶联剂kh-5502-6份、聚苯硫醚4-8份、水10-20份；所述耐磨改性填料的原料按重量份包括：聚丙二醇25-35份、酚醛树脂10-20份、4-羟基苯基马来酰亚胺4-8份、玻璃纤维3-6份、亚硫酰氯2-8份、纳米金刚石1-5份、滑石粉3-9份、钠基膨润土2-8份、六偏磷酸钠3-6份、三乙醇胺2-6份、硅烷偶联剂kh-5601-5份、水4-8份；所述丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料的重量比为30：8：5：2.5：2：1：4：5：3.5：3：4.5：0.5：10：215。作为优选，所述纤维素类化合物为羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的一种或两种。作为优选，所述偶联剂为铝硅烷偶联剂。作为优选，所述补强助剂按如下工艺进行制备：（1）将煅烧高岭土、纳米二氧化硅、多壁碳纳米管、纳米蒙脱土、炭黑和水混合研磨成浆状，然后加入聚甲基三乙氧基硅烷混合均匀，超声处理20-40min，然后升温至40-60℃，于800-1200r/min转速搅拌20-40min，然后冷却至室温，于50-70℃干燥7-9h，接着研磨得到物料a；（2）然后加入向物料a中加入羧基丁腈胶乳、空心玻璃微珠、混合均匀，于5500-6500r/min转速下搅拌2-4h，然后升温至90-100℃，保温0.5-1.5h，然后加入硅烷偶联剂kh-550和聚苯硫醚混合均匀，水洗，抽滤，置于45-55℃的烘箱中干燥1-4h，冷却至室温得到补强助剂。作为优选，所述耐磨改性填料按如下工艺进行制备：（1）将酚醛树脂和水混合，然后升温至90-95℃，保温10-20min，调节ph至2-4，接着加入4-羟基苯基马来酰亚胺混合均匀，升温至95-100℃，保温60-80min，调节ph至7-8，接着加入玻璃纤维和亚硫酰氯混合均匀，降温至80-85℃，保温40-60min，继续冷却至50-60℃，出料，冷却至室温得到物料a；（2）将硅烷偶联剂kh-560和水混合均匀，然后放入水浴中加热25-35min，接着加入物料a、纳米金刚石、滑石粉、钠基膨润土、六偏磷酸钠、三乙醇胺混合均匀，超声分散10-20min，接着调节ph至2.5-3.5，然后放入水浴中加热25-35min，接着进行固液分离，将分离后的固体用水洗涤2-4次，然后加入正聚丙二醇进行蒸馏脱水，然后将脱水后的粉末放入100-120℃烘箱中干燥1-3h，冷却至室温得耐磨改性填料。本发明还提供了上述高强耐磨建筑复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将丁苯橡胶加热熔融后得到液体胶料，将滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物混合研磨，过20-40目筛，然后加入到液体胶料中，继续升温搅拌，冷却至室温得到基料；步骤2：将步骤1得到的基料升温后加入酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸混合均匀，继续升温后搅拌，冷却至室温得到交联改性基料；步骤3：将端羧基丁晴橡胶一次加热后加入偶联剂、补强助剂和耐磨改性填料混合均匀，然后进行二次加热，并加入步骤2得到的交联改性基料混合搅拌，冷却至室温得到高强耐磨建筑用复合材料。作为优选，步骤1中，先将丁苯橡胶加热至135-145℃熔融后得到液体胶料，将滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物混合研磨，过50-80目筛，然后加入到液体胶料中，继续升温至155-175℃，于1600-2200r/min转速搅拌20-40min，冷却至室温得到基料。作为优选，步骤2中，先将步骤1得到的基料升温至80-90℃后加入酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸混合均匀，继续升温至115-125℃后于700-800r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到交联改性基料。本发明具有以下有益效果：（1）本发明制得的高强耐磨建筑用复合材料具有较好的强度和耐磨性性能，可满足建筑领域对高强耐磨材料的需求。（2）本发明以丁苯橡胶为基体，硫磺起硫化作用，硬脂酸起硫化活性剂，滑石粉、轻质碳酸钙作为填料，纤维素类化合物起到抗裂补强作用，而补强助剂可有效提高了该建筑复合材料的强度。而耐磨改性填料有效提高了该建筑复合材料优异的耐磨性能。（3）本发明利用了补强助剂的强度补强作用，有效提高了该建筑复合材料的强度，同时与耐磨改性填料配合，在偶联剂的作用下运用到基料中，有效提高了该建筑复合材料的耐磨性能，由此，丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料作为补强体系运用到该建筑复合材料的制备中，有效提高了该建筑复合材料的强度和耐磨性能。（4）本发明制备工艺简便，过程简单，适于工业化生产。具体实施方式为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。实施例1一种高强耐磨建筑用复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料；所述补强助剂的原料按重量份包括：煅烧高岭土15份、纳米二氧化硅4份、多壁碳纳米管2份、纳米蒙脱土4份、炭纤维1份、炭黑3份、聚甲基三乙氧基硅烷4份、空心玻璃微珠2份、凹凸棒土1份、羧基丁腈胶乳3份、硅烷偶联剂kh-5502份、聚苯硫醚4份、水10份；所述耐磨改性填料的原料按重量份包括：聚丙二醇25份、酚醛树脂10份、4-羟基苯基马来酰亚胺4份、玻璃纤维3份、亚硫酰氯2份、纳米金刚石1份、滑石粉3份、钠基膨润土2份、六偏磷酸钠3份、三乙醇胺2份、硅烷偶联剂kh-5601份、水4份；所述丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料的重量比为25：5：7：2.5：3：1：4：6：3.5：1.5：5：0.5:12：20。其中，所述纤维素类化合物为羟乙基纤维素。其中，所述偶联剂为铝锆偶联剂。其中，所述补强助剂按如下工艺进行制备：（1）将煅烧高岭土、纳米二氧化硅、多壁碳纳米管、纳米蒙脱土、炭黑和水混合研磨成浆状，然后加入聚甲基三乙氧基硅烷混合均匀，超声处理20min，然后升温至40℃，于800r/min转速搅拌20min，然后冷却至室温，于50℃干燥7h，接着研磨得到物料a；（2）然后加入向物料a中加入羧基丁腈胶乳、空心玻璃微珠、混合均匀，于5500r/min转速下搅拌2h，然后升温至90℃，保温0.5h，然后加入硅烷偶联剂kh-550和聚苯硫醚混合均匀，水洗，抽滤，置于45℃的烘箱中干燥1h，冷却至室温得到补强助剂。其中，所述耐磨改性填料按如下工艺进行制备：（1）将酚醛树脂和水混合，然后升温至90℃，保温10min，调节ph至2，接着加入4-羟基苯基马来酰亚胺混合均匀，升温至95℃，保温60min，调节ph至7，接着加入玻璃纤维和亚硫酰氯混合均匀，降温至80℃，保温40min，继续冷却至50℃，出料，冷却至室温得到物料a；（2）将硅烷偶联剂kh-560和水混合均匀，然后放入水浴中加热25min，接着加入物料a、纳米金刚石、滑石粉、钠基膨润土、六偏磷酸钠、三乙醇胺混合均匀，超声分散10min，接着调节ph至2.5，然后放入水浴中加热25min，接着进行固液分离，将分离后的固体用水洗涤2次，然后加入正聚丙二醇进行蒸馏脱水，然后将脱水后的粉末放入100℃烘箱中干燥1h，冷却至室温得耐磨改性填料。本发明还提供了上述高强度耐磨建筑复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将丁苯橡胶加热熔融后得到液体胶料，将滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物混合研磨，过20-40目筛，然后加入到液体胶料中，继续升温搅拌，冷却至室温得到基料；步骤2：将步骤1得到的基料升温后加入酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸混合均匀，继续升温后搅拌，冷却至室温得到交联改性基料；步骤3：将端羧基丁晴橡胶一次加热后加入偶联剂、补强助剂和耐磨改性填料混合均匀，然后进行二次加热，并加入步骤2得到的交联改性基料混合搅拌，冷却至室温得到高强耐磨建筑用复合材料。其中，步骤1中，先将丁苯橡胶加热至135℃熔融后得到液体胶料，将滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物混合研磨，过50-80目筛，然后加入到液体胶料中，继续升温至155℃，于1600r/min转速搅拌200min，冷却至室温得到基料。其中，步骤2中，先将步骤1得到的基料升温至80℃后加入酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸混合均匀，继续升温至115℃后于700r/min转速搅拌1h，冷却至室温得到交联改性基料。实施例2一种高强耐磨建筑用复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料；所述补强助剂的原料按重量份包括：煅烧高岭土25份、纳米二氧化硅8份、多壁碳纳米管6份、纳米蒙脱土8份、炭纤维5份、炭黑6份、聚甲基三乙氧基硅烷8份、空心玻璃微珠6份、凹凸棒土4份、羧基丁腈胶乳6份、硅烷偶联剂kh-5506份、聚苯硫醚8份、水20份；所述耐磨改性填料的原料按重量份包括：聚丙二醇35份、酚醛树脂20份、4-羟基苯基马来酰亚胺8份、玻璃纤维6份、亚硫酰氯8份、纳米金刚石5份、滑石粉9份、钠基膨润土8份、六偏磷酸钠6份、三乙醇胺6份、硅烷偶联剂kh-5605份、水8份；所述丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料的重量比为25：5：7：2.5：3：1：4：6：3.5：1.5：5：0.5:12：20。其中，所述纤维素类化合物为羟丙基甲基纤维素。其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联。其中，所述补强助剂按如下工艺进行制备：（1）将煅烧高岭土、纳米二氧化硅、多壁碳纳米管、纳米蒙脱土、炭黑和水混合研磨成浆状，然后加入聚甲基三乙氧基硅烷混合均匀，超声处理40min，然后升温至60℃，于1200r/min转速搅拌40min，然后冷却至室温，于70℃干燥9h，接着研磨得到物料a；（2）然后加入向物料a中加入羧基丁腈胶乳、空心玻璃微珠、混合均匀，于6500r/min转速下搅拌4h，然后升温至100℃，保温1.5h，然后加入硅烷偶联剂kh-550和聚苯硫醚混合均匀，水洗，抽滤，置于55℃的烘箱中干燥4h，冷却至室温得到补强助剂。其中，所述耐磨改性填料按如下工艺进行制备：（1）将酚醛树脂和水混合，然后升温至95℃，保温20min，调节ph至4，接着加入4-羟基苯基马来酰亚胺混合均匀，升温至100℃，保温80min，调节ph至8，接着加入玻璃纤维和亚硫酰氯混合均匀，降温至85℃，保温60min，继续冷却至50-60℃，出料，冷却至室温得到物料a；（2）将硅烷偶联剂kh-560和水混合均匀，然后放入水浴中加热35min，接着加入物料a、纳米金刚石、滑石粉、钠基膨润土、六偏磷酸钠、三乙醇胺混合均匀，超声分散20min，接着调节ph至3.5，然后放入水浴中加热35min，接着进行固液分离，将分离后的固体用水洗涤4次，然后加入正聚丙二醇进行蒸馏脱水，然后将脱水后的粉末放入120℃烘箱中干燥3h，冷却至室温得耐磨改性填料。本发明还提供了上述高强度耐磨建筑复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将丁苯橡胶加热熔融后得到液体胶料，将滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物混合研磨，过20-40目筛，然后加入到液体胶料中，继续升温搅拌，冷却至室温得到基料；步骤2：将步骤1得到的基料升温后加入酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸混合均匀，继续升温后搅拌，冷却至室温得到交联改性基料；步骤3：将端羧基丁晴橡胶一次加热后加入偶联剂、补强助剂和耐磨改性填料混合均匀，然后进行二次加热，并加入步骤2得到的交联改性基料混合搅拌，冷却至室温得到高强耐磨建筑用复合材料。其中，步骤1中，先将丁苯橡胶加热至145℃熔融后得到液体胶料，将滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物混合研磨，过50-80目筛，然后加入到液体胶料中，继续升温至175℃，于2200r/min转速搅拌40min，冷却至室温得到基料。其中，步骤2中，先将步骤1得到的基料升温至90℃后加入酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸混合均匀，继续升温至125℃后于800r/m2h，冷却至室温得到交联改性基料。实施例3一种高强耐磨建筑用复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料；所述补强助剂的原料按重量份包括：煅烧高岭土20份、纳米二氧化硅6份、多壁碳纳米管4份、纳米蒙脱土6份、炭纤维3份、炭黑4.5份、聚甲基三乙氧基硅烷6份、空心玻璃微珠4份、凹凸棒土2.5份、羧基丁腈胶乳4.5份、硅烷偶联剂kh-5504份、聚苯硫醚6份、水15份；所述耐磨改性填料的原料按重量份包括：聚丙二醇30份、酚醛树脂15份、4-羟基苯基马来酰亚胺6份、玻璃纤维4.5份、亚硫酰氯5份、纳米金刚石3份、滑石粉6份、钠基膨润土5份、六偏磷酸钠4.5份、三乙醇胺4份、硅烷偶联剂kh-5603份、水6份；所述丁苯橡胶、端羧基丁晴橡胶、酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸、滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物、偶联剂、补强助剂、耐磨改性填料的重量比为25：5：7：2.5：3：1：4：6：3.5：1.5：5：0.5:12：20。其中，所述纤维素类化合物为羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的一种或两种。其中，所述偶联剂为铝锆偶联剂、钛酸酯偶联或钛酸酯偶联剂。其中，所述补强助剂按如下工艺进行制备：（1）将煅烧高岭土、纳米二氧化硅、多壁碳纳米管、纳米蒙脱土、炭黑和水混合研磨成浆状，然后加入聚甲基三乙氧基硅烷混合均匀，超声处理30min，然后升温至50℃，于1000r/min转速搅拌30min，然后冷却至室温，于60℃干燥8h，接着研磨得到物料a；（2）然后加入向物料a中加入羧基丁腈胶乳、空心玻璃微珠、混合均匀，于6000r/min转速下搅拌3h，然后升温至95℃，保温1h，然后加入硅烷偶联剂kh-550和聚苯硫醚混合均匀，水洗，抽滤，置于50℃的烘箱中干燥2.5h，冷却至室温得到补强助剂。其中，所述耐磨改性填料按如下工艺进行制备：（1）将酚醛树脂和水混合，然后升温至92℃，保温15min，调节ph至2-4，接着加入4-羟基苯基马来酰亚胺混合均匀，升温至97℃，保温70min，调节ph至7.5，接着加入玻璃纤维和亚硫酰氯混合均匀，降温至82℃，保温50min，继续冷却至55℃，出料，冷却至室温得到物料a；（2）将硅烷偶联剂kh-560和水混合均匀，然后放入水浴中加热30min，接着加入物料a、纳米金刚石、滑石粉、钠基膨润土、六偏磷酸钠、三乙醇胺混合均匀，超声分散15min，接着调节ph至3.0，然后放入水浴中加热30min，接着进行固液分离，将分离后的固体用水洗涤2-4次，然后加入正聚丙二醇进行蒸馏脱水，然后将脱水后的粉末放入115℃烘箱中干燥2h，冷却至室温得耐磨改性填料。本发明还提供了上述高强度耐磨建筑复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将丁苯橡胶加热熔融后得到液体胶料，将滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物混合研磨，过20-40目筛，然后加入到液体胶料中，继续升温搅拌，冷却至室温得到基料；步骤2：将步骤1得到的基料升温后加入酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸混合均匀，继续升温后搅拌，冷却至室温得到交联改性基料；步骤3：将端羧基丁晴橡胶一次加热后加入偶联剂、补强助剂和耐磨改性填料混合均匀，然后进行二次加热，并加入步骤2得到的交联改性基料混合搅拌，冷却至室温得到高强耐磨建筑用复合材料。其中，步骤1中，先将丁苯橡胶加热至140℃熔融后得到液体胶料，将滑石粉、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、纤维素类化合物混合研磨，过50-80目筛，然后加入到液体胶料中，继续升温至160℃，于1900r/min转速搅拌30min，冷却至室温得到基料。其中，步骤2中，先将步骤1得到的基料升温至85℃后加入酚醛树脂、磷酸三甲脂、硫磺、月桂醇硫酸钠、硬脂酸混合均匀，继续升温至120℃后于750r/min转速搅拌1.5h，冷却至室温得到交联改性基料。对比例1与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高强度耐磨建筑复合材料的原料中缺少补强助剂。对比例2与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高强度耐磨建筑复合材料的原料中缺少耐磨改性填料。对比例3采用中国专利申请文献“一种耐磨型麦秆纤维木塑复合材料及其制备方法（申请公布号：cn106118106a）”中的方法制备建筑复合材料。实验例对实施例1-3和对比例1-3制得的产品进行强度和耐磨性能测试，结果如下表所示：实验项目伸长率%拉伸强度mpa弯曲模量mpa冲击强度kj/m2磨损率mm3/m实施例179635.82261.726.50.2×105实施例279433.92258.124.60.3×105实施例379334.22259.624.70.4×105对比例179031.82254.222.70.6×105对比例279232.02241.223.30.7×105对比例3289-30417.4-18.01463.1-1478.415.8-16.22.8×105-3.1×105由上表可知：本发明实施例1-3制得的高强度耐磨建筑复合材料的强度和耐磨性显著高于对比例1-3。以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。当前第1页12