本发明涉及复合板材技术领域，具体涉及一种高强度木塑板及其制备方法。
背景技术：
木塑复合板材是一种主要由木材(木纤维素、植物纤维素)为基础材料与热塑性高分子材料(塑料)和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保新型装饰材料，兼有木材和塑料的性能与特征，是能替代木材和塑料的新型复合材料。
随着塑料工业的快速发展，由塑料制品造成的“白色污染”对人类的生产和生活环境带来了极大的危害。为了解决原料短缺和环境问题，人们逐渐把眼光转移到地球上的可再生资源上。植物纤维材料是一种天然高分子材料，是一种取之不尽、用之不竭的资源。植物纤维用于复合材料的潜在优势越来越引起人们的注意，它价格低廉，密度小，具有较高的弹性模量，与无机纤维相近，而它的生物降解性和可再生性是最突出的优点。因此，发展新型木塑复合材料可以解决由于废旧塑料无法回收对环境造成污染的问题，并使纤维废弃资源得到充分利用。
木塑复合材料在短短几十年的时间里以其优良的性能获得飞速发展，近些年来出现了一些利用废弃纤维如秸秆、稻草、玉米杆等废弃纤维制备木塑复合材料。由于组成木纤维的主要成分纤维素、半纤维素、木质素等含有大量的羟基基团，这样使得亲水性的木质纤维填料与憎水性的热塑性基体的界面间粘合性较差，进一步导致复合材料的拉伸强度和冲击强度出现显著的下降；另外，由于木质纤维的粒子之间氢键作用的存在，使得材料在加工成型的时会出现团聚的现象，这样同样会降低材料的性能，从而导致其力学强度相对较低、容易老化、成本高、使用寿命短等缺点。
技术实现要素：
本发明目的是为了弥补已有技术缺陷，一种高强度木塑板及其制备方法，通过不同粒径的毛竹粉配比，降低木塑复合材料熔融时的粘度，改善pvc木塑板加工流动性能，通过添加石棉纤维、纳米二氧化钛和其它助剂，进一步提升了木塑板的阻燃性能和力学性能。
为实现上述目的，本发明通过以下方案予以实现：
本发明提供了一种高强度木塑板，由以下重量份原料组成：聚氯乙烯树脂40-60份、毛竹粉55-70份、石棉纤维15-20份、纳米二氧化钛10-15份、环氧大豆油5-10份，偶联剂1-2份、阻燃剂1-2份、热稳定剂1-2份、光稳定剂0.5-1份、抗氧化剂0.5-1份。
优选地，高强度木塑板以下重量份原料组成：聚氯乙烯树脂50份、毛竹粉65份、石棉纤维18份、纳米二氧化钛12份、环氧大豆油8份，偶联剂2份、阻燃剂2份、热稳定剂1份、光稳定剂0.5份、抗氧化剂0.8份。
优选地，毛竹粉由50-80目的毛竹粗粉和300-350目的毛竹细粉组成，毛竹粗粉和毛竹细粉的质量比为5-8：1，毛竹粗粉和毛竹细粉由毛竹废料经破碎、碾磨制得。
优选地，偶联剂为有机硅烷偶联剂，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种。
优选地，阻燃剂为锡酸锌、氧化锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或几种。
优选地，热稳定剂三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡和马来酸二丁基锡中的一种。
优选地，光稳定剂为光稳定剂944、光稳定剂770、光稳定剂703、光稳定剂622中的一种。
优选地，抗氧化剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、n-苯基-α-萘胺、烷基吩噻嗪中的一种或几种。
本发明还提供了一种高强度木塑板制备方法，包括以下步骤：
(1)将毛竹粗粉和毛竹细粉按比例混合，加热至140-150℃，烘干至水分质量含量小于5％；
(2)将烘干后的毛竹粉与其他原料加入高速混合机，在转速为500-800r/min下搅拌5-10min，得到混合物料；
(3)将混合物料加入热压定型机，在温度为170-180℃、压力为5-10mpa下热压定型2-3min，接着冷压4-6min，即可得到成型木塑板材。
本发明的有益效果是：
本发明将50-80目的毛竹粗粉和300-350目的毛竹细粉按一定的比例混合，通过合理的配比能明显降低木塑复合材料熔融时的粘度，改善木塑板加工流动性能；添加石棉纤维有效的提高了木塑板的阻燃性能，同时石棉纤维与纤维素相配合，提高了木塑板的强度，纳米二氧化钛为紫外线屏蔽剂，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性；环氧大豆油与有机硅烷偶联剂配合使用，改善了木质纤维与pvc基体之间的相容性，促进木质纤维的分散，使pvc基体具有更好的流动性提高熔体的弹性和强度，从而改蓍木塑板的力学性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高强度木塑板，由以下重量份原料组成：聚氯乙烯树脂45份、毛竹粉55份、石棉纤维15份、纳米二氧化钛12份、环氧大豆油8份，烯基三乙氧基硅烷2份、氢氧化铝1份、氢氧化镁1份、马来酸二丁基锡1份、光稳定剂9441份、二烷基二硫代氨基甲酸锌0.5份。
毛竹粉由50-80目的毛竹粗粉和300-350目的毛竹细粉组成，毛竹粗粉和毛竹细粉的质量比为6：1，毛竹粗粉和毛竹细粉由毛竹废料经破碎、碾磨制得。
上述高强度木塑板制备方法，包括以下步骤：
(1)将毛竹粗粉和毛竹细粉按比例混合，加热至145℃，烘干至水分质量含量小于5％；
(2)将烘干后的毛竹粉与其他原料加入高速混合机，在转速为600r/min下搅拌8min，得到混合物料；
(3)将混合物料加入热压定型机，在温度为175℃、压力为8mpa下热压定型3min，接着冷压5min，即可得到成型木塑板材。
实施例2
一种高强度木塑板，由以下重量份原料组成：聚氯乙烯树脂55份、毛竹粉68份、石棉纤维20份、纳米二氧化钛10份、环氧大豆油5份，乙烯基三甲氧基硅烷1.5份、氧化锌2份、二月桂酸二丁基锡2份、光稳定剂7030.5份、n-苯基-α-萘胺0.5-1份。
毛竹粉由50-80目的毛竹粗粉和300-350目的毛竹细粉组成，毛竹粗粉和毛竹细粉的质量比为7：1，毛竹粗粉和毛竹细粉由毛竹废料经破碎、碾磨制得。
上述高强度木塑板制备方法，包括以下步骤：
(1)将毛竹粗粉和毛竹细粉按比例混合，加热至150℃，烘干至水分质量含量小于5％；
(2)将烘干后的毛竹粉与其他原料加入高速混合机，在转速为800r/min下搅拌6min，得到混合物料；
(3)将混合物料加入热压定型机，在温度为170℃、压力为7mpa下热压定型3min，接着冷压5min，即可得到成型木塑板材。
实施例3
一种高强度木塑板，由以下重量份原料组成：聚氯乙烯树脂50份、毛竹粉65份、石棉纤维18份、纳米二氧化钛12份、环氧大豆油8份，烯基三乙氧基硅烷2份、锡酸锌1份、氢氧化铝1份、二月桂酸二正辛基锡1份、光稳定剂7700.5份、二烷基二硫代磷酸锌0.8份。
毛竹粉由50-80目的毛竹粗粉和300-350目的毛竹细粉组成，毛竹粗粉和毛竹细粉的质量比为6：1，毛竹粗粉和毛竹细粉由毛竹废料经破碎、碾磨制得。
上述高强度木塑板制备方法，包括以下步骤：
(1)将毛竹粗粉和毛竹细粉按比例混合，加热至145℃，烘干至水分质量含量小于5％；
(2)将烘干后的毛竹粉与其他原料加入高速混合机，在转速为600r/min下搅拌10min，得到混合物料；
(3)将混合物料加入热压定型机，在温度为173℃、压力为8mpa下热压定型3min，接着冷压4min，即可得到成型木塑板材。
实施例4
一种高强度木塑板，由以下重量份原料组成：聚氯乙烯树脂60份、毛竹粉55份、石棉纤维20份、纳米二氧化钛10份、环氧大豆油5份，乙烯基三甲氧基硅烷2份、氢氧化镁1份、马来酸二丁基锡2份、光稳定剂6221份、烷基吩噻嗪0.5份。
毛竹粉由50-80目的毛竹粗粉和300-350目的毛竹细粉组成，毛竹粗粉和毛竹细粉的质量比为8：1，毛竹粗粉和毛竹细粉由毛竹废料经破碎、碾磨制得。
上述高强度木塑板制备方法，包括以下步骤：
(1)将毛竹粗粉和毛竹细粉按比例混合，加热至150℃，烘干至水分质量含量小于5％；
(2)将烘干后的毛竹粉与其他原料加入高速混合机，在转速为800r/min下搅拌10min，得到混合物料；
(3)将混合物料加入热压定型机，在温度为180℃、压力为10mpa下热压定型3min，接着冷压4min，即可得到成型木塑板材。
实施例5
一种高强度木塑板，由以下重量份原料组成：聚氯乙烯树脂40份、毛竹粉70份、石棉纤维15份、纳米二氧化钛14份、环氧大豆油6份，乙烯基三甲氧基硅烷1份、氧化锌1份、氢氧化铝1份、二盐基亚磷酸铅1份、光稳定剂9440.5份、二烷基二硫代氨基甲酸锌1份。
毛竹粉由50-80目的毛竹粗粉和300-350目的毛竹细粉组成，毛竹粗粉和毛竹细粉的质量比为5：1，毛竹粗粉和毛竹细粉由毛竹废料经破碎、碾磨制得。
上述高强度木塑板制备方法，包括以下步骤：
(1)将毛竹粗粉和毛竹细粉按比例混合，加热至140℃，烘干至水分质量含量小于5％；
(2)将烘干后的毛竹粉与其他原料加入高速混合机，在转速为800r/min下搅拌10min，得到混合物料；
(3)将混合物料加入热压定型机，在温度为170℃、压力为5mpa下热压定型2min，接着冷压4min，即可得到成型木塑板材。
实施例6
一种高强度木塑板，由以下重量份原料组成：聚氯乙烯树脂55份、毛竹粉55份、石棉纤维16份、纳米二氧化钛15份、环氧大豆油7份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1份、氢氧化镁2份、马来酸二丁基锡2份、光稳定剂6220.5份、烷基吩噻嗪1份。
毛竹粉由50-80目的毛竹粗粉和300-350目的毛竹细粉组成，毛竹粗粉和毛竹细粉的质量比为8：1，毛竹粗粉和毛竹细粉由毛竹废料经破碎、碾磨制得。
上述高强度木塑板制备方法，包括以下步骤：
(1)将毛竹粗粉和毛竹细粉按比例混合，加热至150℃，烘干至水分质量含量小于5％；
(2)将烘干后的毛竹粉与其他原料加入高速混合机，在转速为800r/min下搅拌10min，得到混合物料；
(3)将混合物料加入热压定型机，在温度为175℃、压力为7mpa下热压定型3min，接着冷压6min，即可得到成型木塑板材。
性能检测
将实施例1-6中制备的高强度木塑板进行下列测试：用gb/t1634-2测试负荷热变形温度，用gb/t1451进行冲击强度测试，用gb/t1447进行拉伸强度测试，用gb2406.2-2009进行氧指数测定，得到数据如下表1所示：
表1高强度木塑板性能检测结果
由表1可知本发明申请制备的高强度木塑板负荷热变形温度可达112℃，具有较高的耐热性能，同时抗冲击强度和抗拉伸强度均高于普通pvc板材，具有较高的力学性能，同时氧指数最低可达35.6，属于难燃材料，阻燃性能优异。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。