本发明涉及一种用于笔筒的材料，具体涉及一种铅笔专用笔筒的复合材料及其制备工艺。
背景技术：
铅笔是常用的文具，用来收纳铅笔的有文具盒以及笔筒，笔筒在人们的学习和工作中随处可见，各种材料、各种形状、各种花色的笔筒层出不穷，它不但是一种学习和工作中收纳笔的文具，而且还时常作为一种高雅的礼品赠送给亲朋好友，随着当前材料向环保和轻量化发展，以塑料为原料来制作笔筒不仅能够减轻重量，还可回收利用，降低资源的消耗，但是物料也尤其不利的因素，因此，研发一种新材料用于笔筒的制作成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种铅笔专用笔筒的复合材料及其制备工艺，该制备工艺简单易行，制备出的笔筒耐热性好，尺寸稳定性好，使用寿命长，成本低廉。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种铅笔专用笔筒的复合材料，笔筒的复合材料按质量份数计包括以下组分：
高熔指pp：50-60份，pp回料：10-12份，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液：7-9份，色母粒：5-7份，硅藻土：10-13份，碳纤维/环氧树脂复合材料：7-9份，消泡剂：2-8份，分散剂：4-6份，表面活性剂：1-3份，流平剂：2-8份，防霉杀菌剂：2-4份，硬脂酸锌：5-7份，催化剂：1-3份；
所述水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液按质量份数计包括以下组分：聚氧化丙烯二醇：13-15份，二羟甲基丙酸：10-15份，异氟尔酮二异氰酸酯：7-9份，三乙醇胺：8-10份，丙烯酸：15-18份，乙二胺：3-5份；
水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液制备方法为：
首先制备水性聚氨酯乳液:在三口烧瓶中加入聚氧化丙烯二醇、二羟甲基丙酸和少量丙酮，通入氮气，升温到80℃，在加入异佛尔酮二异氰酸酯和少量催化剂，反应0.5h,然后将温度降到40℃以下，再加入少量三乙胺，反应0.5h后在高速搅拌下加入去离子水，搅拌速度为700-800r/min,分散半小时后加入适量乙二胺扩链，得到水性聚氨酯乳液，固体含量控制在31-38%；
其次制备聚丙烯酸酯乳液：在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水、乳化剂和引发剂，温度升到75-80℃开始滴加丙烯酸单体和kps水溶液，滴完将反应温度降到室温后加入氨水，调整ph=7-8，过滤，得到丙烯酸乳液；
在搅拌下，取水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液放进烧瓶中，搅拌得到水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液。
本发明进一步限定的技术方案为，
前述铅笔专用笔筒的复合材料中，笔筒的复合材料按质量份数计包括以下组分：
高熔指pp：50份，pp回料：10份，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液：7份，色母粒：5份，硅藻土：10份，碳纤维/环氧树脂复合材料：7份，消泡剂：2份，分散剂：4份，表面活性剂：1份，流平剂：2份，防霉杀菌剂：2份，硬脂酸锌：5份，催化剂：1份；
所述水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液按质量份数计包括以下组分：聚氧化丙烯二醇：13份，二羟甲基丙酸：10份，异氟尔酮二异氰酸酯：7份，三乙醇胺：8份，丙烯酸：15份，乙二胺：3份。
前述铅笔专用笔筒的复合材料中，笔筒的复合材料按质量份数计包括以下组分：
高熔指pp：60份，pp回料：12份，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液：9份，色母粒：7份，硅藻土：13份，碳纤维/环氧树脂复合材料：9份，消泡剂：8份，分散剂：6份，表面活性剂：3份，流平剂：8份，防霉杀菌剂：4份，硬脂酸锌：7份，催化剂：3份；
所述水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液按质量份数计包括以下组分：聚氧化丙烯二醇：15份，二羟甲基丙酸：15份，异氟尔酮二异氰酸酯：9份，三乙醇胺：10份，丙烯酸：18份，乙二胺：5份。
前述铅笔专用笔筒的复合材料中，笔筒的复合材料按质量份数计包括以下组分：
高熔指pp：55份，pp回料：11份，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液：8份，色母粒：6份，硅藻土：11份，碳纤维/环氧树脂复合材料：8份，消泡剂：6份，分散剂：5份，表面活性剂：2份，流平剂：5份，防霉杀菌剂：3份，硬脂酸锌：6份，催化剂：2份；
所述水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液按质量份数计包括以下组分：聚氧化丙烯二醇：14份，二羟甲基丙酸：12份，异氟尔酮二异氰酸酯：8份，三乙醇胺：9份，丙烯酸：17份，乙二胺：4份。
前述铅笔专用笔筒的复合材料中，色母粒为黑色母；消泡剂为二甲基硅油、有机硅、聚醋酸乙烯酯中的一种；分散剂为疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐或铵盐中的一种或几种；表面活性剂为脂肪醇聚乙烯醚或烷基苯磺酸或十二烷基苯磺酸钠；流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷或丙烯酸中的一种；防霉杀菌剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮；催化剂为五甲基二亚乙基三胺。
本发明还设计一种铅笔专用笔筒的复合材料的制备工艺，具体包括以下组分：
（1）将高熔指pp、pp回料、水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液、碳纤维/环氧树脂复合材料、色母粒、硅藻土进行搅拌，调节搅拌速度为150-230转/min，搅拌25-50min，加入小分子消泡剂、分散剂继续搅拌，加入分散剂、表面活性剂、流平剂，并搅拌混合均匀，调节搅拌速度为200-250转/min，搅拌20-30min，最后加入防霉杀菌剂、硬脂酸锌及催化剂搅拌均匀后待用；
（2）将混合后的物料转入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却，最后注塑成型得到产品；
挤出时双螺杆挤出机的料筒温度控制在：后段180-200℃，中段200-210℃，前段：210-220℃，机头温度为220-230℃。
本发明的有益效果是：
本发明中采用聚丙烯酸为基料乳液具有防腐蚀、耐碱、耐光耐候、成膜性好、保色性佳、无污染、施工性良好、使用安全等优点。本发明中采用的水性聚氨酯乳液具有更好的低温成膜性，不需要添加成膜助剂或增塑剂，由于聚氨酯乳液中含有较强的极性基团，分子间能形成氢键和范德华力，有较强的内聚力，对极性塑料表面具有很好的粘结力，还具有耐磨、耐腐蚀、软硬度可控和性价比高等诸多优点。
本发明中采用的多种助剂可以降低塑料表面张力，提高涂料对基材的润湿度，从而提高涂料和基材表面的粘结效果。
本发明中采用聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液兼具聚氨酯、丙烯酸酯的特定，具有耐磨、耐水性佳和力学性能好等优点，可以弥补单一的聚氨酯乳液或丙烯酸乳液的不足。
本发明的组分中添加了分散剂，分散剂能增加基料间的亲和性，能防止粒子絮聚，降低涂料黏度，牢固地吸附在分散粒子的表面，并且提供良好的空间斥力，使粒子在高速搅拌下充分分散后，不会因为范德华力而再次团聚，吸附层也不会在受到外力作用时从粒子表面剥离而导致体系的不稳定，从而优化涂层的物理与化学性能。
硅藻土主要由硅藻、粘土矿物、长石、石英等碎屑物质,以及少量有机质、铁质氧化物等组成，一般硅藻土耐火度可达900℃,高温下导热系数约0.143w/m℃经过焙烧扩容处理后的硅藻土其导热系数明显降低,耐火度大大提高,耐火度可达1000℃,导热系数为0.l04w/m℃，硅藻土的最大特点就是隔热性能好。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种铅笔专用笔筒的复合材料，笔筒的复合材料按质量份数计包括以下组分：
高熔指pp：50份，pp回料：10份，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液：7份，色母粒：5份，硅藻土：10份，碳纤维/环氧树脂复合材料：7份，消泡剂：2份，分散剂：4份，表面活性剂：1份，流平剂：2份，防霉杀菌剂：2份，硬脂酸锌：5份，催化剂：1份；
所述水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液按质量份数计包括以下组分：聚氧化丙烯二醇：13份，二羟甲基丙酸：10份，异氟尔酮二异氰酸酯：7份，三乙醇胺：8份，丙烯酸：15份，乙二胺：3份；
水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液制备方法为：
首先制备水性聚氨酯乳液:在三口烧瓶中加入聚氧化丙烯二醇、二羟甲基丙酸和少量丙酮，通入氮气，升温到80℃，在加入异佛尔酮二异氰酸酯和少量催化剂，反应0.5h,然后将温度降到40℃以下，再加入少量三乙胺，反应0.5h后在高速搅拌下加入去离子水，搅拌速度为700r/min,分散半小时后加入适量乙二胺扩链，得到水性聚氨酯乳液，固体含量控制在31%；
其次制备聚丙烯酸酯乳液：在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水、乳化剂和引发剂，温度升到75℃开始滴加丙烯酸单体和kps水溶液，滴完将反应温度降到室温后加入氨水，调整ph=7，过滤，得到丙烯酸乳液；
在搅拌下，取水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液放进烧瓶中，搅拌得到水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液。
上述笔筒的复合材料按质量份数计包括以下组分：
在本实施例中，色母粒为黑色母；消泡剂为二甲基硅油；分散剂为疏水性改性羧酸钠盐；表面活性剂为脂肪醇聚乙烯醚；流平剂为聚二甲基硅氧烷；防霉杀菌剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮；催化剂为五甲基二亚乙基三胺。
上述铅笔专用笔筒的复合材料的制备工艺，具体包括以下组分：
（1）将高熔指pp、pp回料、水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液、碳纤维/环氧树脂复合材料、色母粒、硅藻土进行搅拌，调节搅拌速度为150转/min，搅拌25min，加入小分子消泡剂、分散剂继续搅拌，加入分散剂、表面活性剂、流平剂，并搅拌混合均匀，调节搅拌速度为200转/min，搅拌20min，最后加入防霉杀菌剂、硬脂酸锌及催化剂搅拌均匀后待用；
（2）将混合后的物料转入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却，最后注塑成型得到产品；
挤出时双螺杆挤出机的料筒温度控制在：后段180℃，中段200℃，前段：210℃，机头温度为220℃。
实施例2
本实施例提供一种铅笔专用笔筒的复合材料，笔筒的复合材料按质量份数计包括以下组分：
高熔指pp：60份，pp回料：12份，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液：9份，色母粒：7份，硅藻土：13份，碳纤维/环氧树脂复合材料：9份，消泡剂：8份，分散剂：6份，表面活性剂：3份，流平剂：8份，防霉杀菌剂：4份，硬脂酸锌：7份，催化剂：3份；
所述水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液按质量份数计包括以下组分：聚氧化丙烯二醇：15份，二羟甲基丙酸：15份，异氟尔酮二异氰酸酯：9份，三乙醇胺：10份，丙烯酸：18份，乙二胺：5份；
水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液制备方法为：
首先制备水性聚氨酯乳液:在三口烧瓶中加入聚氧化丙烯二醇、二羟甲基丙酸和少量丙酮，通入氮气，升温到80℃，在加入异佛尔酮二异氰酸酯和少量催化剂，反应0.5h,然后将温度降到40℃以下，再加入少量三乙胺，反应0.5h后在高速搅拌下加入去离子水，搅拌速度为800r/min,分散半小时后加入适量乙二胺扩链，得到水性聚氨酯乳液，固体含量控制在38%；
其次制备聚丙烯酸酯乳液：在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水、乳化剂和引发剂，温度升到80℃开始滴加丙烯酸单体和kps水溶液，滴完将反应温度降到室温后加入氨水，调整ph=8，过滤，得到丙烯酸乳液；
在搅拌下，取水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液放进烧瓶中，搅拌得到水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液。
在本实施例中，色母粒为黑色母；消泡剂为有机硅；分散剂为聚丙烯酸钠盐；表面活性剂为烷基苯磺酸；流平剂为聚甲基苯基硅氧烷；防霉杀菌剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮；催化剂为五甲基二亚乙基三胺。
上述铅笔专用笔筒的复合材料的制备工艺，具体包括以下组分：
（1）将高熔指pp、pp回料、水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液、碳纤维/环氧树脂复合材料、色母粒、硅藻土进行搅拌，调节搅拌速度为230转/min，搅拌50min，加入小分子消泡剂、分散剂继续搅拌，加入分散剂、表面活性剂、流平剂，并搅拌混合均匀，调节搅拌速度为250转/min，搅拌30min，最后加入防霉杀菌剂、硬脂酸锌及催化剂搅拌均匀后待用；
（2）将混合后的物料转入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却，最后注塑成型得到产品；
挤出时双螺杆挤出机的料筒温度控制在：后段200℃，中段210℃，前段：220℃，机头温度为230℃。
实施例3
本实施例提供一种铅笔专用笔筒的复合材料，笔筒的复合材料按质量份数计包括以下组分：
高熔指pp：55份，pp回料：11份，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液：8份，色母粒：6份，硅藻土：11份，碳纤维/环氧树脂复合材料：8份，消泡剂：6份，分散剂：5份，表面活性剂：2份，流平剂：5份，防霉杀菌剂：3份，硬脂酸锌：6份，催化剂：2份；
所述水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液按质量份数计包括以下组分：聚氧化丙烯二醇：14份，二羟甲基丙酸：12份，异氟尔酮二异氰酸酯：8份，三乙醇胺：9份，丙烯酸：17份，乙二胺：4份；
水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液制备方法为：
首先制备水性聚氨酯乳液:在三口烧瓶中加入聚氧化丙烯二醇、二羟甲基丙酸和少量丙酮，通入氮气，升温到80℃，在加入异佛尔酮二异氰酸酯和少量催化剂，反应0.5h,然后将温度降到40℃以下，再加入少量三乙胺，反应0.5h后在高速搅拌下加入去离子水，搅拌速度为750r/min,分散半小时后加入适量乙二胺扩链，得到水性聚氨酯乳液，固体含量控制在34%；
其次制备聚丙烯酸酯乳液：在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水、乳化剂和引发剂，温度升到77℃开始滴加丙烯酸单体和kps水溶液，滴完将反应温度降到室温后加入氨水，调整ph=7，过滤，得到丙烯酸乳液；
在搅拌下，取水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液放进烧瓶中，搅拌得到水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液。
在本实施例中，色母粒为黑色母；消泡剂为聚醋酸乙烯酯；分散剂为铵盐；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；流平剂为丙烯酸；防霉杀菌剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮；催化剂为五甲基二亚乙基三胺。
上述铅笔专用笔筒的复合材料的制备工艺，具体包括以下组分：
（1）将高熔指pp、pp回料、水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液、碳纤维/环氧树脂复合材料、色母粒、硅藻土进行搅拌，调节搅拌速度为210转/min，搅拌35min，加入小分子消泡剂、分散剂继续搅拌，加入分散剂、表面活性剂、流平剂，并搅拌混合均匀，调节搅拌速度为230转/min，搅拌25min，最后加入防霉杀菌剂、硬脂酸锌及催化剂搅拌均匀后待用；
（2）将混合后的物料转入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却，最后注塑成型得到产品；
挤出时双螺杆挤出机的料筒温度控制在：后段190℃，中段205℃，前段：215℃，机头温度为225℃。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。