一种高强微孔塑木复合材料板材及其制备方法与流程

本发明属于复合材料板材，特别是涉及一种高强微孔塑木复合材料板材及其制备方法。

背景技术：

1、塑木是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等低值生物质纤维为主原料，与塑料合成的一种复合材料。

2、塑木复合材料的出现，同时具备植物纤维和塑料的优点，既能发挥材料中各组分的优点，又能充分利用废弃的木材和塑料，减少环境污染，适用范围广泛。从生产原料来看，塑木复合材料的原料可采用各种废旧塑料、废木料及农作物的剩余物，因此塑木复合材料的研制和广泛应用，有助于减缓塑料废弃物的污染，也有助于减少农业废弃物焚烧给环境带来的污染，也解决了塑料、木材行业废弃资源的再生利用问题。

3、塑木复合材料的生产和使用，不会向周围环境散发危害人类健康的挥发物，材料本身还可回收利用，是一种全新的绿色环保产品，也是一种生态洁净的复合材料，随着人们环境保护意识的增强，环境友好、可降解、可循环使用的塑木复合材料越来越受到人们的重视，塑木复合材料成为当今世界上许多国家逐步推广应用的绿色环保新型材料。

4、目前，传统的塑木复合材料大多以粉状废弃农作物边角料和塑料等混合后采用挤出、注塑、模压等方式成型，由于所用的粉状废弃农作物边角料纤维短，与塑料等复合后所得复合材料的力学性能因此而受限，使得塑木复合材料的强度较低，承载能力以及抗冲击性能较差，长时间使用容易发生弯曲变形，无法满足不同的使用场所，同时不具有阻燃性能，限定了适用范围，且对于室外场所的应用，长时间使用之后，由于裸露在外，容易受到光照和氧化作用，导致出现褪色、开裂老化的现象，使用寿命较短。

5、对此，我们设计一种高强微孔塑木复合材料板材及其制备方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

2、本发明为一种高强微孔塑木复合材料板材，包括基板层，所述基板层上贯穿有若干通孔，所述基板层外部设置有第一加强层，所述第一加强层贯穿基板层上的通孔，所述第一加强层外部设置有内表层，所述内表层外部设置有阻燃层，所述阻燃层外部设置有第二加强层，所述第二加强层外部设置有外表层。

3、所述基板层由聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、木粉、复合改性纳米颗粒、硬脂酸钙和氯化聚乙烯按照质量比100∶15-25∶240-300∶1-6∶1-5∶2-4干燥混合并挤压而成，所述的木粉的平均粒径为100-160目，所述的复合改性纳米颗粒，其平均粒径为60-80nm。

4、所述第一加强层由改性木粉、铝酸酯偶联剂、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂按照质量比100∶4-6∶34-38∶1.5-1.8∶6-9∶3-5∶1.14-1.18∶0.24-0.27搅拌混合，并加热注塑压合而成，所述改性木粉粒径目数为90-120目，所述塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯按照1∶1∶1混合而成。

5、所述内表层由聚氯乙烯塑料粒子、木粉、高岭土粉、促进剂、偶氮二甲酰胺、邻甲苯磺酰肼、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸钙、邻苯二甲酸二丁酯以及氯化聚乙烯按照质量比100∶40-45∶14-18∶0.9-1.2∶0.75-0.95∶0.6-0.7∶0.5-0.6∶4-6∶1-1.6∶6-8搅拌混合，并加热注塑而成，所述木粉粒径为60-140目，所述高岭土粉粒径为900-1250目，所述促进剂为t-835型pvc促进剂，主要成分为异氰酸酯，nco含量4.5-5.2％。

6、所述阻燃层由聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚氨酯泡沫粉、改性硅灰石、复配阻燃粒子、木粉、氯化聚乙烯和硬脂酸锌按照质量比100∶25∶14∶25∶10-16∶240-300∶4-6∶1-3混合均匀后，在170℃下挤出造粒，得到保温阻燃塑木粒子，再在180℃下利用保温阻燃塑木粒子熔融注塑成型，所述木粉粒径为100-150目。

7、所述复配阻燃粒子由9.10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、对硝基苯酚以及乙酸乙酯按照质量比100∶13∶56搅拌混合后，升温至50℃，保温8-10小时后，过滤后的固体产物干燥、研磨、筛分得到，所述复配阻燃粒子粒径为30-50微米，所述改性硅灰石由水、油酸钠、碳酸钠和硅灰石按照质量比100∶25∶30∶150混合、煅烧、冷却、调节ph至6-8、静置4-6小时、冷冻、干燥、粉碎、筛分而成，所述改性硅灰石粒径为100-200微米。

8、所述聚氨酯泡沫粉由甲苯二异氰酸酯、高羟值聚醚多元醇、低羟值聚醚多元醇、聚酯多元醇、硅灰石粉、泡孔稳定剂、水、三乙醇胺和二月桂酸二丁基锡，将高羟值聚醚多元醇、低羟值聚醚多元醇、聚酯多元醇、泡孔稳定剂、水、三乙醇胺以及二月桂酸二丁基锡按照质量比100∶45∶12-15∶32-38∶18∶0.4∶2∶0.05-0.09∶0.08-0.12混合均匀，然后与硅灰石粉及多异氰酸酯混合均匀，发泡、粉碎而成，所述聚氨酯泡沫粉粒径为300-500微米。

9、所述第二加强层由改性木粉、聚氯乙烯塑料粒子、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氯化聚乙烯、纳米氧化锌、活性炭、偶氮二甲酰胺、邻苯二甲酸二辛酯、氨基硅烷偶联剂、硬脂酸钙、甲壳素、水杨酸稀土—锌复合稳定剂以及抗氧剂按照质量比80∶26∶3∶1.16∶0.3∶1.2-1.8∶0.7-1.1∶1-1.4∶0.6-0.8∶0.5∶3∶0.5∶0.26混合、熔融、挤出注塑成型，所述改性木粉粒径目数为40-200目，所述纳米氧化锌的粒径为60nm。

10、所述外表层由聚氯乙烯、己内酯、邻苯二甲酸酐、氢氧化铝、碱式硫酸镁晶须、木粉、烷基磺酸钠以及硬脂酸按照质量比22∶13∶15∶4∶5-10∶20∶1-2∶2混合、挤出造粒、熔融注塑成型。

11、一种高强微孔塑木复合材料板材的制备方法，包括以下步骤：

12、步骤一：首先按照比例100∶15-25∶240-300∶1-6∶1-5∶2-4称取聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、木粉、复合改性纳米颗粒、硬脂酸钙和氯化聚乙烯借助混合设备进行干燥混合后，加热170℃挤压至模具内，冷却成型得到基板层，转入步骤二；

13、步骤二：采用葡聚糖酶喷洒处理，并干燥得到的改性木粉，按照比例100∶4-6∶34-38∶1.5-1.8∶6-9∶3-5∶1.14-1.18∶0.24-0.27称取改性木粉、铝酸酯偶联剂、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须、聚烯烃弹性体、萜烯树脂以及抗氧剂，将改性木粉添加到备有加热搅拌釜中，并加热至95℃后，加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，然后加入塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须就行搅拌，待混匀后，将混合料置入挤出机中，加热到180℃挤出造粒，再将得到的粒子与聚烯烃弹性体、萜烯树脂以及抗氧剂共同加入搅拌釜内进行搅拌，混匀后，采用挤出机进行熔融、混合、挤出，并通过“回”形状模具，在基板层表面的通孔的作用下，将熔融后的物料挤出包裹在基板层外部，并穿插在基板层上的通孔内，冷却形成第一加强层，转入步骤三；

14、步骤三：按照比例100∶40-45∶14-18∶0.9-1.2∶0.75-0.95∶0.6-0.7∶0.5-0.6∶4-6∶1-1.6∶6-8称取聚氯乙烯塑料粒子、木粉、高岭土粉、促进剂、偶氮二甲酰胺、邻甲苯磺酰肼、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸钙、邻苯二甲酸二丁酯以及氯化聚乙烯，将聚氯乙烯塑料粒子及二盐基亚磷酸铅加入搅拌釜中，加热至95℃进行搅拌混合，然后将木粉、高岭土粉、促进剂、偶氮二甲酰胺、硬脂酸钙及氯化聚乙烯共同加入搅拌釜中，升温至140℃，继续搅拌30min，混合均匀后降温至60℃，继续加入邻甲苯磺酰肼及邻苯二甲酸二丁酯升温至120℃，搅拌30min后，降温至50℃取出，采用挤出机将混合料挤出造粒，将粒子加热至180℃，按照步骤二的方式，将熔融后的粒子注塑包裹在第一加强层外部，冷却形成内表层，转入步骤四；

15、步骤四：按照比例100∶13∶56称取9.10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、对硝基苯酚以及乙酸乙酯共同加入搅拌釜中升温至50℃搅拌混合，保温8-10小时后，过滤后的固体产物干燥、研磨、筛分得到复配阻燃粒子；

16、其次按照比例100∶25∶30∶150分别称取水、油酸钠、碳酸钠和硅灰石，将水和油酸钠混合后，升温至50℃，搅拌均匀，得到油酸钠水溶液，将碳酸钠和硅灰石加入搅拌釜中搅拌混合后，在900℃下高温煅烧3.5小时，冷却至室温后，加入到油酸钠水溶液中，并分散均匀，用浓度为3摩尔/升的盐酸调节溶液ph值为4,在70℃下保持40小时，降至室温后，再用浓度为2摩尔/升的氨水调节滤液的ph值至7，静置6小时后，依次进行冷冻、干燥、粉碎、筛分、得到改性硅灰石；

17、然后按照质量比例100∶45∶12-15∶32-38∶18∶0.4∶2∶0.05-0.09∶0.08-0.12称取聚氨酯泡沫粉由甲苯二异氰酸酯、高羟值聚醚多元醇、低羟值聚醚多元醇、聚酯多元醇、硅灰石粉、泡孔稳定剂、水、三乙醇胺和二月桂酸二丁基锡，将高羟值聚醚多元醇、低羟值聚醚多元醇、聚酯多元醇、泡孔稳定剂、水、三乙醇胺和二月桂酸二丁基锡共同加入搅拌釜中进行搅拌混合后，与硅灰石粉及多异氰酸酯混合均匀、发泡，并将泡沫粉碎得到聚氨酯泡沫粉；

18、最后按照比例100∶25∶14∶25∶10-16∶240-300∶4-6∶1-3称取聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚氨酯泡沫粉、改性硅灰石、复配阻燃粒子、木粉、氯化聚乙烯以及硬脂酸锌，加入搅拌釜中进行搅拌混合后，加热至170℃挤出造粒，得到保温阻燃塑木粒子，再在180℃下将保温阻燃塑木粒子熔融，按照步骤三的方式，将熔融后的保温阻燃塑木粒子注塑包裹在内表层外部，冷却形成阻燃层，转入步骤五；

19、步骤五：按照比例80∶26∶3∶1.16∶0.3∶1.2-1.8∶0.7-1.1∶1-1.4∶0.6-0.8∶0.5∶3∶0.5∶0.26称取改性木粉、聚氯乙烯塑料粒子、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氯化聚乙烯、纳米氧化锌、活性炭、偶氮二甲酰胺、邻苯二甲酸二辛酯、氨基硅烷偶联剂、硬脂酸钙、甲壳素、水杨酸稀土—锌复合稳定剂以及抗氧剂，依次加入搅拌釜中进行搅拌混合，混合均匀后，采用挤出机对混合料进行熔融，按照步骤四的方式，将熔融后的混合料注塑包裹在阻燃层外部，冷却形成第二加强层，转入步骤六；

20、步骤六：按照比例22∶13∶15∶4∶5-10∶20∶1-2∶2称取聚氯乙烯、己内酯、邻苯二甲酸酐、氢氧化铝、碱式硫酸镁晶须、木粉、烷基磺酸钠以及硬脂酸，加入搅拌釜中，加热至180℃，搅拌混合，得等混合物料，采用挤出机挤出造粒，然后将得到的粒子加热至180℃进行熔融，按照步骤五的方式，将熔融后的粒子注塑包裹在第二加强层外部，冷却形成外表层，得到高强微孔塑木复合材料板材。

21、本发明具有以下有益效果：

22、本发明通过外表层有效提高了塑木复合材料板材的抗老化性，具有耐紫外光及耐氧化的特点，且不易褪色、不易腐烂，适应室外的长期使用，保证了的板材的使用寿命，结合第二加强层以及第一加强层，同时第一加强层贯穿基板层，有效提高了塑木复合材料板材的整体强度，保证了塑木复合材料板材的抗冲击性能以及承载能力，避免长时间使用过程中塑木复合材料板材出现变形，影响使用效果，其中阻燃层以及内表层使得塑木复合材料板材具有较好的阻燃性以及保温性能，保证了塑木复合材料板材的使用效果，适应不同的使用环境。

23、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。