本發(fā)明涉及木塑復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種PVC木塑發(fā)泡材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料是利用木粉、竹粉、果殼粉或農(nóng)作物秸稈粉和塑料樹(shù)脂或廢舊塑料為主要原料,經(jīng)高溫混合、成型加工而制得的一種新型環(huán)保復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料比原木材料有更好的耐老化性能、耐吸水性和耐翹曲性能，同時(shí)可以防蟲(chóng)蛀、抗腐蝕,無(wú)須防腐處理進(jìn)而減少環(huán)境污染,且成本比純木材或塑料低40～60％，可以被加工成各種空心型材,因此木塑復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，是最具潛力的一種新型材料。
目前一般選用聚氯乙烯(PVC)、聚烯烴如[聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)]、聚苯乙烯(PS)等樹(shù)脂作為木塑復(fù)合材料的基體。其中以PVC為基體的木塑復(fù)合材料是國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行發(fā)泡研究的重點(diǎn)。但由于PVC樹(shù)脂加工時(shí)需要添加多種助劑，發(fā)泡有一定困難，加入植物纖維成分后，樹(shù)脂熔體粘度、制品剛度等都有增加，也進(jìn)一步增加了PVC植物纖維復(fù)合材料的發(fā)泡難度。同時(shí)PVC 木塑復(fù)合板材中的PVC 樹(shù)脂分子鏈結(jié)構(gòu)中有大量的極性C-Cl 鍵, 分子之間存在較大的作用力, 因此相對(duì)于其他通用樹(shù)脂,PVC 屬于硬脆材料, 沖擊強(qiáng)度較低, 且具有缺口敏感性, 受外力沖擊時(shí)易脆裂, 難以用作結(jié)構(gòu)材料。這些缺點(diǎn)極大地限制了PVC 在高性能領(lǐng)域的發(fā)展, 為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍, 需要對(duì)硬質(zhì)PVC 進(jìn)行增韌改性。常用彈性體增韌劑雖然可以較好改善其抗沖擊性能, 但同時(shí)會(huì)顯著降低材料本身的剛性。此外，由于木塑復(fù)合材料中木粉或植物纖維是強(qiáng)極性親水性的，但聚合物是非極性疏水性的，兩者之間極性不相容且存在著較高的界面能差。因此，如何提高解決木粉和聚合物之間相容性及提高木塑材料的性能是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有木塑復(fù)合材料存在的不足，提供一種各組分相容性高，且具有良好
的抗沖擊性能、拉伸性能、耐候性能、加工性能好的PVC木塑發(fā)泡材料及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種PVC木塑發(fā)泡材料，包括以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂20-70份、SG7型PVC樹(shù)脂30-80份、天然植物纖維10-60份、納米碳酸鈣30-80份、活性重質(zhì)碳酸鈣5-30份、改性劑8-40份、聚乙二醇0.3-3份、G60型潤(rùn)滑劑0.5-3份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑0.3-2份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑2-6份、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑5-10份、加工助劑1-8份和復(fù)合發(fā)泡劑1-3份。
優(yōu)選的，以上所述PVC木塑發(fā)泡材料中SG5型PVC樹(shù)脂和SG7型PVC樹(shù)脂的總份數(shù)為100份。
優(yōu)選的，以上所述天然植物纖維為80-120目的木粉、竹粉、稻糠和農(nóng)作物秸稈中的一種或兩種以上的混合物。
優(yōu)選的，以上所述納米碳酸鈣為比表面積15-22克/平方米的立體納米碳酸鈣。
優(yōu)選的，以上所述活性重質(zhì)碳酸鈣的粒徑為1250-2500目。
優(yōu)選的，以上所述聚乙二醇的分子量為2000-6000。
優(yōu)選的，以上所述改性劑為5-20份的EVA樹(shù)脂和3-20份的ACM樹(shù)脂的混合物。
優(yōu)選的，以上所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為L(zhǎng)S-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑。
優(yōu)選的，以上所述加工助劑為甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物。
優(yōu)選的，以上所述復(fù)合發(fā)泡劑由以重量比為1-2：1的AC發(fā)泡劑和碳酸氫鈉組成。
優(yōu)選的，以上所述PVC木塑發(fā)泡材料還可根據(jù)需要加入適量的顏料。
所述PVC木塑發(fā)泡材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照以上配方稱(chēng)取各原料，將天然植物纖維、納米碳酸鈣和活性重質(zhì)碳酸鈣加入高速攪拌機(jī)，攪拌均勻，升溫至120℃時(shí)，加入聚乙二醇、有機(jī)錫穩(wěn)定劑攪拌，升溫至130℃，加入SG5型PVC樹(shù)脂、SG7型PVC樹(shù)脂及余下原料攪拌，升溫至140℃時(shí)，將物料輸送至低速攪拌機(jī)冷卻至40℃，得到混合原料；
（2）將混合原料輸送至平行雙螺桿擠出機(jī)中，在溫度為140-180℃下擠出成型，即得PVC木塑發(fā)泡材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果為：
1、本發(fā)明提供的PVC木塑發(fā)泡材料的配方中各組份相容性好，具有優(yōu)異的分散性及流動(dòng)性使得材料有良好的加工性能，同時(shí)還具有優(yōu)異的抗沖擊性、拉伸強(qiáng)度、抗裂性、耐熱性和韌性，解決了植物纖維與PVC樹(shù)脂界面相容性差、產(chǎn)品性能較低的缺陷。
2、本發(fā)明配方將具有的良好的耐熱性及塑化性能的SG5型PVC樹(shù)脂和具有良好力學(xué)性及加工性能的SG7型良好加工流動(dòng)性的PVC樹(shù)脂兩者組合互補(bǔ)，不僅可以賦予木塑發(fā)泡材料優(yōu)異的加工性能和力學(xué)性能，還使木塑發(fā)泡材料具有良好的耐熱性和韌性。
3、本發(fā)明應(yīng)用立方體納米碳酸鈣的增強(qiáng)補(bǔ)韌性及活性重質(zhì)碳酸鈣的加工流動(dòng)性，組合互補(bǔ)，可以提高木塑木塑發(fā)泡材料的韌性和加工流動(dòng)性。
4、本發(fā)明使用具有優(yōu)良抗沖性、流動(dòng)性、鋪展性、包覆粘接性、可發(fā)泡性的EVA樹(shù)脂及具有優(yōu)良抗沖性、加工性、抗沖性、加工性、力學(xué)性能的ACM樹(shù)脂二者結(jié)合作為改性劑，提高了木塑復(fù)合材料的抗沖擊性、拉伸強(qiáng)度、加工性能。
5、本發(fā)明加入分子量為2000-6000的聚乙二醇，不僅使得體系具有優(yōu)異的分散性及流動(dòng)性，減小加工過(guò)程中的動(dòng)力消耗；還與植物纖維的相容性好，能降低植物纖維的吸水率，提高植物纖維與體系的粘接性，改善力學(xué)性能。
6、本發(fā)明使用馬來(lái)酸接枝PE蠟作為增容劑，可提高各組分的相容性，提高體系的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、加工流動(dòng)性。
7、本發(fā)明使用的發(fā)泡調(diào)節(jié)劑熔體強(qiáng)度高、制品泡孔均勻、力學(xué)性好，使用的加工助劑，塑化均勻、加工性能優(yōu)異，提高了木塑發(fā)泡材料的加工性能和力學(xué)性能。
8、本發(fā)明還具有原料來(lái)源廣泛、環(huán)保安全、成本低，制備工藝簡(jiǎn)單、耗能低、效率高，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
一種PVC木塑發(fā)泡材料，包括以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂30份、SG7型PVC樹(shù)脂70份、木粉40份、納米碳酸鈣30份、活性重質(zhì)碳酸鈣20份、EVA樹(shù)脂8份、ACM樹(shù)脂10份、聚乙二醇1.5份、G60型潤(rùn)滑劑0.5份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑1份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑4份、LS-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑8份、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物加工助劑6份、AC發(fā)泡劑1份和碳酸氫鈉1份。
實(shí)施例2
一種PVC木塑發(fā)泡材料，由以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂50份、SG7型PVC樹(shù)脂50份、竹粉50份、納米碳酸鈣40份、活性重質(zhì)碳酸鈣15份、EVA樹(shù)脂10份、ACM樹(shù)脂15份、聚乙二醇2份、G60型潤(rùn)滑劑1.5份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑1.5份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑3份、LS-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑5份、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物加工助劑4份、AC發(fā)泡劑0.5份和碳酸氫鈉1份。
實(shí)施例3
一種PVC木塑發(fā)泡材料，由以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂60份、SG7型PVC樹(shù)脂40份、稻糠30份、納米碳酸鈣50份、活性重質(zhì)碳酸鈣10份、EVA樹(shù)脂5份、ACM樹(shù)脂20份、聚乙二醇1份、G60型潤(rùn)滑劑2份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑0.5份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑5份、LS-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑6份、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物加工助劑2份、AC發(fā)泡劑1.5份和碳酸氫鈉1份。
實(shí)施例4
一種PVC木塑發(fā)泡材料，由以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂40份、SG7型PVC樹(shù)脂60份、玉米秸稈60份、納米碳酸鈣70份、活性重質(zhì)碳酸鈣25份、EVA樹(shù)脂15份、ACM樹(shù)脂15份、聚乙二醇3份、G60型潤(rùn)滑劑2.5份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑2份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑6份、LS-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑10份、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物加工助劑8份、AC發(fā)泡劑2份和碳酸氫鈉1份。
實(shí)施例5
一種PVC木塑發(fā)泡材料，由以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂70份、SG7型PVC樹(shù)脂30份、木粉20份、納米碳酸鈣60份、活性重質(zhì)碳酸鈣20份、EVA樹(shù)脂12份、ACM樹(shù)脂8份、聚乙二醇3份、G60型潤(rùn)滑劑3份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑0.8份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑4份、LS-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑7份、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物加工助劑5份、AC發(fā)泡劑1份和碳酸氫鈉1份。
實(shí)施例6
一種PVC木塑發(fā)泡材料，包括以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂55份、SG7型PVC樹(shù)脂45份、竹粉10份、納米碳酸鈣30份、活性重質(zhì)碳酸鈣5份、EVA樹(shù)脂5份、ACM樹(shù)脂12份、聚乙二醇0.5份、G60型潤(rùn)滑劑2.5份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑0.3份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑2份、LS-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑5份、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物加工助劑2份、顏料1份、AC發(fā)泡劑0.5份和碳酸氫鈉0.5份。
實(shí)施例7
一種PVC木塑發(fā)泡材料，由以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂40份、SG7型PVC樹(shù)脂60份、竹粉20份、稻糠30份、納米碳酸鈣80份、活性重質(zhì)碳酸鈣10份、EVA樹(shù)脂20份、ACM樹(shù)脂20份、聚乙二醇2.5份、G60型潤(rùn)滑劑2份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑1.5份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑3份、LS-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑6份、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物加工助劑5份、AC發(fā)泡劑1.5份和碳酸氫鈉1.5份。
實(shí)施例8
一種PVC木塑發(fā)泡材料，由以下重量份數(shù)的原料：SG5型PVC樹(shù)脂50份、SG7型PVC樹(shù)脂50份、甘蔗粉25份、納米碳酸鈣45份、活性重質(zhì)碳酸鈣18份、EVA樹(shù)脂10份、ACM樹(shù)脂12份、聚乙二醇2份、G60型潤(rùn)滑劑1.5份、馬來(lái)酸接枝PE蠟增容劑1份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑5份、LS-530發(fā)泡調(diào)節(jié)劑7份、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物加工助劑1份、AC發(fā)泡劑1.5份和碳酸氫鈉1份。
實(shí)施例1-8所述PVC木塑發(fā)泡材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照以上配方稱(chēng)取各原料，將天然植物纖維、納米碳酸鈣和活性重質(zhì)碳酸鈣加入高速攪拌機(jī)，攪拌均勻，升溫至120℃時(shí)，加入聚乙二醇、有機(jī)錫穩(wěn)定劑攪拌，升溫至130℃，加入SG5型PVC樹(shù)脂、SG7型PVC樹(shù)脂及余下原料攪拌，升溫至140℃時(shí)，放出物料至低速攪拌機(jī)冷卻至40℃，得到混合原料；
（2）將混合原料輸送至平行雙螺桿擠出機(jī)中，擠出工藝為：一區(qū)溫度為140-150℃，二區(qū)溫度為150-160℃，三區(qū)溫度為160-170℃，四區(qū)溫度為170-180℃，擠出成型即得PVC木塑發(fā)泡材料。
實(shí)施例1-8制備的木塑發(fā)泡材料，用常規(guī)方法對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表所示。
各例木塑發(fā)泡材料性能測(cè)試結(jié)果表
從上表可知，本發(fā)明制備的PVC木塑發(fā)泡材料具有優(yōu)異的抗沖擊性、拉伸強(qiáng)度、抗裂性、耐熱性和韌性，市場(chǎng)前景廣闊。