本發(fā)明涉及塑木，具體地，涉及抗彎曲板栗殼塑木材料的原料、塑木材料及制備方法。

背景技術(shù)：

塑木材料是當(dāng)今世界上許多國家逐步推廣應(yīng)用的新型材料，塑木復(fù)合材料的原料可采用各種樹脂如廢舊塑料等，與廢木料及農(nóng)作物的剩余物，因此塑木復(fù)合材料的研制和廣泛應(yīng)用，有助于減緩塑料廢棄物的污染，也有助于減少農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒給環(huán)境帶來的污染。并且，塑木復(fù)合材料的生產(chǎn)和使用，不會(huì)向周圍環(huán)境散發(fā)危害人類健康的揮發(fā)物，材料本身還可回收利用，是一種全新的綠色環(huán)保產(chǎn)品，也是一種生態(tài)潔凈的復(fù)合材料。

但是，因板栗殼纖維和樹脂基體間的相容性很差，塑木的芯體的抗彎曲性能不理想，限制了塑木材料的應(yīng)用范圍及應(yīng)用效果，由此，改進(jìn)塑木材料芯體，對塑木材料芯體賦予賦予良好的抗彎曲性能，進(jìn)而提高塑木整體的抗彎曲性能，是人們研究的方向之一，但是，芯體與外層之間容易在使用環(huán)境中發(fā)生剝離。

因此，發(fā)明一種能夠使塑木材料具有良好抗彎曲性能的芯體，同時(shí)保證外層與芯體之間具有較好的結(jié)合能力，是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種抗彎曲板栗殼塑木材料的原料、塑木材料及制備方法，該原料使板栗殼塑木材料具有良好的抗彎曲性能，同時(shí)，該塑木材料的原料可用作雙層塑木材料的內(nèi)層芯體的原料，具有該原料的內(nèi)層芯體與塑木材料的外層之間具有良好的結(jié)合能力，另外，制備該抗彎曲板栗殼塑木材料的方法還具有制備原料易得，工序簡單和便于操作的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一種抗彎曲板栗殼塑木材料的原料，所述原料包括：酯化改性板栗殼纖維、聚乙烯－丙烯酸酯、碳化硅、二辛基錫、過氧化二苯甲酰、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n,n-二(2-羥乙基)-十四酰胺、196#不飽和聚酯樹脂和過氧化甲乙酮。

本發(fā)明還提供了一種抗彎曲板栗殼塑木材料，該塑木材料包括內(nèi)層芯體和包裹所述內(nèi)層芯體的外層，所述內(nèi)層芯體為通過將前文所述的塑木材料的原料混合接觸得到。

不僅如此，本發(fā)明提供一種制備前文所述的抗彎曲板栗殼塑木材料的方法，包括以下步驟：1)將前文所述內(nèi)層芯體組分的原料混合接觸得到內(nèi)層芯體組合物m1；2)將外層組分的原料混合接觸得到外層組合物m2；3)將上述m1和m2共擠。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明通過控制板栗殼塑木材料的原料：所述原料包括：酯化改性板栗殼纖維，聚乙烯－丙烯酸酯，碳化硅，二辛基錫，過氧化二苯甲酰，3-氨丙基三乙氧基硅烷，n,n-二(2-羥乙基)-十四酰胺，196#不飽和聚酯樹脂和過氧化甲乙酮。在各原料的協(xié)同作用下，使所得的板栗殼塑木材料具有良好的抗彎曲性能，該塑木材料可作為塑木材料的內(nèi)層芯體，使具有該內(nèi)層芯體的復(fù)合塑木材料具有良好的抗彎曲性能，另外，復(fù)合塑木材料的內(nèi)層芯體與外層之間結(jié)合力較強(qiáng)，能夠有效避免外層從芯體上剝離。而且，本發(fā)明提供的制備抗彎曲板栗殼塑木材料的方法具有制備原料易得，工序簡單和便于操作的優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

以下對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。

一種抗彎曲板栗殼塑木材料的原料，所述原料包括：酯化改性板栗殼纖維、聚乙烯－丙烯酸酯、碳化硅、二辛基錫、過氧化二苯甲酰、3-氨丙基三乙氧基硅烷、n,n-二(2-羥乙基)-十四酰胺、196#不飽和聚酯樹脂和過氧化甲乙酮。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明通過控制塑木材料的原料，在各原料的協(xié)同作用下，使所得的塑木材料具有良好的抗彎曲性能，進(jìn)而使用該材料的內(nèi)層芯體的塑木材料具有良好的抗彎曲性能，同時(shí)，復(fù)合塑木材料的外層與芯體之間結(jié)合力較強(qiáng)，能夠有效避免外層從芯體上剝離。

在本發(fā)明中聚乙烯－丙烯酸酯可以有多種選擇，例如可以是常見的聚醋酸乙烯-丙烯酸丁酯、聚苯乙烯-丙烯酸丁酯、聚乙烯-丙烯酸乙酯、聚醋酸乙烯-丙烯酸甲酯等，在本發(fā)明的實(shí)施例中，選擇聚乙烯-丙烯酸甲酯進(jìn)行說明。

本發(fā)明中芯體各組分的含量可以在較寬的范圍內(nèi)選擇，為了使復(fù)合塑木材料具有良好的抗彎曲性能，進(jìn)一步使所得的雙層復(fù)合板栗殼塑木材料具有更好的抗彎曲性能，同時(shí)雙層復(fù)合塑木材料的芯體與外層之間結(jié)合力較強(qiáng)，優(yōu)選地，塑木材料的原料，以重量份計(jì)，相對于100重量份的酯化改性板栗殼纖維，聚乙烯－丙烯酸酯10-15份，碳化硅1-3份，二辛基錫3-5份，過氧化二苯甲酰5-10份，3-氨丙基三乙氧基硅烷5-10份，n,n-二(2-羥乙基)-十四烷基酰胺3-5份，196#不飽和聚酯樹脂10-15份，過氧化甲乙酮3-5份。

在本發(fā)明中，為了提高板栗殼塑木材料的抗彎曲性能，同時(shí)使具有該原料的內(nèi)層芯體的雙層塑木材料中內(nèi)芯與外層的結(jié)合性能更好，優(yōu)選地，所述酯化改性板栗殼纖維包括酯化改性的板栗殼外殼粉和酯化改性的板栗殼絨，其中以酯化改性板栗殼纖維總重量為100％計(jì)，酯化改性的板栗殼外殼粉占80-90％，酯化改性的板栗殼絨占10-20％。在此方案中，酯化改性的板栗殼外殼粉與各原料的彌散性更好，酯化改性的板栗殼絨與其他原料能夠發(fā)揮更好的交聯(lián)效果，其他各原料之間協(xié)同作用的效果，提高了芯體的抗彎曲性能，從而使具有該芯體的雙層塑木材料的抗彎曲效果更好。

本發(fā)明中，酯化板栗殼纖維可以采用多種類型的酯化板栗殼纖維，例如無機(jī)酸酯化板栗殼纖維，有機(jī)酸、酸酐、酰基氯酯化板栗殼纖維等，為了提高酯化板栗殼纖維與其他原料的相容性及協(xié)同作用，提高芯體的抗彎曲性能，優(yōu)選地，所述酯化改性板栗殼纖維為馬來酸酐酯化板栗殼纖維，酯化度為220-250。

此外，本發(fā)明還提供一種抗彎曲板栗殼塑木材料，該塑木材料包括內(nèi)層芯體和包裹所述內(nèi)層芯體的外層，所述內(nèi)層芯體為通過將前文所述的塑木材料的原料混合接觸得到。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明通過控制塑木材料芯體的組分和原料配比，在各原料的協(xié)同作用下，使所得的塑木材料具有良好的抗彎曲性能，同時(shí)，具有該芯體的雙層復(fù)合塑木材料的外層與芯體之間結(jié)合力較強(qiáng)，能夠有效避免外層從芯體上剝離。

在本發(fā)明中，外層有多種方式設(shè)置于芯體的表面如共擠、膜壓等，為了提高外層和芯體的結(jié)合性能，避免塑木材料在使用過程中外層從芯體表面發(fā)生剝離，優(yōu)選地，塑木材料還包括位于外層和芯體之間的結(jié)合層，所述結(jié)合層的組分包括所述外層的組分、芯體的組分和交聯(lián)劑。

在本發(fā)明中，結(jié)合層的組分及配方可以在多種范圍內(nèi)選擇，為了使芯體和外層之間具有良好的結(jié)合性能，優(yōu)選地，以結(jié)合層的組分總重量為100％計(jì)，外層的組分占40-60％，芯體的組分占25％-35％，交聯(lián)劑占15-25％。

交聯(lián)劑可以有多種選擇，只要能與芯體組分和外層組分發(fā)揮協(xié)同作用，在二者之間形成結(jié)合層即可，更進(jìn)一步地，交聯(lián)劑為聚乙二醇、聚丙二醇、三羥甲基丙烷一種或多種。

在本發(fā)明中，外層組分的組合物可以是常規(guī)配方，為了提高塑木材料的抗彎曲性，同時(shí)使外層與芯體具有較高的結(jié)合性能，優(yōu)選地，所述外層組分的原料中含有過氧化二苯甲酰、196#不飽和聚酯樹脂、丙烯酸甲酯、對苯二甲酸、乙基三甲氧基硅烷、過氧化環(huán)己酮二丁酯和納米二氧化鈦。

在本發(fā)明中外層組分的原料可以在較寬的范圍內(nèi)選擇，為了使芯體具有較好的抗彎曲性能同時(shí)與外層具有較好的結(jié)合性能，進(jìn)一步提高雙層塑木材料的抗彎曲性能，更進(jìn)一步地，所述外層組分的原料包括：以重量份計(jì)，相對于100重量份的196#不飽和聚酯樹脂，過氧化二苯甲酰8-15份，丙烯酸甲酯60-75份，對苯二甲酸20-30份，乙基三甲氧基硅烷8-15份，過氧化環(huán)己酮二丁酯60-75份和納米二氧化鈦12-18份。

本發(fā)明提供一種制備前文所述的抗彎曲板栗殼塑木材料的方法，包括以下步驟：1)將前文所述內(nèi)層芯體組分的原料混合接觸得到內(nèi)層芯體組合物m1；2)將外層組分的原料混合接觸得到外層組合物m2；3)將上述m1和m2共擠。

在上述技術(shù)方案中，制備該制備抗彎曲板栗殼塑木材料的方法具有制備原料易得，工序簡單和便于操作的優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明中，制備條件包括制備芯體的工藝、制備外層的工藝可以是本領(lǐng)域的常規(guī)工藝技術(shù)。為了使芯體與外層能夠結(jié)合的更好，同時(shí)為了使塑木材料整體具有更好的抗彎曲性能，優(yōu)選地，在步驟1)中，混合溫度為90-100℃，混合時(shí)間為3-10min。

在本發(fā)明中，制備條件包括制備芯體的工藝、制備外層的工藝可以是本領(lǐng)域的常規(guī)工藝技術(shù)。為了使芯體與外層能夠結(jié)合的更好，同時(shí)為了使塑木材料整體具有更好的抗彎曲性能，優(yōu)選地，在步驟3)中，共擠溫度為140-170℃。

在本發(fā)明中外層組分的組合物可以在較寬的范圍內(nèi)選擇，為了使外層具有較好的抗彎曲性能同時(shí)與芯體具有較好的結(jié)合性能，進(jìn)一步提高雙層塑木材料的抗彎曲性能，更進(jìn)一步地，外層組分的原料優(yōu)選為前文所述的外層組分的原料。

同時(shí)，在本發(fā)明中，為了提高芯體和外層的結(jié)合性能，避免塑木材料在使用過程中外層從芯體表面發(fā)生剝離，優(yōu)選地，該方法包括以下步驟:1)將內(nèi)層芯體組合物m1擠出，得到m4；2)將內(nèi)層芯體m4涂覆交聯(lián)劑獲得m5；3)將外層組合物m2擠出并包覆m5表面，冷卻，晾干。上述技術(shù)方案通過在芯體m1表面先涂覆交聯(lián)劑，之后再將外層組分m2擠出包裹之上，使得交聯(lián)劑能夠同時(shí)與芯體的組分和外層組分發(fā)生協(xié)同作用，在芯體與外層之間形成結(jié)合層，從而提高了外層與芯體的結(jié)合性能，同時(shí)，該結(jié)合層也具有很好的抗彎曲性，從而進(jìn)一步提高了塑木材料的抗彎曲性。

在本發(fā)明中，為了提高交聯(lián)劑與芯體組分和外層組分的協(xié)同效果，優(yōu)選地，其中，步驟2)與步驟3)之間的時(shí)間間隔不超過1min。

在本發(fā)明中，為了提高交聯(lián)劑與芯體組分和外層組分的協(xié)同效果，優(yōu)選地，其中，步驟1)中的擠出溫度為140-170℃。

在本發(fā)明中，為了提高交聯(lián)劑與芯體組分和外層組分的協(xié)同效果，優(yōu)選地，其中，步驟3)中的擠出溫度為140-170℃。

在本發(fā)明中，交聯(lián)劑可以有多種選擇，只要能與芯體組分和外層組分發(fā)揮協(xié)同作用，在二者之間形成結(jié)合層即可，更進(jìn)一步地，交聯(lián)劑為聚乙二醇、聚丙二醇、三羥甲基丙烷一種或多種。

以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。以下實(shí)施例中，彎曲破壞載荷的檢測是通過gb/t24508-2009的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，表面膠合強(qiáng)度的檢測是通過gb/t15102-2006的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。

板栗殼購自蕪湖小邢板栗有限公司；聚乙烯－丙烯酸甲酯為硬度(shorea)45～90的聚乙烯-丙烯酸甲酯(aem)混煉膠，購自臺(tái)州立信橡膠科技有限公司；納米二氧化鈦的平均粒徑為90nm的納米二氧化鈦；其余原料為常規(guī)市售品。

一、板栗殼粉及板栗殼絨的制備例：

第一步：將板栗殼在破碎機(jī)中粉碎，過篩，獲得栗殼屑和粗選板栗殼絨；

第二步：將第一步中篩選出的板栗殼在粉磨機(jī)中研磨5分鐘，獲得板栗殼粉，其中，板栗殼粉的平均粒徑小于60目，含水量小于5％。

另外，將第一步中獲得的粗選板栗殼絨在球磨機(jī)中磨30秒，獲得板栗殼絨，其中，板栗殼絨平均長2-9mm，平均直徑小于1mm，含水量小于5％。

二、酯化改性板栗殼纖維的制備例：

第一步：將10重量份的板栗殼粉/板栗殼絨置于耐酸容器，加入50重量份的乙酸，在室溫下浸泡0.5天；

第二步：將步驟一中浸泡活化后的板栗殼粉/板栗殼絨和5重量份的馬來酸酐、0.1重量份的98wt％的濃硫酸混合，加熱至40℃，攪拌反應(yīng)1.5h；

第三步：將第二步中得到的產(chǎn)物自然冷卻至室溫，加入適量的水洗滌產(chǎn)物至弱酸性，在80℃條件下真空干燥2h即得最終的酯化改性板栗殼粉/板栗殼絨。所獲得的酯化改性板栗殼粉的酯化度平均為235，所獲得的酯化改性板栗殼絨的酯化度平均為240。

實(shí)施例1

步驟一：準(zhǔn)備內(nèi)層芯體組分的原料，稱取：80kg酯化改性板栗殼粉，20kg酯化改性板栗殼絨，聚乙烯－丙烯酸甲酯10kg，碳化硅1kg，二辛基錫3kg，過氧化二苯甲酰5kg，3-氨丙基三乙氧基硅烷5kg，n,n-二(2-羥乙基)-十四烷基酰胺3kg，196#不飽和聚酯樹脂10kg，過氧化甲乙酮3kg，將上述原料進(jìn)行混合，混合溫度為100℃，混合時(shí)間為10min，得到內(nèi)層芯體組合物m1；

步驟二：準(zhǔn)備外層組分的原料：相對于10kg196#不飽和聚酯樹脂，過氧化二苯甲酰1.5kg，丙烯酸甲酯7.5kg，對苯二甲酸3kg，乙基三甲氧基硅烷1.5kg，過氧化環(huán)己酮二丁酯7.5kg，納米二氧化鈦1.8kg，將上述原料進(jìn)行混合，得到外層組合物m2；

步驟三：將上述m1和m2在雙螺桿共擠機(jī)中擠出，共擠溫度為140℃，制得制備抗彎曲板栗殼塑木材料a1，該木塑復(fù)合材料的性能參數(shù)見表1。

實(shí)施例2

步驟一：準(zhǔn)備內(nèi)層芯體組分的原料，稱?。?0kg酯化改性板栗殼粉，10kg酯化改性板栗殼絨，聚乙烯-丙烯酸甲酯15kg，碳化硅3kg，二辛基錫5kg，過氧化二苯甲酰10kg，3-氨丙基三乙氧基硅烷10kg，n,n-二(2-羥乙基)-十四烷基酰胺5kg，196#不飽和聚酯樹脂15kg，過氧化甲乙酮5kg，將上述原料進(jìn)行混合，混合溫度為90℃，混合時(shí)間為3min，混合得到內(nèi)層芯體組合物m1；

步驟二：準(zhǔn)備外層組分的原料：相對于10kg196#不飽和聚酯樹脂，過氧化二苯甲酰1.5kg，丙烯酸甲酯7.5kg，對苯二甲酸3kg，乙基三甲氧基硅烷1.5kg，過氧化環(huán)己酮二丁酯7.5kg，納米二氧化鈦1.8kg，將上述原料進(jìn)行混合，得到外層組合物m2；

步驟三：將上述m1和m2在雙螺桿共擠機(jī)中擠出，共擠溫度為170℃，制得制備抗彎曲板栗殼塑木材料a2，該木塑復(fù)合材料的性能參數(shù)見表1。

實(shí)施例3

步驟一：準(zhǔn)備內(nèi)層芯體組分的原料，稱?。?5kg酯化改性板栗殼粉，15kg酯化改性板栗殼絨，聚乙烯-丙烯酸甲酯13kg，碳化硅2kg，二辛基錫4kg，過氧化二苯甲酰7.5kg，3-氨丙基三乙氧基硅烷7.5kg，n,n-二(2-羥乙基)-十四烷基酰胺4kg，196#不飽和聚酯樹脂12.5kg，過氧化甲乙酮4kg，將上述原料進(jìn)行混合，混合溫度為95℃，混合時(shí)間為6.5min，混合得到內(nèi)層芯體組合物m1；

步驟二：準(zhǔn)備外層組分的原料：相對于10kg196#不飽和聚酯樹脂，過氧化二苯甲酰1.5kg，丙烯酸甲酯7.5kg，對苯二甲酸3kg，乙基三甲氧基硅烷1.5kg，過氧化環(huán)己酮二丁酯7.5kg，納米二氧化鈦1.8kg，將上述原料進(jìn)行混合，得到外層組合物m2；

步驟三：將上述m1和m2在雙螺桿共擠機(jī)中擠出，共擠溫度為155℃，制得制備抗彎曲板栗殼塑木材料a3，該木塑復(fù)合材料的性能參數(shù)見表1。

實(shí)施例4

按照實(shí)施例3的方法進(jìn)行制備內(nèi)層芯體和外層組分的組合物，不同的是，在內(nèi)層芯體表面涂覆10kg聚乙二醇，涂覆溫度為160℃，其中，涂覆聚乙二醇與涂覆外層組分的組合物之間的時(shí)間間隔為30s，然后冷卻，晾干，制得制備抗彎曲板栗殼塑木材料a4，該木塑復(fù)合材料的性能參數(shù)見表1。

對比例1

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b1，不同的是步驟1中不添加酯化改性板栗殼粉和板栗殼纖維，而選用非改性的板栗殼粉。結(jié)果如表1所示。

對比例2

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b2，不同的是步驟1中不添加聚乙烯－丙烯酸甲酯。結(jié)果如表1所示。

對比例3

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b3，不同的是步驟1中不添加碳化硅。結(jié)果如表1所示。

對比例4

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b4，不同的是步驟1中不添加二辛基錫。結(jié)果如表1所示。

對比例5

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b5，不同的是步驟1中不添加過氧化二苯甲酰。結(jié)果如表1所示。

對比例6

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b6，不同的是步驟1中不添加3-氨丙基三乙氧基硅烷。結(jié)果如表1所示。

對比例7

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b7，不同的是步驟1中不添加n,n-二(2-羥乙基)-十四烷基酰胺。結(jié)果如表1所示。

對比例8

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b8，不同的是步驟1中不添加196#不飽和聚酯樹脂。結(jié)果如表1所示。

對比例9

按照實(shí)施例3的方法制備塑木材料b9，不同的是步驟1中不添加過氧化甲乙酮。結(jié)果如表1所示。

表1

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。