一種高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高摻量高硅鋁質(zhì)/塑料復(fù)合材料是基于木粉/塑料復(fù)合材料技術(shù)的一種新型復(fù)合 材料，該材料主要成分為硅鋁質(zhì)材料和環(huán)保塑料，它完美融合了硅鋁質(zhì)材料、環(huán)保塑料硬度 大、耐磨、耐腐蝕、防水、穩(wěn)定性高、再加工性能強的諸多優(yōu)點，是替代木、塑、石、瓷、鈣等傳 統(tǒng)材料的理想材質(zhì)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑等領(lǐng)域。因資源消耗低，生產(chǎn)無污染，產(chǎn) 品生態(tài)環(huán)保，用途廣泛，能循環(huán)回收利用，被譽為二十一世紀(jì)最具經(jīng)濟和使用價值的生態(tài)環(huán) 保新材料。
[0003] 在建材領(lǐng)域，高摻量高硅鋁質(zhì)/塑料復(fù)合材料的主要用作天然木材的代替品，用以 減少木材資源的損耗。與傳統(tǒng)的木塑復(fù)合材料相比，高摻量高硅鋁質(zhì)/塑料復(fù)合材料性能更 為優(yōu)異，如硬度更高、制造成本比較低等。在復(fù)合材料使用過程中，人們最關(guān)心的還是其耐 久性能。
[0004] 西部大開發(fā)是我國現(xiàn)代化戰(zhàn)略的重要組成部分。西部干旱少雨、森林資源匱乏，硅 鋁質(zhì)材料量大、面廣，非常適宜發(fā)展高摻量高硅鋁質(zhì)/塑料復(fù)合材料;而西部的典型嚴(yán)酷環(huán) 境主要表現(xiàn)為太陽紫外線輻射強、高寒及晝夜溫差大、氣候異常干燥等方面，這一嚴(yán)酷環(huán)境 對復(fù)合材料的耐候性要求更高。
[0005] 申請?zhí)枮?01010176569.5的中國發(fā)明專利公布了一種多元硅鋁復(fù)合材料，由甲、 乙、丙三組分組成，三組分的質(zhì)量比為：1:0.3-1:0.05-0.2;其中，甲組分為粉狀原料，是以 高嶺土為主要成分的多元硅鋁混合物，乙組分為液體原料，是硅酸鈉與氫氧化鈉混合物，丙 組分為增強纖維。所述的甲組分中，按質(zhì)量百分比計，高嶺土為30%-70%，其他混合料為 30 %-70 % ;所述的其他混合料為硅灰、粉煤灰、煤矸石、礦渣、水淬爐渣中的一種或幾種混 合，所述混合物的粒度為200-600目。上述專利公布的技術(shù)方案中，甲組份是高嶺土為主要 成分的多遠(yuǎn)硅鋁混合物，而本發(fā)明使用的硅鋁質(zhì)，主要是利用燃煤企業(yè)的固體廢棄物粉煤 灰，因此，相比上述專利，本發(fā)明的復(fù)合材料具有優(yōu)異的環(huán)境友好性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有高力學(xué)性 能及高耐候性，兼具節(jié)能、環(huán)保的高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0008] -種高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括以下組分及重量份含 量:硅鋁質(zhì)材料55-69份，PE 25-35份，鋁酸酯偶聯(lián)劑1-2.5份，PE蠟1-5份，石蠟1-5份及改性 PE 3-3.5份。
[0009] 所述的復(fù)合材料還包括木粉5-10份。
[0010]所述的復(fù)合材料中娃錯質(zhì)材料的質(zhì)量含量2 55%。
[0011] 所述的硅鋁質(zhì)材料的比表面積為220-260m2/kg。
[0012] 所述的硅鋁質(zhì)材料的密度為1500-1800kg/m3。
[0013] 所述的PE選自市售的HDPE或LDPE。
[0014] 所述的PE蠟的相對分子量為500-1000。
[0015] 所述的改性PE選自市售的順酐改性聚乙烯。
[0016] -種高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料的制備方法，該方法具體包括以下步驟：
[0017] (1)按以下組分及重量份備料：
[0018] 硅鋁質(zhì)材料55-69份，PE 25-35份，鋁酸酯偶聯(lián)劑1-2.5份，PE蠟1-5份，石蠟1-5份 及改性PE 3-3.5份；
[0019] (2)按重量份將上述組分一起加入到高速混合機中，控制轉(zhuǎn)速為1500-3000r/min， 高速混合20-40分鐘，再經(jīng)塑化擠壓造粒，制得混合均勻的粒料；
[0020] (3)將粒料靜置12-24小時，后經(jīng)塑化熔融，擠出成型，即制得所述的高耐候性摻雜 硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料。
[0021 ]其中，步驟(1)中的組分還包括木粉5-10份。
[0022]本發(fā)明充分利用硅鋁質(zhì)原料廣泛的特點，利用高摻量硅鋁質(zhì)工業(yè)廢棄物與塑料復(fù) 合，制備出同時具有尚力學(xué)性能及尚耐候性的復(fù)合材料，從而在達(dá)到$父尚力學(xué)性能和尚耐 候性的同時兼具節(jié)能、環(huán)保作用，進(jìn)而相對降低了成本，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。
[0023]本發(fā)明制得的摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料24h吸水率為0.26%，耐人工氣候老化后 的彎曲荷載保留率為2 85%，凍融后的彎曲荷載保留率為2 90%。
[0024] 本發(fā)明提供的復(fù)合材料中，充分利用含硅鋁的工業(yè)廢棄物與塑料復(fù)合，使其在復(fù) 合材料中的利用率達(dá)55%以上;各種原材料既具有不同作用，又相互作用，制備工藝設(shè)計也 都各具特色。首先，本發(fā)明復(fù)合材料的兩種功能通過兩種途徑實現(xiàn):力學(xué)性能依靠塑料的高 效粘結(jié)作用以及機械擠壓成型工藝所形成的緊密的界面結(jié)構(gòu)；其次，耐候性能依靠硅鋁質(zhì) 材料摻入后，抑制其光氧降解而得以很大提高。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點：
[0026] 1)原材料選擇的多樣性，本發(fā)明所采用的硅鋁質(zhì)材料是工業(yè)廢棄物，是一種低能 耗材料，而常用的塑料填充劑需要粉磨等能耗消耗，所以，本發(fā)明可以減少生產(chǎn)能耗，節(jié)約 資源，更具市場競爭力；
[0027] 2)規(guī)?；?，本發(fā)明制備方法簡單，不需要特殊的工藝，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，容 易產(chǎn)生規(guī)模效益；
[0028] 3)高耐候性，與傳統(tǒng)木塑材料相比，本發(fā)明除了較高的力學(xué)性能外，它又有很好的 耐候性，在干濕交替和凍融循環(huán)交互作用惡劣的環(huán)境下能夠起到更長久的作用；
[0029] 4)低成本，本發(fā)明制備工藝簡單，并大量利用廢物，成本低廉。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031] 實施例1:
[0032] 本實施例高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料，包括以下組分及重量份含量:硅鋁 質(zhì)材料55份，PE 35份，鋁酸酯偶聯(lián)劑2.5份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE 3份。
[0033]其中，硅鋁質(zhì)材料的比表面積為260m2/kg，硅鋁質(zhì)材料的密度為lSOOkg/n^PE選自 市售的HDPE，PE蠟的相對分子量為1000，改性PE選自市售的順酐接枝聚乙烯。
[0034]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步驟： [0035] (1)按以下組分及重量份備料：
[0036] 硅鋁質(zhì)材料55份，PE 35份，鋁酸酯偶聯(lián)劑2.5份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE 3 份；
[0037] (2)按重量份將上述組分一起加入到高速混合機中，控制轉(zhuǎn)速為3000r/min，高速 混合20分鐘，再經(jīng)塑化擠壓造粒，制得混合均勻的粒料；
[0038] (3)將粒料靜置12小時，后經(jīng)塑化熔融，擠出成型，即制得所述的高耐候性摻雜硅 鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料。
[0039] 實施例2:
[0040]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料，包括以下組分及重量份含量:硅鋁 質(zhì)材料65份，PE 35份，鋁酸酯偶聯(lián)劑2份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE3.5份。
[0041 ]其中，硅鋁質(zhì)材料的比表面積為240m2/kg，硅鋁質(zhì)材料的密度為leSOkg/m^PE選自 市售的HDPE，PE蠟的相對分子量為800，改性PE選自市售的順酐接枝聚乙烯。
[0042]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步驟： [0043] (1)按以下組分及重量份備料：
[0044] 硅鋁質(zhì)材料65份，PE 35份，鋁酸酯偶聯(lián)劑2份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE 3.5 份；
[0045] (2)按重量份將上述組分一起加入到高速混合機中，控制轉(zhuǎn)速為3000r/min，高速 混合20分鐘，再經(jīng)塑化擠壓造粒，制得混合均勻的粒料；
[0046] (3)將粒料靜置12小時，后經(jīng)塑化熔融，擠出成型，即制得所述的高耐候性摻雜硅 鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料。
[0047] 實施例3:
[0048]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料，包括以下組分及重量份含量:硅鋁 質(zhì)材料65份，PE 25份，鋁酸酯偶聯(lián)劑2份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE3.5份。
[0049]其中，硅鋁質(zhì)材料的比表面積為240m2/kg，硅鋁質(zhì)材料的密度為ieOOkg/πΛΡΕ選自 市售的HDPE，PE蠟的相對分子量為800，改性PE選自市售的順酐接枝聚乙烯。
[0050]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0051 ] (1)按以下組分及重量份備料：
[0052] 硅鋁質(zhì)材料65份，PE 25份，鋁酸酯偶聯(lián)劑2份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE 3.5 份；
[0053] (2)按重量份將上述組分一起加入到高速混合機中，控制轉(zhuǎn)速為3000r/min，高速 混合20分鐘，再經(jīng)塑化擠壓造粒，制得混合均勻的粒料；
[0054] (3)將粒料靜置12小時，后經(jīng)塑化熔融，擠出成型，即制得所述的高耐候性摻雜硅 鋁質(zhì)塑料復(fù)合材料。
[0055]表1所示為實施例1-3復(fù)合材料配方。
[0056]表1復(fù)合板材(實心板材)配方