本發(fā)明涉及雙層復(fù)合塑木，具體地，涉及抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料內(nèi)層芯體組分的原料、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(guó)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(shù)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(lái)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，因植物纖維和樹(shù)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(duì)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內(nèi)層芯體，同時(shí)保證外層與內(nèi)層芯體之間具有較好的結(jié)合能力，是目前亟待解決的問(wèn)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雙層復(fù)合塑木材料內(nèi)層芯體組分的原料、復(fù)合塑木材料及制備方法，該內(nèi)層芯體組分的原料使內(nèi)層芯體及具有該內(nèi)層芯體的復(fù)合塑木材料具有良好的抗彎曲性能，同時(shí)，該內(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，制備該抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料的方法還具有制備原料易得，工序簡(jiǎn)單和便于操作的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料內(nèi)層芯體組分的原料，所述內(nèi)層芯體組分的原料包括：酯化改性植物纖維、過(guò)氧化二苯甲酰、189#不飽和聚酯樹(shù)脂、過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯、丙烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸、乙基三甲氧基硅烷和納米二氧化鈦。

本發(fā)明還提供了一種抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料，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(guò)將前文所述的內(nèi)層芯體組分的原料混合接觸得到。

不僅如此，本發(fā)明還提供一種制備前文所述的塑木材料的方法，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(guò)控制雙層復(fù)合塑木材料內(nèi)層芯體組分的原料，內(nèi)層芯體的組分包括：酯化改性植物纖維、過(guò)氧化二苯甲酰、189#不飽和聚酯樹(shù)脂、過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯、丙烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸、乙基三甲氧基硅烷和納米二氧化鈦。在各原料的協(xié)同作用下，使所得的塑木材料內(nèi)層芯體具有良好的抗彎曲性能，進(jìn)而使具有該芯體的雙層復(fù)合塑木材料具有良好的抗彎曲性能，同時(shí)，雙層復(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內(nèi)層芯體上剝離。而且，本發(fā)明提供的制備雙層復(fù)合塑木材料的方法具有制備原料易得，工序簡(jiǎn)單和便于操作的優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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(shuō)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(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，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(kāi)。

本發(fā)明提供一種抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料內(nèi)層芯體組分的原料，所述內(nèi)層芯體組分的原料包括：酯化改性植物纖維、過(guò)氧化二苯甲酰、189#不飽和聚酯樹(shù)脂、過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯、丙烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸、乙基三甲氧基硅烷和納米二氧化鈦。

本發(fā)明中，酯化植物纖維可以采用多種類型的酯化植物纖維，例如無(wú)機(jī)酸酯化植物纖維，有機(jī)酸、酸酐、酰基氯酯化植物纖維等均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。酯化植物纖維可以是酯化的常規(guī)植物纖維，如酯化木粉、酯化竹粉、酯化秸稈纖維等。另外，常規(guī)納米二氧化鈦即平均粒徑在200nm以下，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明通過(guò)控制雙層復(fù)合塑木材料內(nèi)層芯體組分的原料，內(nèi)層芯體的組分的原料包括：酯化改性植物纖維、過(guò)氧化二苯甲酰、189#不飽和聚酯樹(shù)脂、過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯、丙烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸、乙基三甲氧基硅烷和納米二氧化鈦。在各原料的協(xié)同作用下，使所得的塑木材料內(nèi)層芯體具有良好的抗彎曲性能，進(jìn)而使具有該芯體的雙層復(fù)合塑木材料具有良好的抗彎曲性能，同時(shí)，雙層復(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內(nèi)層芯體上剝離。

本發(fā)明中內(nèi)層芯體各組分的含量可以在較寬的范圍內(nèi)選擇，為了使所得的塑木材料芯體具有更好的抗彎曲性能，以使得雙層復(fù)合塑木材料具有更好的抗彎曲性能，同時(shí)雙層復(fù)合塑木材料的外層與內(nèi)層芯體之間結(jié)合力較強(qiáng)，優(yōu)選地，內(nèi)層芯體組分的原料，以重量份計(jì)，相對(duì)于100重量份的酯化改性植物纖維，過(guò)氧化二苯甲酰5-10份，189#不飽和聚酯樹(shù)脂25-40份，丙烯酸甲酯15-35份，對(duì)苯二甲酸15-25份，乙基三甲氧基硅烷8-15份、過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯15-30份、納米二氧化鈦5-8份。

本發(fā)明中，酯化植物纖維可以采用多種類型的酯化植物纖維，例如無(wú)機(jī)酸酯化植物纖維，有機(jī)酸、酸酐、酰基氯酯化植物纖維等，為了提高酯化植物纖維與其他原料的相容性及協(xié)同作用，提高內(nèi)層芯體的抗彎曲性能，優(yōu)選地，所述酯化改性植物纖維為馬來(lái)酸酐酯化植物纖維，其酯化度為220-250。

本發(fā)明中，所述酯化改性植物纖維可以有多種選擇，優(yōu)選為酯化改性的木粉、竹粉、秸稈粉、麥稈粉中的一種或多種。

此外，本發(fā)明還提供一種抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料，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(guò)將前文所述的內(nèi)層芯體組分的原料混合接觸得到。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明通過(guò)控制雙層復(fù)合塑木材料外層用組合物的組分和原料配比，在各原料的協(xié)同作用下，使所得的雙層復(fù)合塑木材料具有良好的抗彎曲性能，同時(shí)，雙層復(fù)合塑木材料的外層與內(nèi)層芯體之間結(jié)合力較強(qiáng)，能夠有效避免外層從內(nèi)層芯體上剝離。

在本發(fā)明中，外層有多種方式設(shè)置于內(nèi)層芯體的表面如共擠、膜壓等，為了提高外層和內(nèi)層芯體的結(jié)合性能，避免塑木材料在使用過(guò)程中外層從內(nèi)層芯體表面發(fā)生剝離，優(yōu)選地，塑木材料還包括位于外層和內(nèi)層芯體之間的結(jié)合層，所述結(jié)合層的組分包括所述外層的組分、內(nèi)層芯體的組分和交聯(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，為了使內(nèi)層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％，內(nèi)層芯體的組分占25％-35％，交聯(lián)劑占15-25％。

交聯(lián)劑可以有多種選擇，只要能與內(nèi)層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)劑為過(guò)氧化二異丙苯，過(guò)氧化雙2，4-二氯苯甲酰中的一種或兩種。

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)使外層與內(nèi)層芯體具有較高的結(jié)合性能，優(yōu)選地，所述外層組分的原料中含有過(guò)氧化二苯甲酰、189#不飽和聚酯樹(shù)脂、丙烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸、乙基三甲氧基硅烷、過(guò)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，為了使外層具有較好的抗彎曲性能同時(shí)與內(nèi)層芯體具有較好的結(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，所述外層組分的原料包括：以重量份計(jì)，相對(duì)于100重量份的189#不飽和聚酯樹(shù)脂，過(guò)氧化二苯甲酰8-15份，丙烯酸甲酯60-75份，對(duì)苯二甲酸20-30份，乙基三甲氧基硅烷8-15份，過(guò)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雙層復(fù)合塑木材料的方法，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，制備該抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料的方法具有制備原料易得，工序簡(jiǎn)單和便于操作的優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明中，制備條件包括制備內(nèi)層芯體的工藝、制備外層的工藝可以是本領(lǐng)域的常規(guī)工藝技術(shù)。為了使內(nèi)層芯體與外層能夠結(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140-180℃。

在本發(fā)明中外層的組分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)與內(nèi)層芯體具有較好的結(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，為了提高外層和內(nèi)層芯體的結(jié)合性能，避免塑木材料在使用過(guò)程中外層從內(nèi)層芯體表面發(fā)生剝離，優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟: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(guò)在內(nèi)層芯體m1表面先涂覆交聯(lián)劑，之后再將外層組分的組合物m2擠出包裹之上，使得交聯(lián)劑能夠同時(shí)與內(nèi)層芯體的組分和外層組分的組合物發(fā)生協(xié)同作用，在內(nèi)層芯體與外層之間形成結(jié)合層，從而提高了外層與內(nèi)層芯體的結(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)劑與內(nèi)層芯體組分和外層組分的協(xié)同效果，優(yōu)選地，其中，其中，步驟2)與步驟3)的時(shí)間間隔不超過(guò)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140-180℃。

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140-180℃。

在本發(fā)明中，交聯(lián)劑可以有多種選擇，只要能與內(nèi)層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)劑為過(guò)氧化二異丙苯，過(guò)氧化雙2，4-二氯苯甲酰中的一種或兩種。

以下將通過(guò)實(shí)施例對(duì)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(cè)是通過(guò)gb/t24508-2009的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，表面膠合強(qiáng)度的檢測(cè)是通過(guò)gb/t15102-2006的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。

植物纖維為粒徑為60目的木粉，含水量為5％，購(gòu)自南京橋盛辦公家具有限公司的產(chǎn)品；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。

酯化改性植物纖維的制備例：

第一步：將10重量份的木粉置于耐酸容器，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木粉和5重量份的馬來(lái)酸酐、0.1重量份的98wt％的濃硫酸混合，加熱至60℃，攪拌反應(yīng)1.5h；

第三步：將步驟二中得到的產(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木粉，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：100kg酯化改性木粉，過(guò)氧化二苯甲酰10kg，189#不飽和聚酯樹(shù)脂40kg，丙烯酸甲酯35kg，對(duì)苯二甲酸25kg，乙基三甲氧基硅烷15kg，過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯30kg，納米二氧化鈦8kg，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(duì)于10kg189#不飽和聚酯樹(shù)脂，過(guò)氧化二苯甲酰1.5kg，丙烯酸甲酯7.5kg，對(duì)苯二甲酸3kg，乙基三甲氧基硅烷1.5kg，過(guò)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180℃，制得抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料a1，該木塑復(fù)合材料的性能參數(shù)見(jiàn)表1。

實(shí)施例2

步驟一：準(zhǔn)備內(nèi)層芯體組分的原料，稱取：100kg酯化改性木粉，過(guò)氧化二苯甲酰5kg，189#不飽和聚酯樹(shù)脂25kg，丙烯酸甲酯15kg，對(duì)苯二甲酸15kg，乙基三甲氧基硅烷8kg，過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯15kg，納米二氧化鈦5kg，將上述原料進(jìn)行混合，混合溫度為90℃，混合時(shí)間為3min，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(duì)于10kg189#不飽和聚酯樹(shù)脂，過(guò)氧化二苯甲酰0.8kg，丙烯酸甲酯6kg，對(duì)苯二甲酸2kg，乙基三甲氧基硅烷0.8kg，過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯6kg，納米二氧化鈦1.2kg，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℃，制得抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料a2，該木塑復(fù)合材料的性能參數(shù)見(jiàn)表1。

實(shí)施例3

步驟一：準(zhǔn)備內(nèi)層芯體組分的原料，稱?。?00kg酯化改性木粉，過(guò)氧化二苯甲酰7.5kg，189#不飽和聚酯樹(shù)脂33kg，丙烯酸甲酯25kg，對(duì)苯二甲酸20kg，乙基三甲氧基硅烷11kg，過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯22kg，納米二氧化鈦6kg，將上述原料進(jìn)行混合，混合溫度為95℃，混合時(shí)間為6.5min，得到m1；

步驟二：準(zhǔn)備外層組分的原料：相對(duì)于10kg189#不飽和聚酯樹(shù)脂，過(guò)氧化二苯甲酰1.1kg，丙烯酸甲酯6.7kg，對(duì)苯二甲酸2.5kg，乙基三甲氧基硅烷1.2kg，過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯6.7kg，納米二氧化鈦1.5kg，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160℃，制得抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料a3，該木塑復(fù)合材料的性能參數(shù)見(jiàn)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過(guò)氧化二異丙苯，涂覆溫度為160℃，其中，涂覆過(guò)氧化二異丙苯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，制得抗彎曲雙層復(fù)合塑木材料a4，該木塑復(fù)合材料的性能參數(shù)見(jiàn)表1。

對(duì)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中不添加酯化改性木粉，而選用非改性的植物纖維。結(jié)果如表1所示。

對(duì)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中不添加過(guò)氧化二苯甲酰。結(jié)果如表1所示。

對(duì)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189#不飽和聚酯樹(shù)脂。結(jié)果如表1所示。

對(duì)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中不添加過(guò)氧化環(huán)己酮二丁酯。結(jié)果如表1所示。

對(duì)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中不添加丙烯酸甲酯。結(jié)果如表1所示。

對(duì)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中不添加對(duì)苯二甲酸。結(jié)果如表1所示。

對(duì)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中不添加乙基三甲氧基硅烷。結(jié)果如表1所示。

對(duì)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中不添加納米二氧化鈦。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(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)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(guò)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(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)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(kāi)的內(nèi)容。