專利名稱：應(yīng)用于木塑制品的am混合物及其制備、應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)合成領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于木塑制品的AM混合物及其制備、 應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料(Wood-Plastic Composites，WPC)，是國內(nèi)外近年蓬勃興起的一類新型復(fù)合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的樹脂膠粘劑，與超過 35% -70%以上的木粉、稻殼、秸稈等廢植物纖維混合成新的木質(zhì)材料，再經(jīng)擠壓、模壓、注射成型等塑料加工工藝，生產(chǎn)出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包裝等行業(yè)。將塑料和木質(zhì)粉料按一定比例混合后經(jīng)熱擠壓成型的板材，稱之為擠壓木塑復(fù)合板材。木塑 PVC復(fù)合材料作為一種新型的木材替代材料，可廣泛應(yīng)用于建筑裝飾和包裝等領(lǐng)域，如邊角線、刨花板條、窗簾、門套、地板、籬笆、踢腳板、美術(shù)板、百葉窗、鏡框、相框、窗框、玩具及普通家具用品、室內(nèi)門等，絕大多數(shù)的室內(nèi)外裝飾建材均可用PVC木塑材料來制造。特別值得指出的是，用原木來加工制作裝飾材料除了帶來消防隱患外，還容易霉變和蟲蛀，帶來安全隱患。而PVC木塑徹底拋棄原木的缺點(diǎn)，改進(jìn)了原木的不足，保留了原木特有的木質(zhì)感。相比于木材，木塑材料具有防水、防火功能，從而可用于廚房、盥洗室等的裝飾。同時(shí)PVC木塑材料可根據(jù)不同木種和顏色生產(chǎn)出不同等級、不同規(guī)格、不同顏色的制品。由于生產(chǎn)過程采用擠出成型，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)，長度任意裁定，這是原木所不能及的。木塑制品現(xiàn)已引起國際上的廣泛重視，被譽(yù)為綠色環(huán)保新型材料，將具有廣闊的發(fā)展前景。在制備木塑顆粒共混物以及制造木塑部件的過程中，各種添加劑通常以單獨(dú)的粉末、顆粒、或液體組分加入木塑復(fù)合材料中，因此這些共混物的制備既價(jià)格貴又復(fù)雜。因此， 需要得到不僅能夠降低成本，而且還能夠減少制備全配制木塑共混物的復(fù)雜性的添加劑組合物，還需要得到能夠進(jìn)一步提高全配制木塑共混物的物理使用性能以及加工性的添加劑組合物。用于木塑復(fù)合材料的沖擊改性劑為含橡膠的顆粒，分散在整個(gè)熱塑性樹脂中。一般來說，這些沖擊改性劑包括被至少一個(gè)硬聚合物殼包圍的至少一種橡膠狀聚合物顆粒并使用乳液聚合反應(yīng)方法來制備。橡膠狀聚合物部分能夠使木塑復(fù)合材料吸收物理震動(dòng)，防止開始開裂，并防止在木塑部件中的開裂擴(kuò)展，這樣可減少斷裂并增加沖擊強(qiáng)度。由于聚合物顆粒往往具有粘性且不可作為干粉末分離，因此常將硬聚合物殼加入每個(gè)橡膠“核”顆粒的外部，這樣可制備出容易使用的干粉末沖擊改性劑。沖擊改性劑的硬聚合物殼通常選擇與木塑復(fù)合材料相容，這樣沖擊改性劑在配混時(shí)容易分散到木塑材料中。目前國內(nèi)多家企業(yè)從事木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)，但其耐候性問題成為桎梏其廣泛使用的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于木塑制品的AM混合物及其制備、應(yīng)用方法，能夠
3有效提高木塑制品耐沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，又可提供一定的加工性能，又能夠有效改善木粉、鈣粉與PVC的相容性及粉體的分散性能，其耐候性能也得到很好的發(fā)揮。本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于木塑制品的AM混合物，是一種以氯化聚乙烯為主彈性體，以偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑作為相容劑，輔以丙烯酸酯類單體聚合接枝的丙烯酸酯類聚合物，以上原料按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，氯化聚乙烯68% 77%，丙烯酸酯類單體22. 5 31. 5%，交聯(lián)劑和偶聯(lián)劑0.5% 3%，其中，丙烯酸酯類單體為甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯，兩者的質(zhì)量比為4 1，交聯(lián)劑與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為2 1。其中，所述的交聯(lián)劑優(yōu)選為DCP (過氧化二異丙苯)。所述的偶聯(lián)劑優(yōu)選用硅烷偶聯(lián)劑，可以選用KH-560 (Y-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三
甲氧基硅烷)。本發(fā)明所述的應(yīng)用于木塑制品的AM混合物的制備方法，包括以下步驟(1)丙烯酸酯類單體乳液的合成在反應(yīng)釜中加入乳化劑十二烷基硫酸鈉、引發(fā)劑過硫酸鉀、去離子水，之后加入丙烯酸酯類單體，乳化劑的質(zhì)量為丙烯酸酯類單體質(zhì)量的 1 3%，引發(fā)劑的質(zhì)量為丙烯酸酯類單體質(zhì)量的1 2%，去離子水的質(zhì)量為丙烯酸酯類單體質(zhì)量的30 50%，于35 55°C下保溫反應(yīng)2 3h，降溫至室溫，得到丙烯酸酯類單體乳液；(2) AM混合物的制備在不銹鋼高壓釜中加入去離子水、乳化劑十二烷基硫酸鈉、 引發(fā)劑過硫酸鉀以及上步制得的丙烯酸酯類單體乳液，再加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑，排真空后， 加入氯化聚乙烯攪拌升溫反應(yīng)，去離子水的質(zhì)量為氯化聚乙烯質(zhì)量的20 30%，乳化劑的質(zhì)量為氯化聚乙烯質(zhì)量的1 5%，引發(fā)劑的質(zhì)量為氯化聚乙烯和丙烯酸酯類單體質(zhì)量的 1 3 %，維持反應(yīng)溫度在50 士 0. 5°C，待釜內(nèi)壓力下降至0. 2MPa時(shí)快速降溫，出料，過濾、破乳、真空干燥即可。本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)每100重量份聚氯乙烯中此AM混合物添加量為2 4重量份。木塑復(fù)合材料(包括制品)的生產(chǎn)過程對其性能影響很大，實(shí)驗(yàn)表明加工的能力不夠會(huì)引起纖維分散和浸潤不均勻，而過分的加工則會(huì)使纖維破損和斷裂，兩者都會(huì)降低木塑材料的力學(xué)性能。另外，要防止過分剪切或高溫產(chǎn)生糊料等問題，一步法連續(xù)工藝若脫揮(主要脫水)不充分將影響下一步的加工生產(chǎn)，并使產(chǎn)品有氣泡而性能降低。主要的加工設(shè)備雙螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)為異向錐型雙螺桿擠出機(jī)。異向錐型雙螺桿機(jī)被稱之為低速、低能耗型設(shè)備，非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機(jī)比，為適應(yīng)熱敏樹脂加工需要，要求螺桿設(shè)計(jì)適應(yīng)較寬的加工范圍，對木纖維的切斷作用少，樹脂少時(shí)仍能均勻分散并與物料完全熔融。由于木粉、植物纖維比重小、填充量大，加料區(qū)體積比常規(guī)型號要大、要長。若木粉、植物纖維加入量大，熔融樹脂剛性大，還要求耐高背壓齒輪箱，采用壓縮和熔融快、計(jì)量段短的螺桿，以確保木纖維停留時(shí)間短，防止其斷裂和焦化糊料。目前在木塑復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)上有了長足進(jìn)步，使得木塑復(fù)合材料制造技術(shù)和產(chǎn)品性能上都已達(dá)到國際先進(jìn)水平，并迅速走向市場化，其主要關(guān)鍵技術(shù)有以下幾點(diǎn)(1)原料需充分干燥木粉不同于無機(jī)礦物，通常有高達(dá)10%以上的水份，未經(jīng)充分干燥而使用時(shí)易引起加工制品氣泡、燒焦、糊料，影響制品外觀，同時(shí)造成不斷停機(jī)清洗設(shè)備，難以連續(xù)生產(chǎn)。首先必須對木粉進(jìn)行充分干燥。(2)對木粉要進(jìn)行表面處理木粉表面為多羥基結(jié)構(gòu)是極性親水性物質(zhì)，而高聚物一般是非極性親油性物質(zhì)， 二者很難相容，親和性極差，如簡單的將二者直接共混，制品變脆、力學(xué)性能很差，不能實(shí)用。如通過接枝反應(yīng)對木粉進(jìn)行表面處理，可以使木纖維上的-OH基團(tuán)上接枝有機(jī)基團(tuán)，使木粉表面變成親油物質(zhì)，提高了與高聚物大分子的界面粘著力，同時(shí)也使木粉在復(fù)合材料中更易分散均勻，形成密實(shí)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高復(fù)合材料的拉伸和沖擊強(qiáng)度。對于木粉/ PVC 一般都使用硅烷偶聯(lián)劑。(3)向功能復(fù)合材料方向發(fā)展。木塑復(fù)合材料兼有木材和塑料的雙重性質(zhì)，加入一定量的功能材料，即可使其具有高抗沖擊、耐老化、阻燃等性能。本專利加入AM混合物，既可以提高其高抗沖擊能力，又使其具有良好的塑化性，提高了表面光潔度。(4)微發(fā)泡技術(shù)通常不發(fā)泡的木塑復(fù)合材料一是密度都比較大，并且相同體積的制品樹脂用量也比發(fā)泡材料多，二是剛性和沖擊性差，需要增加型材截面積或改變型材截面形狀和需要提高木粉與PVC界面的親和性和相容性。三是生產(chǎn)效率低，需增大固定資產(chǎn)。所以微發(fā)泡木塑復(fù)合材料作為塑料加工換代產(chǎn)品發(fā)展迅速。本專利中提供一種使用AM混合物的優(yōu)異木塑制品配方，按照重量份數(shù)計(jì)，配方如下
PVC700100 份
木粉40份
復(fù)合鉛穩(wěn)定劑3.5份
硅烷偶聯(lián)劑KH-560 0.4-0.6份 ACR 加工助劑 LS-401 1.5-1.8 份發(fā)泡調(diào)節(jié)劑LS-530 5-6份 AC發(fā)泡劑0.8-1.0份
環(huán)氧大豆油1.0-1.2份
硬脂酸0.6-0.8份
PE 蠟0.5-0.7 份
AM混合物3-5份其中，ACR加工助劑LS-401和發(fā)泡調(diào)節(jié)劑LS-530均購于山東瑞豐高分子材料股份有限公司。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將氯化聚乙烯結(jié)合丙烯酸酯類單體，而無需包覆殼。氯化聚乙烯是一種飽和橡膠，具有優(yōu)異的耐候性、耐老化性能、耐油性和阻燃性，優(yōu)良的抗沖擊性和拉伸強(qiáng)度，且價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，與其它高分子材料有良好的相容性。比起在木塑配方中使用相等量的單獨(dú)的沖擊改性劑和加工助劑，本發(fā)明的AM混合物還提供了高抗沖擊強(qiáng)度和優(yōu)良的加工特性。增強(qiáng)沖擊強(qiáng)度是因?yàn)樘峁┝寺然垡蚁┪⒘?，而?yōu)異的粉末性能和加工助劑功能是由將這些高橡膠氯化聚乙烯顆粒與丙烯酸酯類單體進(jìn)行接枝包覆提供的。本發(fā)明的 AM混合物使得木塑復(fù)合材料配方具有以下優(yōu)勢(1)通過使用較少的總木塑添加劑，及低成本的抗沖擊改性橡膠來降低成本；( 提高了制品的耐候性和拉伸強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 (I)AM混合物的制備丙烯酸酯類單體乳液的合成在反應(yīng)釜中加入6g十二烷基硫酸鈉、3g過硫酸鉀、 IOOg去離子水，攪拌并通氮?dú)猓?0分鐘后加入225. 6g甲基丙烯酸甲酯、56. 4g丙烯酸丁酯， 用Na2SO4溶液調(diào)節(jié)乳化液PH值為8，于50°C下保溫反應(yīng)2h，降溫，得到丙烯酸酯類單體乳液；AM混合物的制備在不銹鋼高壓釜中加入200去離子水、12g十二烷基硫酸鈉、12g 過硫酸鉀以及上步制得的丙烯酸酯類單體乳液818g，含有丙烯酸酯類單體^2g，用5 % 10% NaOH溶液調(diào)節(jié)混合反應(yīng)液的PH值在9 11范圍，再加入18g交聯(lián)劑DCP和硅烷偶聯(lián)劑KH-560，充氮抽真空排氧，反復(fù)3次后，加入900g氯化聚乙烯攪拌升溫反應(yīng)，維持反應(yīng)溫度在50士0. 5°C，待釜內(nèi)壓力下降至0. 2MPa時(shí)快速降溫，出料，過濾、破乳、真空干燥得復(fù)合樹脂粉末，所得物料是具有橡膠核和外硬相的平均粒徑為130納米的核-殼AM混合物顆粒。(2)木塑發(fā)泡板材的制備按如下配方，用異向錐型雙螺桿擠出機(jī)和相關(guān)模具擠出板材。
PVC700100份木粉40份復(fù)合鉛穩(wěn)定劑3.5份硅烷偶聯(lián)劑KH-5600.4份ACR加工助劑LS-4011.5份發(fā)泡調(diào)節(jié)劑LS-5305份AC發(fā)泡劑0.8份環(huán)氧大豆油1.0份硬脂酸0.6份PE蠟0.5份AM混合物3份 加工控制工藝
6
溫度"C主機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分一段二段二段四段法蘭模具15 士 3125145165180170175物料在擠出機(jī)料筒和口模內(nèi)滯留時(shí)間控制在8 IOmin為宜，這樣最終制品的密度合適。經(jīng)冷卻、定型、牽引、切割，取表面光滑平整段待測試。實(shí)施例2 3:合成AM混合物條件和比例發(fā)生變化，生產(chǎn)木塑發(fā)泡板配方發(fā)生變化，具體配方見表1 ；對比例1 2:選用日本鐘淵FM-50抗沖改性劑，與加工助劑LS-401混用，具體配方見表1。表1
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于木塑制品的AM混合物，其特征在于是一種以氯化聚乙烯為主彈性體，以偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑作為相容劑，輔以丙烯酸酯類單體聚合接枝的丙烯酸酯類聚合物，以上原料按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，氯化聚乙烯68% 77%，丙烯酸酯類單體22. 5 31. 5 %，交聯(lián)劑和偶聯(lián)劑0.5% 3%，其中，丙烯酸酯類單體為甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯，兩者的質(zhì)量比為4 1，交聯(lián)劑與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為2 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于木塑制品的AM混合物，其特征在于交聯(lián)劑為DCP。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于木塑制品的AM混合物，其特征在于偶聯(lián)劑選用硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選用KH-560。
4.一種權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于木塑制品的AM混合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)丙烯酸酯類單體乳液的合成在反應(yīng)釜中加入乳化劑十二烷基硫酸鈉、引發(fā)劑過硫酸鉀、去離子水，之后加入丙烯酸酯類單體，乳化劑的質(zhì)量為丙烯酸酯類單體質(zhì)量的1 3%，引發(fā)劑的質(zhì)量為丙烯酸酯類單體質(zhì)量的1 2%，去離子水的質(zhì)量為丙烯酸酯類單體質(zhì)量的30 50%，于35 55°C下保溫反應(yīng)2 3h，降溫至室溫，得到丙烯酸酯類單體乳液；(2)AM混合物的制備在不銹鋼高壓釜中加入去離子水、乳化劑十二烷基硫酸鈉、引發(fā)劑過硫酸鉀以及上步制得的丙烯酸酯類單體乳液，再加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑，排真空后，加入氯化聚乙烯攪拌升溫反應(yīng)，去離子水的質(zhì)量為氯化聚乙烯質(zhì)量的20 30%，乳化劑的質(zhì)量為氯化聚乙烯質(zhì)量的1 5%，引發(fā)劑的質(zhì)量為氯化聚乙烯和丙烯酸酯類單體質(zhì)量的1 3%，維持反應(yīng)溫度在50士0. 5°C，待釜內(nèi)壓力下降至0. 2MPa時(shí)快速降溫，出料，過濾、破乳、 真空干燥即可。
5.一種權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于木塑制品的AM混合物的應(yīng)用方法，其特征在于聚氯乙烯100重量份中此AM混合物添加量為2 4重量份。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)合成領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于木塑制品的AM混合物及其制備、應(yīng)用方法，其特征在于是一種以氯化聚乙烯為主彈性體，以偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑作為相容劑，輔以丙烯酸酯類單體聚合接枝的丙烯酸酯類聚合物。本發(fā)明能夠有效提高木塑制品耐沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，又可提供一定的加工性能，又能夠有效改善木粉、鈣粉與PVC的相容性及粉體的分散性能，其耐候性能也得到很好的發(fā)揮。
文檔編號C08F255/02GK102492239SQ20111038881
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者劉春信, 咸春蕾, 朱西堂, 葛峰 申請人:山東瑞豐高分子材料股份有限公司