一种木塑共挤复合板及其制备方法与流程

本发明涉及木塑板，尤其涉及一种木塑共挤复合板及其制备方法。

背景技术：

1、木塑复合板材是一种主要以木粉为基础材料，并与塑料和加工助剂等混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的绿色环保新型装饰材料，兼有木材和塑料的性能与特征，是能替代木材和塑料的新型复合材料。由于木塑板材有诸多的优点，如优良的耐水和耐腐蚀性能，尺寸稳定性好，生产工艺灵活，对设备的损害小，还可以用回收的废旧木材和塑料为原料制得，并且可循环使用等，因此，木塑板材作为一种新型的工程材料，在许多领域都有着广泛的应用。

2、目前的二代共挤木塑板是指以新生料为包覆层、回收料为芯层的板材，比如公开号为cn107933028a的专利文件公开的这样一种双层pe共挤木塑板及其制备方法，表层配方a取25～28％改性塑料，同时添加木粉54～57％、填充剂14～17％、偶联剂3～6％、抗氧化剂0.15～0.4％、其余为添加剂；芯层配方b取25～28％改性塑料，同时添加木粉54～57％、填充剂14～17％、偶联剂3～6％、抗氧化剂0.15～0.4％、阻燃剂2～5％、防霉剂2～5％、其余为添加剂；表层配方a和芯层配方b各组分量之和分别满足100％。芯层全部使用回收废料，生产成本相对下降。

3、然而，现有的木塑板材以木粉为主要材料，木粉中木材的长纤维被打断，因而相比于传统的以原生木板为主要材料、具有长纤维的复合板材，在握钉力方面仍有所欠缺。此外，芯层和包覆表层之间的界面结合强度也是目前共挤木塑板所需要考虑的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决上述问题，提供一种木塑共挤复合板及其制备方法。

2、本发明解决问题的技术方案是，首先提供一种木塑共挤复合板，包括芯层和包覆层，所述芯层由包括回收树脂、第一木粉以及第一助剂的第一原料制成，所述包覆层由包括新生树脂、第二木粉以及第二助剂的第二原料制成；所述第二原料还包括以含有亚乙基醚链段的聚氨酯为芯材、以密胺树脂为壁材的包覆材料。

3、包覆材料中的芯材——含有亚乙基醚链段的聚氨酯是一种遇水膨胀的材料，主要是利用亚乙基醚链段中氧原子的一对未共用电子对，其可以和水分子中的氢原子彼此连接，形成氢键缔合作用；由于氢键的形成，分子链由缠绕态转变为舒展态，宏观表现为发生膨胀形变。其中亚乙基醚链段的含量优选在20%以上。包覆材料中的壁材——密胺树脂，又叫三聚氰胺甲醛树脂，难溶于水，热变形温度达180℃，即使在共挤过程中也能较好地包裹芯材。基于此，本技术通过在复合板的包覆层中引入了一种破裂后可遇水膨胀的包覆材料来实现板材握钉力的提高，即，当钉子钉入复合板、破坏钉子附近的包覆材料的壁材，使得芯材露出时，芯材可以与空气中的水分发生反应并体积膨胀，也就是说钉子附近的板材结构发生体积膨胀，而箍紧钉子，实现握钉力的提高。

4、这种含有亚乙基醚链段的聚氨酯的制备方法不受限制，由于需要对其进行包覆、应用的是固化后的材料，因此其可以是单组分型或双组分型。

5、单组分型的制备方法包括以下步骤：将环氧乙烷和环氧丙烷共聚二元醇、聚氧化丙烯三元醇混合并升温至90~110℃，抽真空除水2~4h后冷却至70~90℃，恒温20~30min；再加入二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，反应2~3h得到预聚体。将预聚体、增塑剂、填料混合，30~40℃抽真空1~2h。用高纯氮气回压后，再加入双(2-二甲氨基乙基)醚、kh-560、原甲酸三甲酯混合均匀，真空搅拌1~2h后挤出为颗粒，固化得到遇水膨胀材料。除亚乙基醚链段外，材料中的脲基-nhconh-也能够与水反应后得到空间网络结构，使得体积膨胀。

6、双组分型的制备方法包括以下步骤：将peg平均分子量为3000的聚醚多元醇于100~120℃，真空8~9kpa下脱水2~3h至无气泡；然后降温至60℃以下，加入二异氰酸酯，再加热升温至80~90℃，保温1.5~2h，冷却降温，密封得到a组份。再将聚醚多元醇、增塑剂、固化剂、活性稀释剂、填料搅拌均匀，密封得到b组份。将a组份和b组分按照1.5:1的质量比混合均匀，真空脱气后挤出为颗粒，固化得到遇水膨胀材料。

7、包覆材料的制备方法不受限制，可以采用常规的密胺树脂包覆方法，比如：将三聚氰胺、甲醛、水混合后，调节ph为8.5~9.0，将溶液升温至70~75℃后搅拌反应，直至溶液变澄清后开始计时，保温得到预聚体。将芯材、分散剂、无水乙醇混合并搅拌均匀，将预聚体滴加到混合体系中并搅拌均匀，调节ph至3.0~4.0，当ph值稳定后加入氯化钠，升温温度至60~80℃，保温反应2h；最后再调节ph至中性，将反应液抽滤分离得到包覆材料。

8、包覆材料的用量应当得到限制，过低达不到提高握钉力效果，作为本发明的优选，所述第二原料中，所述包覆材料的质量为所述第二木粉质量的50%~100%。

9、包覆材料的粒径大小应该得到限制，粒径过小会导致钉子难以破坏微胶囊结构，作为本发明的优选，所述包覆材料的粒径与第二木粉的粒径基本相同。一般木塑板中，木粉的粒径在20目~40目，也就是0.425~0.85mm，因此，作为本发明的优选，所述包覆材料的粒径为0.4~1mm。

10、含有亚乙基醚链段的聚氨酯在遇水膨胀时，如果对其约束力度不够，其会在各个方向自由膨胀，会导致作用于钉子的接触压会降低，也会导致复合板其他部分的形变。因此，优选改善包覆层的机械强度，降低包覆层的形变率，作为本发明的优选，所述第二木粉为疏水改性的木粉。疏水改性的木粉，一方面改善了木粉表面的极性、提高了木粉与新生树脂的相容性，提高了包覆层的机械强度，使其不易变形；另一方面减少了木粉吸水导致板材易形变的问题。在一些实施方式中，疏水改性的木粉配合包覆材料的使用，使得仅钉子附近的板材结构体积膨胀，而其他部分的板材结构体积保持不变，使得膨胀形变向钉子的方向发生，进一步箍紧钉子。

11、第二木粉疏水改性的方式不受限制，可以通过任意方式将木粉表面的羟基反应为疏水性基团，比如通过羧酸反应为酯基，通过醛反应为醚键；也可以通过疏水性的壳体将木粉包覆起来。作为本发明的优选，所述疏水改性的木粉通过以下步骤获得：将木粉表面的羟基反应为醚键。醛基与木粉上的羟基进行缩醛反应，疏水改性的同时形成交联结构，能够改善包覆层的机械强度。

12、作为本发明的优选，所述第二原料还包括醛基化合物。醛基化合物优选为非甲醛类交联剂，优选为乙二醛、戊二醛中的一种或两种，避免造成复合板中甲醛含量过高。

13、包覆材料以密胺树脂为壁材，在制备过程中不可避免地会剩余少量游离醛，作为本发明的优选，通过所述包覆材料中的游离醛，将木粉表面的羟基反应为醚键。可以利用包覆材料中的游离醛，减少复合板的甲醛量；同时，通过缩醛反应，木粉可以与包覆材料壁材密胺树脂产生一定程度的交联结合，提高了包覆材料的密封性，也进一步提高了复合板的机械强度；此外，通过木粉与密胺树脂的交联，木粉充当了包覆材料的第二层壁材，使得木塑板表观更接近原生木板。其中，为了促进木粉在包覆材料表面的第二次包覆，可以先将木粉分散在聚乙烯醇中，再与包覆材料、醛基化合物混合反应。

14、包覆层第二原料中的其他组分不受限制，可以采用现有木塑板中常用组分和用量。作为本发明的优选，所述新生树脂采用高密度聚乙烯树脂，所述第一原料中所述新生树脂的用量为15%~25%，比如可以是15%、18%、20%、22%、25%。作为本发明的优选，按照质量份，所述第二助剂包括10~15份填料、比如可以是10份、12份、14份、15份，填料可以是钙粉、硅粉等；2~5份润滑剂、比如可以是2份、3份、4份、5份；0.2~0.8份抗氧化剂、比如可以是0.2份、0.4份、0.6份、0.8份；0.2~0.8份抗紫外线剂、比如可以是0.2份、0.4份、0.6份、0.8份；1~1.5份颜料，比如可以是1份、1.2份、1.5份，颜料可以是铁红、炭黑等。

15、以上，是对复合板中包覆层第二原料的配方进行调整，一般来说，通过包覆层中板材结构的部分膨胀已经能够实现对钉子的箍紧。在一些实施方式中，作为本发明的优选，所述第一原料中也包括所述包覆材料，进一步提高握钉力。

16、由于芯层被包覆层完全包覆，芯层中的木粉本就不容易接触到水而吸水形变，因此芯层中的木粉可以不进行疏水改性。

17、在包覆层第二原料利用了醛基化合物的情况下，由于芯层中也包括木粉，可以通过调整醛基化合物过量，促使共挤过程中包覆层中的醛基化合物与芯层中表面含羟基的第一木粉交联，改善芯层和包覆层之间的界面结合强度。作为本发明的优选，所述第一木粉为经由过硫酸铵溶液浸渍处理过的木粉。过硫酸铵作为催化剂使用，在共挤的温度下促使包覆层中的醛基化合物与芯层中表面含羟基的第一木粉交联。

18、芯层第一原料中的其他组分不受限制，可以采用现有木塑板中常用组分和用量。作为本发明的优选，所述回收树脂采用聚乙烯回收树脂，所述第一原料中所述回收树脂的用量为15%~25%，比如可以是15%、18%、20%、22%、25%。作为本发明的优选，按照质量份，所述第一助剂包括10~15份填料、比如可以是10份、12份、14份、15份，填料可以是钙粉、硅粉等；2~5份润滑剂、比如可以是2份、3份、4份、5份；0.2~0.8份抗氧化剂、比如可以是0.2份、0.4份、0.6份、0.8份；0.2~0.8份抗紫外线剂、比如可以是0.2份、0.4份、0.6份、0.8份。芯层中无需使用颜料。

19、本发明还有一个目的是提供一种所述木塑共挤复合板的制备方法，包括以下步骤：

20、s1.将第一原料和第二原料分别造粒；

21、s2.将第一原料粒子和第二原料粒子分别送入不同的挤出机，经过120~180℃得到熔体，两中熔体在包覆共挤模头会合，分别形成芯层和包覆层。

22、本发明的有益效果：

23、1.本技术提供了一种木塑共挤复合板，通过在包覆层中引入了一种破裂后可遇水膨胀的材料来实现板材握钉力的提高。

24、2.在可选的实施方式中，本技术将包覆层中木粉上的羟基进行缩醛交联，通过降低木粉吸水性、交联形成网络结构等多个方面进一步提高握钉力。

25、3.在可选的实施方式中，本技术在将芯层中的木粉进行过硫酸铵浸泡处理，促使包覆层中的醛基化合物与芯层中表面含羟基的木粉交联，改善芯层和包覆层之间的结合强度。