一种耐污自清洁的多层复合材料的制作方法

本发明属于保护板材制备领域，特别涉及一种耐污自清洁的多层复合材料。

背景技术：

1、蜂窝复合板是一种夹层结构，由表皮及蜂窝中间层所组成，具有强度高、质量轻、刚度大、材料利用率高等优点，当表层与夹芯选择适当时，还兼具抗震、隔热、隔音等性能，在各领域应用越来越广泛。其中，石塑复合材料在新的政策下得到快速发展，在建筑行业、家居用品和物流运输行业具有巨大的需求度。复合材料夹芯板材一般采用蜂窝夹芯复合材料制成，覆膜聚丙烯塑料蜂窝板是现有技术中常用的复合板材的芯层，聚丙烯聚合物不吸湿且具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。

2、发明专利cn 102700213 a发明了一种钙塑瓦楞板及其生产方法，制备得到的三层钙塑瓦楞板总厚度为3.6～4.2mm，原材料成本低，工艺简单，性能全，但钙塑板材质坚韧性较弱，且不可循环使用；发明专利cn 112341714 b发明了一种绿色环保的聚丙烯板材及其制备方法，调控丙烯酸树脂的熔融质量，实现在不添加增塑剂的条件下挤出成型，且不会产生分层现象，但该板材性能单一，对当下对板材要求更广的应用领域的适用性较弱。

3、因此，亟需发明一种多层复合材料，以解决现有技术中板材性能单一、适用领域受限的问题，特别是用于包装保护用途，更期待一种耐污可自清洁、轻便防震的可重复利用的多层复合材料保护板。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐污自清洁的多层复合材料，表面层超疏水，具有很好的耐灰尘沾污性能，同时由多层材料经共挤得到，各项性能好且性能稳定，适用于多种应用领域做保护板，可重复利用率高，是一种环保价值较高的多层复合材料。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明一方面提供了一种耐污自清洁的多层复合材料，所述多层复合材料由第一表层的环氧树脂膜、第二表层的聚乙烯纸、芯层的聚丙烯板、第一底层的环氧树脂膜和第二底层的聚乙烯纸组成多层复合结构；

4、所述环氧树脂膜包含以下重量份的原料：10～20份环氧树脂、8～15份环氧固化剂、4～6份硅烷改性剂、80～90份有机溶剂和4.8～9份纳米二氧化硅。

5、优选地，所述环氧树脂膜的制备步骤如下：

6、将环氧树脂和环氧固化剂混合得到混合乳液，加入硅烷改性剂，得到改性混合乳液，再将溶于有机溶剂中的纳米二氧化硅加入改性混合乳液，在50～80℃固化，得到环氧树脂膜。

7、优选地，所述环氧树脂为水性双酚a环氧树脂。

8、优选地，所述环氧固化剂为有机胺固化剂。

9、优选地，所述硅烷改性剂为复合硅烷改性剂；

10、进一步优选地，所述复合硅烷改性剂为甲基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷；

11、更优选地，所述甲基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷的质量比为1：(0.1～1)。

12、优选地，所述有机溶剂为无水乙醇和/或二甲苯。

13、优选地，所述硅烷改性剂和纳米二氧化硅的质量比为1：(1～1.5)。

14、本发明制备的环氧树脂膜固化率高，使制备得到的多层复合材料的表面坚固且具有较优的抗擦抗刮性能，表面平整度高且超疏水，可以实现耐污自清洁，提供了多层复合材料表层的重复使用性。通过复合硅烷改性剂制备得到的超疏水环氧树脂膜具有很好的耐灰尘沾污的效果，这是因为经复合硅烷改性剂修饰的纳米二氧化硅发挥了较优的填充和包覆作用，当水滴接触多层复合材料表面时，环氧树脂膜表面的微纳米结构和支链将空气截留，形成空气层；同时又因为引入的疏水链带来的低表面能表面结构，使灰尘与水滴的粘着力大于灰尘与环氧树脂膜的附着力，此时灰尘顺着流动的水滴一起滚落，实现自清洁。此外，环氧树脂基质还起到了一定的粘结作用，辅助层间粘结剂提高了其与聚乙烯纸层的界面粘附作用。

15、优选地，所述聚乙烯纸包含以下重量份的原料：10～15份混合密度聚乙烯树脂、6～9份高强度聚乙烯树脂、40～60份碳酸钙、0.8～1.5份稳定剂、0.8～1.5份润滑剂和1～5份改性剂。

16、所述聚乙烯纸的制备步骤如下：

17、在反应器中加入改性剂与第一重量份的混合密度聚乙烯树脂得到混合液，再将混合液和第二重量份的混合密度聚乙烯树脂、高强度聚乙烯树脂、碳酸钙、稳定剂和润滑剂充分搅拌混合，冷搅4～6min，热搅5～10min，转速为2000～5000r/min，使其混合均匀后使用双螺杆挤出机进行共混挤出，然后经过水冷，最终将挤出的样条进行切粒，再加入到模压机中，模压成型制成聚乙烯纸。

18、优选地，所述改性剂和第一重量份的混合密度聚乙烯树脂的质量比为(3～5)：1；

19、进一步优选地，所述改性剂为橡胶和/或聚丙烯树脂；

20、更优选地，所述改性剂为乙烯含量大于等于60％的橡胶和聚丙烯树脂按质量比(2～3)：1得到的改性剂。

21、申请人通过加入改性剂对混合密度聚乙烯树脂共混改性，优选比例下共混改性区别于现有技术的二元共混体系，乙烯含量大于等于60％的橡胶与聚乙烯树脂具有相似的分子基团使共混体系具有较好的相容性，保证各组分性能完全发挥，此时，功能改性剂粒子间距较小，当达到临界间距时，银纹在变成裂纹前被余下的功能改性剂粒子吸收，大幅提高了聚乙烯纸的韧性，而同为聚烯烃的未改性的混合密度聚乙烯树脂和聚丙烯树脂弥补了三元共混体系中相界面强度差异带来的强度损失，协调了以聚乙烯纸为第二表层和第二底层的多层复合材料强度和韧性的平衡。

22、优选地，所述混合密度聚乙烯树脂为高密度聚乙烯树脂和低密度聚乙烯树脂按质量比(2～3)：1得到的混合密度聚乙烯树脂。

23、通过优选比例的混合聚乙烯树脂，调控了聚乙烯纸层的拉伸断裂力，高强度性质的聚乙烯的填入保证了复合材料内层的性能稳定。

24、优选地，所述稳定剂为钙锌稳定剂，润滑剂为十八烷酸和/或聚乙烯蜡。

25、优选地，所述芯层中空板为聚丙烯中空板。

26、优选地，所述聚丙烯中空板为蜂窝型、锥型或波浪型；

27、进一步优选地，所述聚丙烯中空板为蜂窝型。

28、本发明采用中空结构的聚丙烯板作为复合材料的芯层，提高了复合材料的耐冲击能力，而中空结构支撑力强，防震效果优异，有利于复合材料的重复利用。

29、本发明另一方面提供了一种耐污自清洁的多层复合材料的制备方法，包括以下步骤：

30、将环氧树脂膜、聚乙烯纸、芯层中空板、聚乙烯纸和环氧树脂膜依次铺设热压成型，得到所述多层复合材料。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

32、(1)本发明提供的耐污自清洁的多层复合材料，表面层超疏水，具有很好的耐灰尘沾污性能，同时由多层材料经共挤得到，力学性能稳定，适用于多种应用领域做保护板，可重复利用率高，是一种环保价值较高的多层复合材料。

33、(2)本发明提供的耐污自清洁的多层复合材料，第一表层和第一底层的环氧树脂膜固化率高，表面坚固且具有较优的抗擦抗刮性能，表面平整度高且超疏水，可以实现耐污自清洁，提供了多层复合材料表层的重复使用性；此外，环氧树脂基质还起到了一定的粘结作用，辅助层间粘结剂提高了其与聚乙烯纸层的界面粘附作用。

34、(3)本发明提供的耐污自清洁的多层复合材料的第二表层和第二底层为共混改性得到的聚乙烯纸，区别于现有技术的二元共混体系，本发明采用的三元共混体系具有较好的相容性，保证各组分性能完全发挥，协调了多层复合材料强韧性间的平衡。

35、(4)本发明提供的耐污自清洁的多层复合材料的采用中空结构的聚丙烯板作为复合材料的芯层，提高了复合材料的耐冲击能力，而中空结构支撑力强，防震效果优异，有利于复合材料的重复利用。