环保型PE木塑复合型板材及其制备方法与流程

30％，二氧化硅的粒径为50-300nm，硅溶胶的ph值为9-10，乳化剂a为吐温80；将硅溶胶乳液加入反应釜中，搅拌下向硅溶胶乳液中加入脱脂处理的杨木粉和二苯甲酮衍生物，密闭反应釜，在真空度0.08-0.09mpa下，加热至回流，并回流反应8-12h，撤去真空抽气泵，冷却至室温，静置陈化，陈化完全后，减压抽滤，并用水、乙醇交替洗涤2-3次，干燥至恒重，得改性杨木粉，其中，硅溶胶乳液、脱脂处理的杨木粉、二苯甲酮衍生物的加入质量比为100:15-20:3-7。
12.在改性杨木粉处理过程中，利用了脱脂处理的杨木粉表面富含的羟基与硅溶胶中二氧化硅表面的硅醇羟基、二苯甲酮衍生物的羟基发生的缩合反应，使得二苯甲酮衍生物和二氧化硅在杨木纤维表面沉积(在上述回流过程中，可能发生的反应有：一、二氧化硅表面的硅醇羟基与二苯甲酮衍生物的羟基发生缩合，形成负载型二氧化硅，该负载型二氧化硅表面的硅醇羟基与杨木纤维表面的羟基反应；二、二苯甲酮衍生物的羟基和二氧化硅表面的硅醇羟基分别各自与杨木纤维表面的羟基反应；考虑反应环境为硅溶胶乳液中，存在较多的硅醇键氛围，第一种反应为主反应)，可知上述改性杨木粉处理过程，一方面，减少了杨木粉纤维表面羟基的数目，降低了改性杨木粉的吸湿性能，降低了pe木塑复合型板材吸水膨胀率，提高了pe木塑复合型板材尺寸稳定性；另一方面，改性杨木粉表面沉积的二氧化硅可以起到pe基料的刚性增强作用，提高了复合型板材的强度，改性杨木粉表面沉积的二苯甲酮衍生物含有二苯甲酮结构，具有吸收紫外光的性能，提高了复合型板材的耐紫外光的作用，且沉积的二苯甲酮衍生物与杨木纤维之间为化学键连，使得杨木纤维对苯甲酮衍生物进行了“锚定”，降低了二苯甲酮衍生物的迁移，提高了复合型板材耐紫外性能的耐久性。
13.其中，脱脂处理的杨木粉为本领域技术人员熟知的操作，将杨木粉与有机溶剂(甲醇、乙醇、丙酮中一种或几种)混合后，加热回流5-8h即可，其目的是为了清除杨树纤维表面粘附的有机物，使得杨木纤维表面的羟基更加地裸露，奠定了杨木纤维表面羟基缩合反应的基础；
14.进一步地，所述二苯甲酮衍生物通过以下步骤制成：
15.向单口瓶中加入2,4-二羟基二苯甲酮，1,3-二氧环戊-2-酮和四乙基溴化铵，然后在氮气保护下升温至140℃，并不断搅拌，20h后反应结束，用柱层析(乙酸乙酯：石油醚＝1:3，v/v)分离纯化，得二苯甲酮衍生物。
16.进一步地，所述增韧剂包括以下步骤制成：
17.步骤s1、将丙烯酸丁酯、乳化剂b和去离子水按照质量比10:0.1-0.5:30-40混合均匀后，水浴加热至70-80℃后，滴加引发剂(引发剂的质量为丙烯酸丁酯质量的2-5％)溶液，滴加速度1-2滴/秒，滴加完全后，搅拌反应30-60min，得种子乳液，其中，乳化剂b为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠中的一种，引发剂为过硫酸钾，引发剂溶液为引发剂和去离子水按照质量比1:4-7混合形成；
18.步骤s2、在搅拌状态下，向种子乳液中同时滴加预乳液a和二分之一的引发剂溶液，滴加速度均为1-2滴/秒，滴加完全后，在70-85℃下搅拌反应2h，停止反应，冷却至室温，用氨水调节乳液ph值为9，然后同时滴加预乳液b和剩余引发剂溶液，滴加速度均为1-2滴/秒，滴加完全后，继续搅拌反应3h，停止反应，冷却室温后，冷冻破乳，干燥至恒重，再经研磨，得增韧剂，其中，种子乳液、预乳液a、乳液b的质量比为1:2:2；预乳液a为丙烯酸丁酯、去
离子水、乙二醇二甲基丙烯酸酯和乳化剂b按照质量比40-45:60-90:1-2.5:0.6-1.2混合形成；预乳液b为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、去离子水、乙二醇二甲基丙烯酸酯、端双键受阻酚单体和乳化剂b按照质量比20-25:6-13:60-90:1.5-3.5:6-13:0.6-1.2混合形成；引发剂溶液为引发剂和去离子水按照质量比1:4-7混合形成，乳化剂b为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠中的一种，引发剂为过硫酸钾。
19.上述制备的增韧剂为具有核壳结构的丙烯酸酯树脂，该种核壳结构既能发挥刚性粒子增韧作用，又能够发挥弹性树脂共混增韧作用，是业界增韧增强作用的首选材料，而上述制备的增韧剂的突出效果是将双键受阻酚单体和甲基丙烯酸十二氟庚酯作为壳层单体使用，使其接入该核壳结构，使得获得的增韧剂不但具有增韧作用，还具有抗氧化和防水作用；其中，抗氧化作用为双键受阻酚单体赋予，且该双键受阻酚单体接入核壳结构，不易迁移，提高了获得的pe木塑复合型板材的抗氧化老化性能耐久；甲基丙烯酸十二氟庚酯带有含氟侧链，使得该增韧剂外壳接有含氟侧链，将该增韧剂与木塑基材(pe和木粉)混合时，该含氟侧链可以在木粉纤维或pe主链周围形成含氟链层，避免水与木粉纤维或pe主链直接接触，降低了木粉的吸水性能，进一步降低了pe木塑复合型板材吸水膨胀率，提高了其尺寸稳定性。
20.进一步地，所述端双键受阻酚单体包括以下步骤制成：
21.将4-氨基-2,6-二叔丁基苯酚、三乙胺和二氯甲烷加入三口烧瓶中，搅拌均匀后，冰水浴下滴加丙烯酰氯，滴加速度为1滴/秒，然后升温至室温，搅拌反应12h，过滤、旋蒸，得端双键受阻酚单体，其中，4-氨基-2,6-二叔丁基苯、三乙胺、丙烯酰氯的摩尔质量比为1:2:1。
22.环保型pe木塑复合型板材的制备方法，包括以下步骤：
23.步骤一、将pe粒、改性杨木粉和相容剂加入高速搅拌机，在85-95℃下搅拌10-20min，再加入增韧剂和润滑剂，在100-105℃下搅拌20-30min，出料，得混合料；
24.步骤二、将混合料冷却至40℃时加入挤出机中进行挤出造粒，然后转移至挤出机中经挤压成型，得环保型pe木塑复合型板材。
25.本发明的有益效果：
26.本发明以pe粒和改性杨木粉为基料，其中，杨木粉为天然植物基材料，具有优异的降解性能，pe材料可回收重复利用，具有良好的环保效果；
27.本发明以改性杨木粉代替杨木粉，利用硅溶胶对杨木粉进行疏水强化、功能化处理，该处理步骤简单，且获得的改性杨木粉不但吸水性降低，且带有增强粒子——二氧化硅，还具有吸收紫外线的能力；
28.本发明利用自制的丙烯酸酯树脂为增韧剂，该丙烯酸酯树脂不但具有核壳结构，还具有含氟侧链和受阻酚结构，使其不但起到增韧的作用，还起到防水、防腐和抗氧化作用；
29.综上所述，本发明提供的pe木塑复合型板材具有优异的尺寸稳定性、耐老化耐久性和抗冲击性。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1
32.二苯甲酮衍生物的制备：
33.向单口瓶中加入0.04mol 2,4-二羟基二苯甲酮，0.048mol 1,3-二氧环戊-2-酮和0.002mol四乙基溴化铵，在氮气保护下升温至140℃，并不断搅拌，20h后反应结束，用柱层析(乙酸乙酯：石油醚＝1:3，v/v)分离纯化，得二苯甲酮衍生物。
34.实施例2
35.改性杨木粉的制备：
36.将20g水、10g乙醇、0.5g乳化剂a和30g硅溶胶在30℃下搅拌均匀后，得硅溶胶乳液，其中，硅溶胶的质量分数为20％，二氧化硅的粒径为50-100nm，硅溶胶的ph值为9-10，乳化剂为吐温80；将100g硅溶胶乳液加入反应釜中，搅拌下向硅溶胶乳液中加入15g脱脂处理的杨木粉和3g实施例1制备的二苯甲酮衍生物，密闭反应釜，在真空度0.08mpa下，加热至回流，并回流反应8h，撤去真空抽气泵，冷却至室温，静置陈化，陈化完全后，减压抽滤，并用水、乙醇交替洗涤2次，干燥至恒重，得改性杨木粉。
37.实施例3
38.改性杨木粉的制备：
39.将35g水、25g乙醇、1.5g乳化剂a和55g硅溶胶在35℃下搅拌均匀后，得硅溶胶乳液，其中，硅溶胶的质量分数为30％，二氧化硅的粒径为100-200nm，硅溶胶的ph值为9-10，乳化剂为吐温80；将100g硅溶胶乳液加入反应釜中，搅拌下向硅溶胶乳液中加入20g脱脂处理的杨木粉和7g实施例1制备的二苯甲酮衍生物，密闭反应釜，在真空度0.09mpa下，加热至回流，并回流反应12h，撤去真空抽气泵，冷却至室温，静置陈化，陈化完全后，减压抽滤，并用水、乙醇交替洗涤3次，干燥至恒重，得改性杨木粉。
40.实施例4
41.端双键受阻酚单体的制备：
42.将0.1mol 4-氨基-2,6-二叔丁基苯酚、0.2mol三乙胺和100ml二氯甲烷加入三口烧瓶中，搅拌均匀后，冰水浴下滴加0.1mol丙烯酰氯，滴加速度为1滴/秒，然后升温至室温，搅拌反应12h，过滤、旋蒸，得端双键受阻酚单体。
43.实施例5
44.增韧剂的制备：
45.步骤s1、将丙烯酸丁酯、乳化剂b和去离子水按照质量比10:0.1:30混合均匀后，水浴加热至70℃后，滴加引发剂(引发剂的质量为丙烯酸丁酯质量的2％)溶液，滴加速度1滴/秒，滴加完全后，搅拌反应30min，得种子乳液，其中，乳化剂b为脂肪醇聚氧乙烯醚，引发剂为过硫酸钾，引发剂溶液为引发剂和去离子水按照质量比1:4混合形成；
46.步骤s2、在搅拌状态下，向种子乳液中同时滴加预乳液a和二分之一的引发剂溶液，滴加速度均为1滴/秒，滴加完全后，在70℃下搅拌反应2h，停止反应，冷却至室温，用氨水调节乳液ph值为9，然后同时滴加预乳液b和剩余引发剂溶液，滴加速度均为1滴/秒，滴加完全后，继续搅拌反应3h，停止反应，冷却室温后，冷冻破乳，干燥至恒重，再经研磨，得增韧
剂，其中，种子乳液、预乳液a、乳液b的质量比为1:2:2；预乳液a为丙烯酸丁酯、去离子水、乙二醇二甲基丙烯酸酯和乳化剂b按照质量比40:60:1.5:0.62混合形成；预乳液b为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、去离子水、乙二醇二甲基丙烯酸酯、端双键受阻酚单体和乳化剂b按照质量20:6:60:1.5:6:0.6混合形成；引发剂溶液为引发剂和去离子水按照质量比1:4混合形成，乳化剂b为脂肪醇聚氧乙烯醚，引发剂为过硫酸钾。
47.实施例6
48.增韧剂的制备：
49.步骤s1、将丙烯酸丁酯、乳化剂b和去离子水按照质量比10:0.5:40混合均匀后，水浴加热至80℃后，滴加引发剂(引发剂的质量为丙烯酸丁酯质量的5％)溶液，滴加速度2滴/秒，滴加完全后，搅拌反应60min，得种子乳液，其中，乳化剂b为十二烷基苯磺酸钠，引发剂为过硫酸钾，引发剂溶液为引发剂和去离子水按照质量比1:7混合形成；
50.步骤s2、在搅拌状态下，向种子乳液中同时滴加预乳液a和二分之一的引发剂溶液，滴加速度均为2滴/秒，滴加完全后，在85℃下搅拌反应2h，停止反应，冷却至室温，用氨水调节乳液ph值为9，然后同时滴加预乳液b和剩余引发剂溶液，滴加速度均为2滴/秒，滴加完全后，继续搅拌反应3h，停止反应，冷却室温后，冷冻破乳，干燥至恒重，再经研磨，得增韧剂，其中，种子乳液、预乳液a、乳液b的质量比为1:2:2；预乳液a为丙烯酸丁酯、去离子水、乙二醇二甲基丙烯酸酯和乳化剂b按照质量比45:90:2.5:1.2混合形成；预乳液b为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、去离子水、乙二醇二甲基丙烯酸酯、端双键受阻酚单体和乳化剂b按照质量25:13:90:3.5:13:01.2混合形成；引发剂溶液为引发剂和去离子水按照质量比1:7混合形成，乳化剂b为十二烷基苯磺酸钠，引发剂为过硫酸钾。
51.实施例7
52.环保型pe木塑复合型板材的制备：
53.步骤一、准备包括以下重量份原料：pe粒40份、改性杨木粉70份、增韧剂3份、相容剂3份、润滑剂3份，其中，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯共聚物，所述润滑剂为硬脂酸；
54.步骤二、将pe粒、改性杨木粉和相容剂加入高速搅拌机，在85℃下搅拌10min，再加入增韧剂和润滑剂，在100℃下搅拌20min，出料，得混合料；
55.步骤三、将混合料冷却至40℃时加入挤出机中进行挤出造粒，然后转移至挤出机中经挤压成型，得环保型pe木塑复合型板材。
56.实施例8
57.环保型pe木塑复合型板材的制备：
58.步骤一、包括以下重量份原料：pe粒60份、改性杨木粉95份、色粉3份、增韧剂5份、相容剂4份、润滑剂4份；所述相容剂为乙烯-乙酸乙烯共聚物；所述润滑剂为pe蜡；
59.步骤二、将pe粒、改性杨木粉和相容剂加入高速搅拌机，在90℃下搅拌15min，再加入增韧剂和润滑剂，在105℃下搅拌25min，出料，得混合料；
60.步骤三、将混合料冷却至40℃时加入挤出机中进行挤出造粒，然后转移至挤出机中经挤压成型，得环保型pe木塑复合型板材。
61.实施例9
62.环保型pe木塑复合型板材的制备：
63.步骤一、包括以下重量份原料：pe粒80份、改性杨木粉115份、色粉7份、增韧剂8份、
相容剂7.5份、润滑剂6.5份；所述相容剂为乙烯-丙烯酸共聚物；所述润滑剂为硬脂酸锌；
64.步骤二、将pe粒、改性杨木粉和相容剂加入高速搅拌机，在95℃下搅拌10min，再加入增韧剂和润滑剂，在105℃下搅拌30min，出料，得混合料；
65.步骤三、将混合料冷却至40℃时加入挤出机中进行挤出造粒，然后转移至挤出机中经挤压成型，得环保型pe木塑复合型板材。
66.对比例1
67.环保型pe木塑复合型板材的制备：
68.与实施例7相比，将改性杨木粉替换成脱脂处理的杨木粉，其余不变。
69.对比例2
70.环保型pe木塑复合型板材的制备：
71.与实施例8相比，将增韧剂替换成邻苯二甲酸二辛酯，其余不变。
72.实施例10
73.将实施例7-9和对比例1-2获得的木塑复合型板材进行以下性能测试：
74.常温冲击韧性及低温冲击韧性测定：按照标准gb/t 17657测试，低温采用-10℃；
75.防潮性能：按照标准gb/t 17657测试，采用循环试验，观察地板表面外观及计算尺寸变化；
76.耐老化性能：按照标准gb/t 16422.2测试，采用clm-sn-900a氙灯老化试验箱测试，黑板温度为65
±
3℃，相对湿度为50
±
5％，辐照度290nm-800nm,550w/
㎡
，老化时间为2000h，测试老化试验后弯曲破坏载荷保留率；
77.上述测试结果如表1所示。
78.表1
[0079][0080]
从上述数据中可看出本发明提供的木塑复合型板材具有优异的韧性、防潮性和耐老化性能。
[0081]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0082]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超
越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。