一种耐磨耐刮擦耐污高耐候性的塑木型材及其制备方法

摘要

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种塑木型材。该塑木型材包括芯材，所述芯材上下左右四壁以共挤出成型方式包覆有耐磨、耐刮擦、抗污和高耐候性的保护层，所述保护层的材料按重量百分比计由10~50%的HDPE、10~50%的PP、10~50%的EAA、1~30%的纳米ZnO、1~30%的填充物、0.1~0.5%的抗氧剂、0.1~0.5%的抗紫外线剂、0.3~1.5%的色粉、0.1~1%的防霉剂组成。本发明芯材以共挤出成型方式包覆有耐磨、耐刮擦、抗污和高耐候性的保护层，能有效防止人流和硬物所造成的刮伤，耐污性强，更能经受住大自然的各种恶劣的考验，而且保护层与芯材具有极高的结合力。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种塑木型材，具体涉及该塑木型材的材料，还涉及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料（Wood-Plastic Composites,WPC）是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等与超过50％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成的新的材料。木塑复合材料经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺生产出的型材称之为塑木型材，主要用于建材、家具、物流包装等行业。 

塑木型材所使用的材料——木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维，这种材料决定了塑木型材具有良好的加工性能，良好的强度性能，耐水、耐腐性能，使用寿命长，优良的可调整性能，具有紫外线光稳定性，这些性能使塑木型材替代实体木材，在建筑行业得到越来越广泛的应用。

但是，塑木型材在室外长时间使用，不断地经受硬物的摩擦、污渍的侵袭及日晒、风吹、雨淋等，不可避免的会造成磨损、污染及老化，缩短其使用寿命。

为了解决上述问题，有业者在塑木型材的表面通过粘合剂附着一层厚度为0.1～0.5mm的金属薄板或金属箔，以提高塑木型材的耐磨性、抗污性和耐候性（中国实用新型专利200720057206.3，金属塑料复合型材），但这种形式的塑木型材不仅成本过高，加工复杂，金属材质无法模仿实木的颜色及外观，而且金属薄板或金属箔容易从芯材上脱落，使用效果不理想，难以大量应用。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨、耐刮擦、抗污和高耐候性的塑木型材，另外还提供该塑木型材的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种塑木型材，包括芯材，所述芯材上下左右四壁以共挤出成型方式包覆有耐磨、耐刮擦、抗污和高耐候性的保护层，所述保护层的材料按重量百分比计由以下组分组成：

10~50%的低压聚乙烯（HDPE）、

10~50%的聚丙烯（PP）、

10~50%的乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）、

1~30%的纳米氧化锌（ZnO）、

1~30%的填充物、

0.1~0.5%的抗氧剂、

0.1~0.5%的抗紫外线剂、

0.3~1.5%的色粉、

0.1~1%的防霉剂。

上述各组分中，HDPE、PP、EAA、纳米ZnO及填充物是保护层的主要组分，其中，HDPE和EAA都用于确保保护层与芯材的结合力，发明人研究发现，当HDPE和EAA共同使用时，保护层和芯层的结合强度最强，EN319-1993方法测试剥离强度超过2.03mpa，无剥离脱落，按ASTM D7032方法测试20个循环以上无剥离；PP用于提高保护层的硬度；纳米ZnO用于提高材料的耐磨性，其他填充物起到进一步增强其耐磨性的作用，纳米ZnO和填充物两种组分的同时加入，使包覆层材料的填充粉体从纳米级到微米级成比例分布，对材料表面的耐磨、耐划伤更好，而且不同粒径的粉体对光的折射不同，达到亚光效果。HDPE、PP、EAA等塑料组分的混合使用使保护层材质致密不亲水，比普通塑木型材具有更高的耐污能力。

所述填充物为无机矿物粉体，选自碳酸钙、滑石粉、碳化硅、高岭土中的至少一种。               

所述抗氧剂选自抗氧剂 1010、抗氧剂168中的至少一种。

所述抗紫外线剂选自受阻胺类、苯并三唑中的至少一种。

所述防霉剂选自硼酸锌、百菌清、灭菌丹中的至少一种。

上述塑木型材的制备方法按步骤为：

（1）分别制备包覆面料与芯层料：

作为保护层的包覆面料的制备方法为：将纳米氧化锌粉体和无机粉体填充物进行表面活化处理后与低压聚乙烯HDPE、聚丙烯PP、乙烯-丙烯酸共聚物EAA混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，长径比大于38:1，加工温度为140-180度；

作为芯材的芯层料的配方及制备方法为本领域现有技术，在此不详细描述；

（2）共挤成型：

芯层料经锥形双螺杆挤出到机头，与另外一台单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出的包覆面料进行汇合经双层的模具挤出成不同断面结构型材，挤出温度140-190度。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明芯材上下左右四壁以共挤出成型方式包覆有保护层，保护层由耐磨、耐刮擦、抗污和高耐候性的材料制成，在人流密集地区，能有效防止人流和硬物所造成的刮伤，更能经受住大自然的各种恶劣的考验。

2、本发明保护层包覆面料中HDPE和EAA两种组分共同使用，保证了保护层与芯材具有极高的结合力。

3、本发明保护层包覆面料中纳米ZnO和填充物两种组分的同时加入，使包覆层材料的填充粉体从纳米级到微米级成比例分布，对材料表面的耐磨、耐划伤更好，而且不同粒径的粉体对光的折射不同，达到亚光效果。

4、本发明保护层包覆面料中HDPE、PP、EAA等塑料组分的混合使用使保护层材质致密不亲水，比普通塑木型材具有更高的耐污能力。

5、本发明保护层包覆面料主要组分搭配合适的抗氧剂、抗紫外线剂、防霉剂，使本发明制备的塑木型材具有更高的耐候性，使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例塑木型材为倒角长方形，包括芯材1，所述芯材1上下左右四壁以共挤出方式包覆有耐磨、耐刮擦、抗污和高耐候性的保护层2。

所述保护层的材料按重量百分比计由以下组分组成：

10%的HDPE（低压聚乙烯），

50%的PP（聚丙烯），

10%的EAA（乙烯-丙烯酸共聚物），

10%的纳米ZnO，

16.7%的滑石粉，

0.5%的抗氧剂1010，

0.5%的抗紫外线剂——2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇硬脂酸酯。

1.3%的色粉-氧化铁黄，

1.0%的硼酸锌。

本实施例塑木型材的制备方法为：

（1）分别制备包覆面料与芯层料：

作为保护层的包覆面料的制备方法为：将纳米氧化锌粉体和无机粉体填充物进行表面活化处理后与低压聚乙烯HDPE、聚丙烯PP、乙烯-丙烯酸共聚物EAA混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，长径比大于38:1，加工温度为150度；

作为芯材的芯层料的制备方法为：芯层材料为聚烯烃塑料与木粉、谷糠、竹粉等天然植物纤维添加少量抗氧剂、色粉、偶联剂混合后，使用密炼机、同向双螺杆挤出机等设备造粒生产，加工温度为170度。其配方及制备方法为本领域现有技术，在此不详细描述；

（2）共挤成型：

芯层料经锥形双螺杆挤出到机头，与另外一台单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出的包覆面料进行汇合经双层的模具挤出成不同断面结构型材，挤出温度190度。

本实施例制得的塑木型材经检测，具有如下优良性能：

结合力：ASTM D7032进行冻融实验20个循环无剥离、起皮。耐磨：ASTM D4060标准测试1000转耐磨20mg；耐老化：ISO4892-2：2006标准测试1500h后色差值为1.2；耐污：表面浸渍植物油、机油、酱油、红酒、果汁等污染后，用棉布和水清理后，无痕迹。防霉老化：ASTM G21方法测试0级，无霉菌生长。耐刮擦：FLTM BO 162-01:2009标准测试：25N。

实施例2

本实施例塑木型材的结构与实施例1相同。

本实施例保护层的材料按重量百分比计由以下组分组成：

40%的HDPE（低压聚乙烯），

10%的PP（聚丙烯），

20%的EAA（乙烯-丙烯酸共聚物），

20%的纳米ZnO，

8.3%的填充物碳酸钙，

0.3%的抗氧剂1010 和抗氧剂168的混合物，

0.3%的抗紫外线剂2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑，

0.5%的炭黑，

0.6%的防霉剂百菌清。

本实施例塑木型材的制备方法为：

（1）分别制备包覆面料与芯层料：

作为保护层的包覆面料的制备方法为：将纳米氧化锌粉体和无机粉体填充物进行表面活化处理后与低压聚乙烯HDPE、聚丙烯PP、乙烯-丙烯酸共聚物EAA混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，长径比大于38:1，加工温度为180度；

芯层料的制备方法为：芯层材料为聚烯烃塑料与木粉、谷糠、竹粉等天然植物纤维添加少量抗氧剂、色粉、偶联剂混合后，使用密炼机、同向双螺杆挤出机等设备造粒生产。加工温度为：190度。其配方及制备方法为本领域现有技术，在此不详细描述；

（2）共挤成型：

芯层料经锥形双螺杆挤出到机头，与另外一台单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出的包覆面料进行汇合经双层的模具挤出成不同断面结构型材，挤出温度140-190度。

本实施例制得的塑木型材经检测，具有如下优良性能：

结合力：ASTM D7032进行冻融实验25个循环无剥离、起皮。耐磨：ASTM D4060标准测试1000转耐磨25mg；耐老化：ISO4892-2：2006标准测试1500h后色差值为1.0；耐污：表面浸渍植物油、机油、酱油、红酒、果汁等污染后，用棉布和水清理后，无痕迹。防霉老化：ASTM G21方法测试0级，无霉菌生长。耐刮擦：FLTM BO 162-01:2009标准测试：15N。

实施例3

本实施例塑木型材的结构与实施例1相同。

本实施例保护层的材料按重量百分比计由以下组分组成：

20%的HDPE（低压聚乙烯），

20%的PP（聚丙烯），

40%的EAA（乙烯-丙烯酸共聚物），

2%的纳米ZnO，

16.7%的填充物高岭土，

0.2%的抗氧剂1010，

0.2%的抗紫外线剂UV531，

0.4%的氧化铁黄，

0.5%的灭菌丹。

本实施例制备方法和实施例1相同，在此不作赘述。

本实施例制得的塑木型材经检测，具有如下优良性能：

结合力：ASTM D7032进行冻融实验40个循环无剥离、起皮。耐磨：ASTM D4060标准测试1000转耐磨30mg；耐老化：SO4892-2：2006标准测试1500h后色差值为0.8；耐污：表面浸渍植物油、机油、酱油、红酒、果汁等污染后，用棉布和水清理后，无痕迹。防霉老化：ASTM G21方法测试0级，无霉菌生长。耐刮擦：FLTM BO 162-01:2009标准测试：20N。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。