[发明专利]防腐木塑复合型材

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种防腐木塑复合型材及其制备方法。

背景技术

木塑复合型材是一种主要以木材或纤维素为基础材料与塑料制成的复合型材，最主要的用途是替代实体木材在各领域中应用，其中应用最广泛的是在户外建筑产品方面。户外建筑用木质材料比较受关注的性能之一是防腐或耐菌蚀的能力。虽然木塑复合型材中木质纤维被包覆在塑料基体中，相对于天然木材具有较好的抗微生物降解能力，但是由于木质纤维和塑料两者的表面极性差异大，即便在复合加工中添加了相容剂，但型材内部的两相界面上还是有大量的孔隙，其孔隙度通常由所用原材料(主要是纤维素材料)的水分含量和加工条件(如局部过热等)决定。孔隙通常是相互贯通的，木质纤维通过这些孔隙吸收水分和被微生物沾染，进而被微生物降解，微生物在型材内部繁衍生殖，最终导致型材发生结构性破坏。

为了能够提高木塑复合型材的防腐或耐菌蚀能力，国外有采用硼酸锌来作为其防腐剂(United States Patent 7691922)的。硼酸锌相对其他木材用广谱防腐剂(硼酸、硼砂、八硼酸二钠等)而言，具有更为高效的抑制霉菌和真菌生长、抵御外来微生物的侵蚀的效果；为了达到相应的效果，一般添加量在木塑复合型材质量的3％～5％以上。然而，在潮湿和雨季丰富的地区，木塑复合型材内的硼酸锌会发生快速流失，进而影响了其防腐耐菌的持久性。因此，有必要开发一种能够具有持续性防腐功能的木塑复合型材，以便拓宽木塑复合型材的应用领域和降低受环境影响力。

发明内容

本发明提供了一种防腐木塑复合型材，其具有优良的力学性能、持续的耐菌蚀及防腐性能。

本发明还提供了一种防腐木塑复合型材的制备方法，该制备方法操作简单，适于工业化生产。

一种防腐木塑复合型材，由如下重量份的原料制成：30～60份木质纤维、27～66份聚合物基体、1～3份润滑剂、1～5份有机硼酸化合物和2～5份相容剂。

所述的聚合物基体选用型材领域常用的聚烯烃聚合物或聚烯烃聚合物回收料，进一步优选聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯回收料、聚丙烯回收料等中的一种或多种。

所述的润滑剂选用硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、氧化聚乙烯、脂肪烃蜡等市售产品中的一种或多种。

所述的有机硼酸化合物优选具有如下结构式的化合物：

其中，R₁为烷基或氢；R₂为烷基或氢；R₃为烷基或烷氧基。烷基链长对有机硼酸化合物的单纯防腐功能的影响不大，主要对木质纤维及基体塑料的两相界面结合力有影响，若界面结合不好，两相间间隙较大，材料机械性能降低，耐水性下降，进而从另一方面增加了霉菌等繁殖几率，使得有机硼酸化合物的防腐功效下降。因此，所述的R₃优选为C₂～C₁₅的烷基或C₂～C₁₅的烷氧基，R₃为C₂～C₁₅的烷基或C₂～C₁₅的烷氧基更有利于缩小木塑复合型材内部的孔隙率，增加型材水雾环境条件下的耐冲刷能力，减少木质纤维的吸水率，降低受微生物沾染的机率；所述的R₁为烷基时，所述的烷基优选为C₁～C₃的烷基；或者，所述的R₂为烷基时，所述的烷基优选为C₁～C₃的烷基，以进一步全面提升木塑复合型材的性能。

所述的有机硼酸化合物可选用市售产品也可根据现有制备方法制备而成。

所述的相容剂对型材中木质纤维和聚合物基体的相容具有改善作用，可选用马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯等市售相容剂中的一种或两种。

目数越高颗粒比表面积越高，与聚合物基体的复合效果越好，但目数过高不利于木质纤维在聚合物基体中的均匀分散，因此，所述的木质纤维的颗粒度优选为60～120目。

所述的木塑复合型材的制备方法，包括以下步骤：

将木质纤维和有机硼酸化合物先在35℃～70℃预混，混合均匀后加入聚合物基体、相容剂和润滑剂，再次混合均匀后经锥形双螺杆挤出机熔融共混挤出、成型制得防腐木塑复合型材。

具体操作时，可选用本领域常用的高速混合机(一般主轴转速为300r/min)来混合物料，每次混合的时间一般为10～20min可使物料混合均匀。