技术领域
本发明涉及建筑材料木塑板技术领域，更具体的说，涉及一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板及其制备方法。
背景技术
随着建材市场的不断壮大，市场对木质建材产量的需求量也在急剧上升，其中木质模板的使用率就很高，但是木质模板对木材的耗用量很大，重复利用率低，而且木质模板必须进行表面处理，如表面刷防腐漆等。随着人们环保意识的增强，人们对树木的保护也逐渐加以重视，从传统的乱砍乱伐已经逐渐转化成了现在的植树造林，因此，人们急需一种新型的材料来代替木质建材。木塑模板就是人们新研发出来代替木质模板的新型模板。木塑模板具有重量轻，抗冲击强度大，拼装方便等诸多优点，且可反复回收利用，同时，价格远远低于建筑业使用的竹木模板，具有优良的阻燃性能，离火自熄，无烟，无任何毒气，是新一代安全绿色环保节能型产品。
但是现有技术中木塑板也有诸多缺点，如：在较冷的环境中，抗冲击性能较差，冬季施工钉钉子容易崩裂等技术；抗氧化性、耐磨性、抗老化性差，在使用过程中会出现木塑板家具表面磨损严重、氧化退色等问题；热稳定性差，夏季施工容易变形；阻燃性差，遇到火灾不能达到有效的阻燃效果。因此，如何克服这些缺陷，是目前木塑板制造领域的技术人员需要研究的方向。
发明内容
本发明针对上述技术背景，提出了一种配方合理、加工方便、热稳定性好、抗老化性好、抗氧化性好、抗冲击性好、耐磨性好、绝缘性好且阻燃性好的高韧性阻燃发泡型PVC木塑板及其制备方法。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，其特征在于，包括以下成分：PVC树脂、纤维粉、纳米轻质碳酸钙、金红石型钛白粉、硫醇甲基锡、三氧化二锑、聚丙烯腈基碳纤维、PVC增韧剂、偶联剂、液体亚磷酸三苯酯、PVC改性助剂、氯化石蜡、硅油、AC发泡剂。
进一步地，一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，按照重量份数，由下列组分组成：
进一步地，一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，按照重量份数，由下列组分组成：
进一步地，所述PVC树脂为PVC树脂SG4、PVC树脂SG5、PVC树脂SG6中的任意一种。
进一步地，所述纤维粉可为木粉或竹粉中的任意一种或者两者混合物。
进一步地，所述偶联剂为硅氧烷偶联剂KH-792。
进一步地，所述PVC改性助剂为PVC改性助剂ACR401。
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板的制备方法，包括如下步骤：
a、将PVC树脂、纤维粉按一定质量份数放入可控温的混料机内，常温搅拌10～20分钟，将材料搅拌均匀；
b、将混料机温度调整到55～65℃，转速调到200～300r/min，将硫醇甲基锡、三氧化二锑、聚丙烯腈基碳纤维依次加入，加料时间维持在10～20min之间，然后待混料机内温度稳定后再持续搅拌20～30min；
c、将混料机温度升高到75～85℃，保持转速200～300r/min，依次加入PVC增韧剂、硅氧烷偶联剂、液体亚磷酸三苯酯、PVC改性助剂ACR401，加料时间维持在15～30min之间，加料完毕后再持续搅拌30～50min；
d、将混料机温度提高到95～100℃，保持转速200～300r/min，然后依次滴入氯化石蜡和硅油，滴料时间维持在20～30min之间，滴入完毕后再持续搅拌20～30min；
e、将混料机升温到110℃，保持转速200～300r/min，依次加入纳米轻质碳酸钙、金红石型钛白粉，加料完毕后再持续搅拌20～30min，然后调低转速至60～100r/min，将料排出送入冷混机内；
f、将冷混机速度调整到100～200r/min，将料冷混至料温40℃，然后加入AC发泡剂，搅拌30～50min后停止，再将料温度冷却到25℃，静置2小时后，即得到成品。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于:
1、纳米轻质碳酸钙：具有增韧补强的作用，改善PVC树脂流变性，提高其成型性；
2、金红石型钛白粉：具有着色力强、防老化作用，提高了木塑板的耐日晒、耐酸碱、防退色、防止裂纹能力；
3、硫醇甲基锡：硫醇甲基锡与PVC相容性好，具有优异的初期着色和热稳定性，使木塑板在使用过程中更加稳定不易变形；
4、三氧化二锑：是一种添加型阻燃剂，与PVC树脂具有良好的协同效应，三氧化二锑在燃烧时会形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热降低燃烧温度,同时也会稀释空气中氧气的浓度，从而起到阻燃的作用。
5、聚丙烯腈基碳纤维、PVC增韧剂、氯化石蜡、硅油AC发泡剂：具有耐高温、不易燃等优点，即达到了木塑板的阻燃效果，又不相互作用产生副作用；
6、硅氧烷偶联剂KH-792、液体亚磷酸三苯酯：具有良好的抗老化、抗氧化的优点，使木塑板不会因为出现退色、变色等问题；
7、PVC改性助剂ACR401:加快了PVC树脂的塑化过程，改进了材料的流变性能，同时还提高了制品的外观质量等综合功能，PVC改性助剂对改善PVC加工性能十分重要；
8、AC发泡剂：具有不易燃、不影响固化和成型速度、发泡均匀、细孔结构理想的特点；
9、本发明中使用的木粉或者竹粉可以用旧的木材或竹材、木材或竹材边角料等进行回收后，经过破碎、过筛、烘烤，使其符合生产状态后使用，其不仅来源广泛、价格便宜，而且节能、节材、防污染，充分利用这些材料不仅能保护、合理利用木材资源，解决木材和竹材供应与需求之间的矛盾，还能治理、美化环境，适合大力发展推广。
10、本发明与现有技术相比，还具有制备方法工艺简单，易于操作等优点。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，包括以下成份：PVC树脂SG4～6、木粉或竹粉、纳米轻质碳酸钙、金红石型钛白粉、硫醇甲基锡、三氧化二锑、聚丙烯腈基碳纤维、PVC增韧剂、硅氧烷偶联剂KH-792、液体亚磷酸三苯酯、PVC改性助剂ACR401、氯化石蜡、硅油、AC发泡剂。
实施例1：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG4 100份、木粉20份、纳米轻质碳酸钙5份、金红石型钛白粉2份、硫醇甲基锡2份、三氧化二锑0.5份、聚丙烯腈基碳纤维0.5份、PVC增韧剂2份、硅氧烷偶联剂KH-792 2份、液体亚磷酸三苯酯0.5份、PVC改性助剂ACR401 1份、氯化石蜡1份、硅油2份、AC发泡剂0.5份。
实施例2：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG4 100份、木粉40份、纳米轻质碳酸钙10份、金红石型钛白粉4份、硫醇甲基锡4份、三氧化二锑2.5份、聚丙烯腈基碳纤维2份、PVC增韧剂4份、硅氧烷偶联剂KH-792 4份、液体亚磷酸三苯酯2.5份、PVC改性助剂ACR401 3份、氯化石蜡3份、硅油4份、AC发泡剂1.5份。
实施例3：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG4 100份、木粉60份、纳米轻质碳酸钙15份、金红石型钛白粉6份、硫醇甲基锡6份、三氧化二锑5份、聚丙烯腈基碳纤维4份、PVC增韧剂6份、硅氧烷偶联剂KH-792 6份、液体亚磷酸三苯酯5份、PVC改性助剂ACR401 5份、氯化石蜡5份、硅油6份、AC发泡剂3份。
实施例4：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG5 100份、木粉20份、纳米轻质碳酸钙5份、金红石型钛白粉2份、硫醇甲基锡2份、三氧化二锑0.5份、聚丙烯腈基碳纤维0.5份、PVC增韧剂2份、硅氧烷偶联剂KH-792 2份、液体亚磷酸三苯酯0.5份、PVC改性助剂ACR401 1份、氯化石蜡1份、硅油2份、AC发泡剂0.5份。
实施例5：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG5 100份、木粉40份、纳米轻质碳酸钙10份、金红石型钛白粉4份、硫醇甲基锡4份、三氧化二锑2.5份、聚丙烯腈基碳纤维2份、PVC增韧剂4份、硅氧烷偶联剂KH-792 4份、液体亚磷酸三苯酯2.5份、PVC改性助剂ACR401 3份、氯化石蜡3份、硅油4份、AC发泡剂1.5份。
实施例6：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG5 100份、木粉60份、纳米轻质碳酸钙15份、金红石型钛白粉6份、硫醇甲基锡6份、三氧化二锑5份、聚丙烯腈基碳纤维4份、PVC增韧剂6份、硅氧烷偶联剂KH-792 6份、液体亚磷酸三苯酯5份、PVC改性助剂ACR401 5份、氯化石蜡5份、硅油6份、AC发泡剂3份。
实施例7：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG6 100份、木粉20份、纳米轻质碳酸钙5份、金红石型钛白粉2份、硫醇甲基锡2份、三氧化二锑0.5份、聚丙烯腈基碳纤维0.5份、PVC增韧剂2份、硅氧烷偶联剂KH-792 2份、液体亚磷酸三苯酯0.5份、PVC改性助剂ACR401 1份、氯化石蜡1份、硅油2份、AC发泡剂0.5份。
实施例8：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG6 100份、木粉40份、纳米轻质碳酸钙10份、金红石型钛白粉4份、硫醇甲基锡4份、三氧化二锑2.5份、聚丙烯腈基碳纤维2份、PVC增韧剂4份、硅氧烷偶联剂KH-792 4份、液体亚磷酸三苯酯2.5份、PVC改性助剂ACR401 3份、氯化石蜡3份、硅油4份、AC发泡剂1.5份。
实施例9：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG6 100份、木粉60份、纳米轻质碳酸钙15份、金红石型钛白粉6份、硫醇甲基锡6份、三氧化二锑5份、聚丙烯腈基碳纤维4份、PVC增韧剂6份、硅氧烷偶联剂KH-792 6份、液体亚磷酸三苯酯5份、PVC改性助剂ACR401 5份、氯化石蜡5份、硅油6份、AC发泡剂3份。
实施例10：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG4 100份、竹粉20份、纳米轻质碳酸钙5份、金红石型钛白粉2份、硫醇甲基锡2份、三氧化二锑0.5份、聚丙烯腈基碳纤维0.5份、PVC增韧剂2份、硅氧烷偶联剂KH-792 2份、液体亚磷酸三苯酯0.5份、PVC改性助剂ACR401 1份、氯化石蜡1份、硅油2份、AC发泡剂0.5份。
实施例11：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG4 100份、竹粉40份、纳米轻质碳酸钙10份、金红石型钛白粉4份、硫醇甲基锡4份、三氧化二锑2.5份、聚丙烯腈基碳纤维2份、PVC增韧剂4份、硅氧烷偶联剂KH-792 4份、液体亚磷酸三苯酯2.5份、PVC改性助剂ACR401 3份、氯化石蜡3份、硅油4份、AC发泡剂1.5份。
实施例12：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG4 100份、竹粉60份、纳米轻质碳酸钙15份、金红石型钛白粉6份、硫醇甲基锡6份、三氧化二锑5份、聚丙烯腈基碳纤维4份、PVC增韧剂6份、硅氧烷偶联剂KH-792 6份、液体亚磷酸三苯酯5份、PVC改性助剂ACR401 5份、氯化石蜡5份、硅油6份、AC发泡剂3份。
实施例13：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG5 100份、竹粉20份、纳米轻质碳酸钙5份、金红石型钛白粉2份、硫醇甲基锡2份、三氧化二锑0.5份、聚丙烯腈基碳纤维0.5份、PVC增韧剂2份、硅氧烷偶联剂KH-792 2份、液体亚磷酸三苯酯0.5份、PVC改性助剂ACR401 1份、氯化石蜡1份、硅油2份、AC发泡剂0.5份。
实施例14：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG5 100份、竹粉40份、纳米轻质碳酸钙10份、金红石型钛白粉4份、硫醇甲基锡4份、三氧化二锑2.5份、聚丙烯腈基碳纤维2份、PVC增韧剂4份、硅氧烷偶联剂KH-792 4份、液体亚磷酸三苯酯2.5份、PVC改性助剂ACR401 3份、氯化石蜡3份、硅油4份、AC发泡剂1.5份
实施例15：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG5 100份、竹粉60份、纳米轻质碳酸钙15份、金红石型钛白粉6份、硫醇甲基锡6份、三氧化二锑5份、聚丙烯腈基碳纤维4份、PVC增韧剂6份、硅氧烷偶联剂KH-792 6份、液体亚磷酸三苯酯5份、PVC改性助剂ACR401 5份、氯化石蜡5份、硅油6份、AC发泡剂3份。
实施例16：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG6 100份、竹粉20份、纳米轻质碳酸钙5份、金红石型钛白粉2份、硫醇甲基锡2份、三氧化二锑0.5份、聚丙烯腈基碳纤维0.5份、PVC增韧剂2份、硅氧烷偶联剂KH-792 2份、液体亚磷酸三苯酯0.5份、PVC改性助剂ACR401 1份、氯化石蜡1份、硅油2份、AC发泡剂0.5份。
实施例17：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG6 100份、竹粉40份、纳米轻质碳酸钙10份、金红石型钛白粉4份、硫醇甲基锡4份、三氧化二锑2.5份、聚丙烯腈基碳纤维2份、PVC增韧剂4份、硅氧烷偶联剂KH-792 4份、液体亚磷酸三苯酯2.5份、PVC改性助剂ACR401 3份、氯化石蜡3份、硅油4份、AC发泡剂1.5份
实施例18：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板，以质量分数计，包括：PVC树脂SG6 100份、竹粉60份、纳米轻质碳酸钙15份、金红石型钛白粉6份、硫醇甲基锡6份、三氧化二锑5份、聚丙烯腈基碳纤维4份、PVC增韧剂6份、硅氧烷偶联剂KH-792 6份、液体亚磷酸三苯酯5份、PVC改性助剂ACR401 5份、氯化石蜡5份、硅油6份、AC发泡剂3份。
实施例19～36:
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板的制备方法，按实施例1～18的原料质量份数称取，制备方法包括以下步骤：
a、将PVC树脂和木粉混合或PVC树脂和竹粉混合放入可控温的混料机内，常温下搅拌10分钟，将材料搅拌均匀；
b、将混料机温度调整到55℃，转速调到300r/min，将硫醇甲基锡、三氧化二锑、聚丙烯腈基碳纤维依次加入，加料时间维持在20min，然后待混料机内温度稳定后持续搅拌30min；
c、将混料机温度调整到75℃，转速调到300r/min，依次加入PVC增韧剂、硅氧烷偶联剂、液体亚磷酸三苯酯、PVC改性助剂ACR401，加料时间维持在30min，加料完毕后持续搅拌50min；
d、将混料机温度调整到95℃，转速调到300r/min,然后滴入氯化石蜡和硅油，滴入时间维持在30min，滴入完毕后继续搅拌30min；
e、将混料机温度调整到110℃，转速调到300r/min，依次加入纳米轻质碳酸钙、金红石型钛白粉，加料完毕后持续搅拌30min，然后调低转速至60r/min，将料排出送入冷混机内；
f、将冷混机速度调整到200r/min，将料冷混至40℃，然后加入AC发泡剂，搅拌50min后停止，将料温度冷却到25℃，静置2小时后，即得到本发明的高韧性阻燃发泡型PVC木塑板产品。
实施例37～54：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板的制备方法，按实施例1～18的原料质量份数称取，制备方法包括以下步骤：
a、将PVC树脂和木粉混合或PVC树脂和竹粉混合放入可控温的混料机内，常温下搅拌15分钟，将材料搅拌均匀；
b、将混料机温度调整到60℃，转速调到250r/min，将硫醇甲基锡、三氧化二锑、聚丙烯腈基碳纤维依次加入，加料时间维持在15min，然后待混料机内温度稳定后持续搅拌25min；
c、将混料机温度调整到80℃，转速调到250r/min，依次加入PVC增韧剂、硅氧烷偶联剂、液体亚磷酸三苯酯、PVC改性助剂ACR401，加料时间维持在25min，加料完毕后持续搅拌40min；
d、将混料机温度调整到97℃，转速调到250r/min,然后滴入氯化石蜡和硅油，滴入时间维持在25min，滴入完毕后继续搅拌25min；
e、将混料机温度调整到110℃，转速调到250r/min，依次加入纳米轻质碳酸钙、金红石型钛白粉，加料完毕后持续搅拌25min，然后调低转速至80r/min，将料排出送入冷混机内；
f、将冷混机速度调整到150r/min，将料冷混至40℃，然后加入AC发泡剂，搅拌40min后停止，将料温度冷却到25℃，静置2小时后，即得到本发明的高韧性阻燃发泡型PVC木塑板产品。
实施例55～72：
一种高韧性阻燃发泡型PVC木塑板的制备方法，按实施例1～18的原料质量份数称取，制备方法包括以下步骤：
a、将PVC树脂和木粉混合或PVC树脂和竹粉混合放入可控温的混料机内，常温下搅拌20分钟，将材料搅拌均匀；
b、将混料机温度调整到65℃，转速调到200r/min，将硫醇甲基锡、三氧化二锑、聚丙烯腈基碳纤维依次加入，加料时间维持在10min，然后待混料机内温度稳定后持续搅拌20min；
c、将混料机温度调整到85℃，转速调到200r/min，依次加入PVC增韧剂、硅氧烷偶联剂、液体亚磷酸三苯酯、PVC改性助剂ACR401，加料时间维持在15min，加料完毕后持续搅拌30min；
d、将混料机温度调整到100℃，转速调到200r/min,然后滴入氯化石蜡和硅油，滴入时间维持在20min，滴入完毕后继续搅拌20min；
e、将混料机温度调整到110℃，转速调到200r/min，依次加入纳米轻质碳酸钙、金红石型钛白粉，加料完毕后持续搅拌20min，然后调低转速至100r/min，将料排出送入冷混机内；
f、将冷混机速度调整到100r/min，将料冷混至40℃，然后加入AC发泡剂，搅拌30min后停止，将料温度冷却到25℃，静置2小时后，即得到本发明的高韧性阻燃发泡型PVC木塑板产品。
为了更好的理解本发明，下面将通过部分相关试验检测数据来进一步说明本发明具有的技术效果。
1.检测木塑板的拉伸度、断裂伸长率、密度、泡孔结构：
木塑板密度按照GB6364-84进行测定；泡孔结构的SEM分析将试样在液氮中脆断后喷金，用扫描电子显微镜观察端面的形貌特征；拉伸性能测试是按GB/T1040-92标准在室温下进行测试，拉伸速率为20mm/min；
根据以上实验数据可知，本发明高韧性阻燃发泡型PVC木塑板比木质板和一般PVC木塑板在拉伸强度、断裂伸长率、密度、泡孔结构等方面性质都非常优越。
2、检测木塑板的冲击强度：
本次试验使用落锤在不同温度下对各种木塑板进行20次破碎率检测；
根据以上实验数据可知，本发明高韧性阻燃发泡型PVC木塑板比木质板和一般PVC木塑板具有更优异的抗冲击性。
3、检测木塑板的热稳定性：
本次试验用热稳定性试验机检测木塑板在不同无温度下8小时后的变形程度：
根据以上实验数据可知，本发明高韧性阻燃发泡型PVC木塑板比木质板和一般PVC木塑板具有更优良的热稳定性。
4、检测木塑板的弯曲强度、冲击强度、吸水性能、硬度：
本次弯曲强度试验是按照国家标准GB/T 9341-2000执行的，试验跨64mm，试验速度为2mm/min；冲击强度试验采用无缺口冲击，按国家标准GB/T 1043-93执行的，试验支撑线间距离为60mm；吸水性能测试是按照国家标准GB/T 1034-2008执行的；硬度测试使按照国家标准GB/T 3398.2-2008执行的；
根据以上实验数据可知，本发明高韧性阻燃发泡型PVC木塑板比木质板和一般PVC木塑板在弯曲强度、防水性、硬度等方面更优异。
本具体实施例还对本发明高韧性阻燃发泡型PVC木塑板、木质板、一般类型PVC木塑板进行了阻燃性试验，实验表明：在氧气浓度都一样的条件下，随着不断升温，当达到170℃左右木质板会逐渐出现碳化，燃烧现象，而一般PVC木塑板在达到230℃则会出现碳化、轻微的燃烧现象，当温度升温到300℃，一般PVC木塑板就会燃烧，本发明高韧性阻燃发泡型PVC木塑板在350℃的时候，才会出现表面碳化现象，而且没有燃烧，这就充分证明了本发明产品的阻燃性能的优越。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。