一種可降解復合強度板的制作方法
【專利摘要】一種可降解復合強度板，由多層復合而得，包括1個或多個復合板單元，單個復合板單元從上到下依次包括聚乳酸阻燃表層板、聚乳酸瓦楞板層、淀粉增韌板層，復合板單元下設有聚乳酸阻燃底層板；其特征還在于：所述聚乳酸瓦楞板層是以聚乳酸復合材料為原料，通過模壓成型而得且具有表層板、瓦楞結構和底層板結構。該復合板具有可降解的特性，且具有高抗壓強度，良好的韌性，可防火阻燃，可用于高檔板材領域。
【專利說明】
一種可降解復合強度板
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種復合板材的制備方法，尤其涉及一種可降解的、具有優(yōu)異力學性能尤其是抗壓強度的、且具有阻燃性的復合板材的制備方法。
【背景技術】
[0002]板材是目前用途最多的材料，且用途非常廣泛，如用于裝飾板、包裝板、建筑等領域?，F代生活對板材的性能提出了更高的要求，除了優(yōu)異的力學性能包括強度、韌性、彈性等外，環(huán)保性也被提出，塑料板由于其結構的可選擇性，可搭配出具有各種不同高性能的板材。但塑料不可降解，將會導致資源的大量浪費和白色污染。
[0003]除此以外，目前環(huán)保板材應用最大量的為紙板材料，包括瓦楞紙板、蜂窩紙板以及紙漿模塑。其中，瓦楞紙板因其強度較好而被廣泛應用于包裝領域。制作包裝箱所用的瓦楞紙板主要由瓦楞紙、面紙以及里紙組成，瓦楞紙一般設置2層或3層，中間用芯紙隔開，膠粘成形后形成人們所說的5層板或7層板，紙板內瓦楞的存在為紙板提供了優(yōu)良的強度，但其緩沖性明顯較差，在沖擊中容易遭到破壞。而近20年開發(fā)的蜂窩紙板，由于其特殊蜂窩結構的存在，使得板材具有較好的抗沖性而被廣泛的應用。但單獨使用的蜂窩紙板抗壓性較差，無法使用于大重量作用下的保護。但就整體而言，紙板承壓和其強度因為材料的原因仍然有限，無法滿足具有高強度要求的領域。將環(huán)保與
在目前的可降解材料中，淀粉因其便宜的價格和廣泛的來源已被深入研究并通過改性與復合制備了多種生活與工業(yè)用品，如淀粉基膜、淀粉餐具等。但淀粉有其天然的缺陷，它的力學性能差，性能不穩(wěn)定，只能運用于對力學性能要求低的領域。而聚乳酸的出現改變了這一現狀。聚乳酸(PLA)是脂肪族聚酯，以乳酸(2-羥基丙酸)為基本結構單元。PLA可通過發(fā)酵玉米等天然原料制得，也可采用乳酸縮聚制得。PLA及其終端產品可在堆肥條件下自然分解成為CO2和水，降低了固體廢棄物排放量，是一種綠色環(huán)保的生物來源材料。
[0004]PLA具有類似于聚苯乙烯的力學特性，彎曲模量和拉伸強度較好，但熱穩(wěn)定性和抗沖擊性能差，在熱成型加工過程中存在熔體黏度低的缺陷，限制了它的應用。在改善了這些缺點后，PLA將可有望作為塑料材料的最佳替代品可被運用于工業(yè)、民用領域。在聚乳酸的增韌改性研究中，聚乳酸與多種材料復合以達到增韌效果，如淀粉、聚己內酯、聚乙烯等，經復合后，雖然材料的韌性有所提高，但其強度相應下降，且缺口沖擊性任較差。綜合來看，采用單一的聚乳酸板材仍無法實現具有優(yōu)異的強度、韌性需要。在板材制備領域，通過多層復合和結構設計的方式可綜合各層的優(yōu)勢，實現協(xié)同得作用以得到具有優(yōu)異綜合性能的板材。本發(fā)明將采用不同性能可降解板之間復合以提供一種具有優(yōu)異強度、及可阻燃的復合可降解板。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服單層可降解板強度、韌性差、且無法滿足需求的缺陷，提供一種具有優(yōu)異力學性能，且可阻燃的復合環(huán)保板材制備方法。
[0006]
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種可降解復合強度板，由多層復合而得，包括I個或多個復合板單元，單個復合板單元從上到下依次包括聚乳酸阻燃表層板、聚乳酸瓦楞板層、淀粉增韌板層，復合板單元下設有聚乳酸阻燃底層板。
[0007]
進一步，所述聚乳酸阻燃表層板和聚乳酸阻燃底層板以聚乳酸、增韌組分、無鹵阻燃組分為原料擠出或壓制成板。其中，聚乳酸、增韌組分、無鹵阻燃組分的質量比介于100:20-40:10:15。其中增韌組分為乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA，乙烯丙烯酸共聚物EAA，熱塑性聚氨酯彈性體TPU中的一種或幾種任意比例混合。無鹵阻燃組分為化學膨脹類阻燃劑，包括酸源如聚磷酸酯、炭源季戊四醇和氣源如三聚氰胺。
[0008]
進一步，所述無鹵阻燃組分可選擇聚磷酸酯、三聚氰胺和季戊四醇的組合，三者質量比例范圍為:10-15:1-3:5-10。
[0009]
進一步，所述聚乳酸瓦楞板層是以聚乳酸復合材料為原料，通過模壓成型的具有表層板、瓦楞結構和底層板結構的板層。
[0010]
進一步，所述聚乳酸瓦楞板層的表層板和底層板的厚度介于2-4_之間，瓦楞結構中楞為U型或V型愣，愣高介于5-10mm，愣的厚度介于l-4mm之間，U、V型瓦愣一個完整瓦愣波(相鄰波峰或波底)寬介于10_24mm之間。
[0011]
進一步，所述用于聚乳酸瓦楞板層壓制成型所用的原料聚乳酸復合材料以聚乳酸、聚己內酯、相容劑、流動改性劑組成。聚乳酸、聚己內酯、相容劑、流動改性劑的質量比介于:100: 30-50: 2-5: 1-4。相容劑可為聚乳酸接枝聚己內酯、聚乳酸接枝馬來酸酐，流動改性劑可為聚酯流動助劑或PE、PP流動助劑。
[0012]
進一步，所述淀粉增韌層為以塑化淀粉、增韌改性劑、植物纖維為原料擠出或壓制成板。其中，塑化淀粉、增韌改性劑、植物纖維的質量比介于:100:20-40:5-12之間。所述增韌改性劑為聚己內酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、乙烯丙烯酸共聚物EAA中的任意一種。
[0013]
進一步，所述塑化淀粉為以玉米淀粉、木薯淀粉為原料，通過甘油塑化后得到的可加工淀粉，其中，塑化劑甘油的用量介于淀粉質量的20%-35%之間。
[0014]
進一步，植物纖維為以竹纖維、木纖維、稻草纖維、秸桿纖維等為原料，經過機械破碎后，通過化學方法或者物理方法結合化學方法處理后得到的纖維，所述化學方法處理為堿液活化法，其典型方法可為將纖維投入15%-20%質量濃度的氫氧化鈉水溶液中，40度下處理8-12小時，所述物理方法為蒸汽閃爆法，其典型方法為將機械破碎后的稻草纖維被投入高壓蒸汽缸內，缸內充入175°C過熱蒸汽，壓力控制于0.7-0.8MPa之間，保持蒸汽60分鐘，后突釋蒸汽產生微蒸汽流以實現閃爆并釋放壓力。此方式重復多次。
[0015]
進一步，所述各層之間以丙烯酸類粘合劑粘合。
[0016]
該發(fā)明的有益效果在于:該復合板由多層復合而得，多層之間力學性能起到協(xié)效作用。其中聚乳酸阻燃表層板提供良好的表面性質及表層阻燃性，聚乳酸瓦楞板層為復合板提供足夠的抗壓強度，而淀粉增韌板層則提供一定的韌性和彈性。多層復合后，板材具有優(yōu)異的強度和韌性，且表面阻燃。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例1的截面結構示意圖。
[0019]圖2為實施例2的截面結構示意圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]以下將詳細描述本發(fā)明的示例性實施方法。但這些實施方法僅為示范性目的，而本發(fā)明不限于此。
[0022]實施例1
參照圖1，一種可降解復合強度板，由多層復合而得，包括I個復合板單元，復合板單元從上到下依次為，聚乳酸阻燃表層板1、聚乳酸瓦楞板層2、淀粉增韌板層3，復合板單元下設有聚乳酸阻燃底層板4。
[0023]
所述聚乳酸阻燃表層板和聚乳酸阻燃底層板I和4以聚乳酸、增韌組分、無鹵阻燃組分為原料擠出或壓制成板。其中，聚乳酸、增韌組分、無鹵阻燃組分的質量比介于100:25:12。其中增韌組分為乙烯丙烯酸共聚物EAA。無鹵阻燃組分為化學膨脹類阻燃劑，包括聚磷酸酯、三聚氰胺和季戊四醇，其質量比例為:聚磷酸酯:三聚氰胺:季戊四醇為12:2:6。
[0024]
所述聚乳酸瓦楞板層2是以聚乳酸復合材料為原料，通過模壓成型的具有表層板2-1、瓦楞結構2-2和底層板2-3結構的板層。
[0025]
所述聚乳酸瓦愣板層的表層板2-1和底層板2-3的厚度為2.5mm，瓦愣結構中愣為U型楞，楞的厚度為1.5mm，楞高為8mm，相鄰U型楞之間的寬度為12mm。
[0026]
所述用于聚乳酸瓦楞板層2所用的聚乳酸復合材料以聚乳酸、聚己內酯、相容劑、流動改性劑組成。聚乳酸、聚己內酯、相容劑、流動改性劑的質量比為:100:42:3.5:3。相容劑為聚乳酸接枝聚己內酯、流動改性劑可為PET流動助劑。
[0027]
所述淀粉增韌層3為以塑化淀粉、增韌改性劑、植物纖維為原料擠出或壓制成板。其中，塑化淀粉、增韌改性劑、植物纖維的質量比為100:30:8。所述增韌改性劑為聚己內酯。
[0028]
所述塑化淀粉為以玉米淀粉為原料，通過甘油塑化后得到的可加工淀粉，其中，塑化劑甘油的用量為淀粉質量的25%。
[0029]所述植物纖維為以木纖維為原料，經過機械破碎后，通過堿液活化法，即將纖維投入17.5%質量濃度的氫氧化鈉水溶液中，40度下處理10小時，后浸泡并中和至中性，干燥出料。
[0030]
所述各層之間以丙烯酸類粘合劑粘合。
[0031]
實施例2
參照圖2，一種可降解復合強度板，由多層復合而得，包括I個復合板單元，復合板單元從上到下依次為，聚乳酸阻燃表層板I’、聚乳酸瓦楞板層2’、淀粉增韌板層3’，復合板單元下設有聚乳酸阻燃底層板4’。
[0032]
所述聚乳酸阻燃表層板和聚乳酸阻燃底層板I’和4’以聚乳酸、增韌組分、無鹵阻燃組分為原料擠出或壓制成板。其中，聚乳酸、增韌組分、無鹵阻燃組分的質量比介于100:32:14，其中增韌組分為乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA。無鹵阻燃組分為化學膨脹類阻燃劑，包括聚磷酸酯、三聚氰胺和季戊四醇，其比例為:聚磷酸酯:三聚氰胺:季戊四醇為14:1.5:8.5。
[0033]
所述聚乳酸瓦楞板層2’是以聚乳酸復合材料為原料，通過模壓成型的具有表層板2-1 ’、瓦楞結構2-2 ’和底層板2-3 ’結構的板層。
[0034]所述聚乳酸瓦楞板層的表層板2-1’和底層板2-3’的厚度為3_，瓦楞結構中楞為V型楞，楞的厚度為3mm，楞高為7mm，相鄰V型楞的底部之間的寬度為20mm。
[0035]
所述用于聚乳酸瓦楞板層2’所用的聚乳酸復合材料以聚乳酸、聚己內酯、相容劑、流動改性劑組成。聚乳酸、聚己內酯、相容劑、流動改性劑的質量比為:1 0:3 5:4:2.5。相容劑為聚乳酸接枝聚馬來酸酐、流動改性劑可為PET流動助劑。
[0036]
所述淀粉增韌層3’為以塑化淀粉、增韌改性劑、植物纖維為原料擠出或壓制成板。其中，塑化淀粉、增韌改性劑、植物纖維的質量比為100:32: 10，所述增韌改性劑為EVA。
[0037]
所述塑化淀粉為以木薯淀粉為原料，通過甘油塑化后得到的可加工淀粉，其中，塑化劑甘油的用量為淀粉質量的30%。
[0038]
所述植物纖維為以木纖維為原料，經過機械破碎后，通過蒸汽閃爆法處理，即將機械破碎后的纖維被投入高壓蒸汽缸內，缸內充入175°C過熱蒸汽，壓力控制于0.7-0.8MPa之間，保持蒸汽60分鐘，后突釋蒸汽產生微蒸汽流以實現閃爆并釋放壓力。此方式重復4次。
[0039]
所述各層之間以丙烯酸類粘合劑粘合。
【主權項】
1.一種可降解復合強度板，由多層復合而得，包括I個或多個復合板單元，單個復合板單元從上到下依次包括聚乳酸阻燃表層板、聚乳酸瓦楞板層、淀粉增韌板層，復合板單元下設有聚乳酸阻燃底層板;其特征還在于:所述聚乳酸瓦楞板層是以聚乳酸復合材料為原料，通過模壓成型而得且具有表層板、瓦楞結構和底層板結構。2.如權利要求1所述的一種可降解復合強度板，其特征在于:所述聚乳酸瓦楞板層的表層板和底層板的厚度介于2_4mm之間，瓦愣結構中愣為U型或V型愣，愣高介于5-10mm，愣的厚度介于l_4mm之間，U、V型瓦楞一個完整瓦楞波寬(相鄰波峰或波底的寬度)介于10-24mm之間。3.如權利要求1所述的一種可降解復合強度板，其特征在于:所述聚乳酸瓦楞板層制備的原料聚乳酸復合材料以聚乳酸、聚己內酯、相容劑、流動改性劑組成。4.如權利要求1所述的一種紙板復合強度板，其特征在于:所述所述聚乳酸阻燃表層板和聚乳酸阻燃底層板以聚乳酸、增韌組分、無鹵阻燃組分為原料擠出或壓制成板。5.如權利要求1所述的一種紙板復合強度板，其特征在于:所述淀粉增韌層為以塑化淀粉、增韌改性劑、植物纖維為原料擠出或壓制成板。
【文檔編號】B32B3/28GK105922700SQ201610277187
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月30日
【發(fā)明人】羅杰沛, 曾曉紅
【申請人】湖南工業(yè)大學