環保型耐開裂耐沖擊建筑裝飾用復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明以高性能纖維增強熱塑性高分子及改性添加助劑為原材料，經過共混擠 出，注塑擠出、附著涂料等工藝制備出環保、低能耗、耐開裂的建筑裝飾材料。
【背景技術】
[0002] 建筑裝飾材料包括地面裝飾、墻面裝飾、頂面裝飾及室內功能性裝飾材料，例如地 面瓷磚、墻體貼面瓷磚、吊頂裝飾板材以及生活用陶瓷衛浴產品等，現有技術中，以上裝飾 材料采用陶瓷材料制成，制備過程采用胚體燒結、涂釉燒結等高能耗、高污染且材料無法重 復利用的制造工藝；產品會由于燒結溫度均勻性、材料膨脹收縮系數差異及內應力原因，導 致易開裂、合格率較低等缺陷；陶瓷材料耐沖擊性、韌性差，脆性高導致在運輸、安裝及以后 的使用過程中不能有任何的碰撞與沖擊，否則就會引起破碎、開裂甚至完全破壞，維護成本 較高。
[0003] 近年來有公司提出使用高填充無機填料、聚烯烴和其他添加助劑通過共混改性和 注塑工藝制備建筑裝飾用產品，如專利《一種硅灰石改性的熱塑性樹脂復合材料及制備產 品的方法》CN 101864108 A和專利《經非金屬材料改性的熱塑性樹脂復合材料及制備產品 的方法》CN 102061037 A，以上專利介紹產品使用聚丙烯材料為基體樹脂，聚丙烯材料為非 極性材料，與表面涂料的粘附性極差，導致衛浴產品表面涂層與結構基材附著力差，產品生 產制備工藝難度較高，易導致產品合格率降低，產品在長時間使用或者多次冷熱循環的條 件下表面涂層脫落，產品的長期使用性降低，同時無機材料的高填充導致最終產品的耐沖 擊性差、易開裂、易變性，影響產品性能。
[0004] 同時有專利關于熱固性材料通過共混澆注成型來制備衛浴產品，如專利《一種樹 脂基復合材料潔具五金件及其制備方法》CN 101747607 A，此制備方法工藝流程較為復雜， 且熱固性材料多含有溶劑型材料，易揮發、有毒性，對環境和人體危害較高，且固化工藝過 程中易產生開裂、內應力等問題導致產品不合格，且熱固性材料產品為不可重復利用的材 料，綠色環保性差。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是解決傳統建筑裝飾材料的高能耗、環境污染、易開裂、耐沖擊性能 差等一系列問題，同時解決現有熱塑性復合建筑裝飾材料產品的制備工藝困難、長期使用 穩定差及易開裂問題和熱固性衛浴產品的工藝流程復雜、脆性高及內應力導致的易開裂等 問題。
[0006] 為了達到上述目的，本發明提供了一種環保型耐開裂耐沖擊建筑裝飾用復合材 料，其特征在于，包括基體，所述的基體的制備原料包括：基體樹脂20wt % -74. 8wt %， 改性樹脂5wt % -20wt %，增強纖維5wt % -20wt %，無機填充材料IOwt % -64. 8wt %， 增白劑Owt % _5wt %，抗氧劑0· Iwt % -Iwt %，阻燃劑5wt % -20wt %和抗光老化劑 0. lwt% -lwt%，所述的基體樹脂為熱塑性聚烯烴樹脂，所述的改性樹脂為極性熱塑性聚合 物。
[0007] 優選地，所述的基體樹脂為聚丙烯、聚乙烯、乙烯共聚物樹脂和丙烯共聚物樹脂中 的至少一種。
[0008] 優選地，所述的改性樹脂為聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯 (如PET/PBT/PTT/PETG/APET)、ABS極性熱塑性聚合物、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯和乙烯-四 氟乙烯共聚物中的至少一種。
[0009] 優選地，所述的增強纖維為碳纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、對位與間位芳 香族聚酰胺纖維、高強高模聚乙烯纖維、PPS纖維、PEEK纖維和熱致性聚芳酯纖維中的至少 一種。
[0010] 優選地，所述的無機填充材料為碳酸鈣、陶土、硅灰石及二氧化硅無機粉末中的至 少一種。
[0011] 優選地，所述的增白劑為鈦白粉。
[0012] 優選地，所述的抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑1076中的至少一種。
[0013] 優選地，所述的阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁和磷氮類阻燃劑中的至少一種。
[0014] 優選地，所述的抗光老化劑為二苯甲酮類、水楊酸類或苯并三唑類抗光老化劑。
[0015] 優選地，所述的基體的表面涂覆有表面涂層，所述的表面涂層的制備原料包括：丙 烯酸酯樹脂10~60重量份，單體30~95重量份，光引發劑3~8重量份，溶劑90~300 重量份，流平劑〇. 01~1重量份和熒光劑〇. 001-0. 005重量份。
[0016] 更優選地，所述的丙烯酸酯樹脂為聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、聚氨 酯甲基丙烯酸酯樹脂和聚酯甲基丙烯酸酯樹脂中的一種或幾種。
[0017] 更優選地，所述的單體為1，6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇 二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化三羥甲基丙 烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯 酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或幾種。
[0018] 更優選地，所述光引發劑為二苯甲酮、1-羥基-環己基-苯基甲酮、2-羥基-2-甲 基-1-苯基-1丙酮、2,4,6_三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和異丙基硫雜蒽酮中的一種或 幾種。
[0019] 更優選地，所述的溶劑為醋酸丁酯、異丙醇、正丁醇、乙醇、丙二醇甲醚、乙二醇乙 醚和丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或幾種。
[0020] 更優選地，所述的流平劑為聚醚改性有機硅、聚酯改性有機硅、聚二甲基硅氧烷、 氟改性丙烯酸酯和丙烯酸酯共聚物中的一種或幾種。
[0021] 更優選地，所述的熒光劑為二苯乙烯類、香豆素類、吡唑啉類或苯并氧氮類熒光 劑。
[0022] 本發明還提供了上述的環保型耐開裂耐沖擊建筑裝飾用復合材料的制備方法，其 特征在于，包括：按照配方量將基體的各制備原料在高混機中充分混合攪拌均勻，將混合 后的原料由加料口加入到雙螺桿擠出機的料斗中，在150°C -300°C條件下熔融共混擠出成 型；冷卻后在切粒機中切粒成復合材料粒子，烘干，將烘干的復合材料粒子加入到注塑機的 料筒中，在150°C -300°C熔融注塑成型，在60°C -100°C冷卻脫模，得到基體。
[0023] 優選地，所述的環保型耐開裂耐沖擊建筑裝飾用復合材料的制備方法還包括：將 表面涂層的制備原料混合，在基體表面涂覆表面涂層，紫外固化，得到成品。
[0024] 優選地，所述的涂覆表面涂層的方法為浸涂或噴涂。
[0025] 優選地，所述的基體通過破碎并粉碎制成復合材料粒子進行重復利用。
[0026] 本發明使用熱塑性聚烯烴為基體樹脂，采用包括但不限于聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯 及ABS等極性熱塑性聚合物進行基體樹脂極性改性，提高基體樹脂與涂料涂層的附著力， 提高產品性能和使用；選用高強度高性能無機或有機纖維包括但不限于碳纖維、玻璃纖維、 陶瓷纖維、金屬纖維、對位與間位芳香族聚酰胺纖維、高強高模聚乙烯纖維、PPS纖維、PEEK 纖維，熱致性聚芳酯纖維來提高產品的抗開裂性、抗沖擊性；選用包括但不限于碳酸鈣、陶 土、硅灰石及二氧化硅等低成本、無污染的無機粉末添加物為增強和填充材料；再選用添加 增白劑（鈦白粉）、抗氧劑、阻燃劑及抗光老化助劑來進一步提高產品性能；可以根據產品 的使用條件選用或者不選用表面涂料為聚酯丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯水性涂料，具有高 硬度（可達到6-7H)、高附著力、光澤度好、耐老化性能強等優點。。
[0027] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0028] 1.本發明采用包括但不限于聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯及ABS等極性熱塑性聚合物 進行基體樹脂極性改性，提高基體樹脂的極性，改善涂層材料與基體樹脂的粘結力，提高產 品涂層加工工藝，提高建筑裝飾產品質量延長產品使用壽命。
[0029] 2.本發明采用高性能纖維對建筑裝飾材料進行增強，提高產品的抗沖擊性能、抗 開裂性能。與現有技術相比，本發明介紹的建筑裝飾材料及制備方法具有耐開裂、耐沖擊、 易運輸及低維護成本等特點。
[0030] 3.本發明制備方法的建筑裝飾材料具備制備工藝簡單、成品率高、材料可重復利 用、綠色環保、節能減耗等特點。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明發明而 不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員 可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的 范圍。
[0032] 實施例1
[0033] 一種環保型耐開裂耐沖擊建筑裝飾用復合材料，由基體和涂覆在基體表面的表面 涂層組成。所述的基體的制備原料由以重量百分比計的聚丙烯（上海石化-T300型）25%; 聚碳酸酯（拜耳公司-Makrolon PC) 10% ;碳酸鈣40% ;玻璃纖維10% ;增白劑（TiO2) 5% ; 阻燃劑（Mg(OH)2)9% ;抗氧劑（1010)0. 5% ;抗光老化劑（巴斯夫-Tinuvin 622)0. 5%組 成。
[0034] 所述的表面涂層的制備原料由聚酯丙烯酸酯樹脂（濟寧華凱，HKP-4) 20重量份， 三丙二醇二丙烯酸酯30重量份，季戊四醇三丙烯酸酯35重量份，光引發劑（二苯甲酮）6 重量份，醋酸乙酯100重量份，醋酸丁酯100重量份，聚酯改性有機硅（圣邦，DC-193) 0. 5重 量份，熒光劑（晨昊-WGS) 0. 002重量份組成。
[0035] 上述的環保型耐開裂耐沖擊建筑裝飾用復合材料的制備方法為：按照配方量將基 體的各制備原料在高混機中充分混合攪拌均勻，將混合后的原料由加料口加入到雙螺桿擠 出機的料斗中，在160°C -220°C條件下熔融共混擠出成型；在水槽中水冷拉條冷卻后在切 粒機中切粒成復合材料粒子；把所述的復合材料粒子放入100 °C~120 °C的烘箱中加熱烘 干4h，除去水分；將烘干的復合材料粒子加入到注塑機的料筒中，加溫至240°C使得復合材 料粒子熔融，根據所要生產的單個產品的材料用量輸入注塑機的電腦控制程序中，啟動注 塑機注射控制程序，采用注射螺桿推進將料筒中的復合材料注射到金屬模具中，模具冷卻 溫度為75°C，使產品冷卻定型，打開模具，用取件機械手取出成型的半成品；將表面涂層的