一種高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于建筑材料技術領域，涉及一種高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 高摻量高硅鋁質/塑料復合材料是基于木粉/塑料復合材料技術的一種新型復合 材料，該材料主要成分為硅鋁質材料和環保塑料，它完美融合了硅鋁質材料、環保塑料硬度 大、耐磨、耐腐蝕、防水、穩定性高、再加工性能強的諸多優點，是替代木、塑、石、瓷、鈣等傳 統材料的理想材質，可廣泛應用于工業及民用建筑等領域。因資源消耗低，生產無污染，產 品生態環保，用途廣泛，能循環回收利用，被譽為二十一世紀最具經濟和使用價值的生態環 保新材料。
[0003] 在建材領域，高摻量高硅鋁質/塑料復合材料的主要用作天然木材的代替品，用以 減少木材資源的損耗。與傳統的木塑復合材料相比，高摻量高硅鋁質/塑料復合材料性能更 為優異，如硬度更高、制造成本比較低等。在復合材料使用過程中，人們最關心的還是其耐 久性能。
[0004] 西部大開發是我國現代化戰略的重要組成部分。西部干旱少雨、森林資源匱乏，硅 鋁質材料量大、面廣，非常適宜發展高摻量高硅鋁質/塑料復合材料;而西部的典型嚴酷環 境主要表現為太陽紫外線輻射強、高寒及晝夜溫差大、氣候異常干燥等方面，這一嚴酷環境 對復合材料的耐候性要求更高。
[0005] 申請號為201010176569.5的中國發明專利公布了一種多元硅鋁復合材料，由甲、 乙、丙三組分組成，三組分的質量比為：1:0.3-1:0.05-0.2;其中，甲組分為粉狀原料，是以 高嶺土為主要成分的多元硅鋁混合物，乙組分為液體原料，是硅酸鈉與氫氧化鈉混合物，丙 組分為增強纖維。所述的甲組分中，按質量百分比計，高嶺土為30%-70%，其他混合料為 30 %-70 % ;所述的其他混合料為硅灰、粉煤灰、煤矸石、礦渣、水淬爐渣中的一種或幾種混 合，所述混合物的粒度為200-600目。上述專利公布的技術方案中，甲組份是高嶺土為主要 成分的多遠硅鋁混合物，而本發明使用的硅鋁質，主要是利用燃煤企業的固體廢棄物粉煤 灰，因此，相比上述專利，本發明的復合材料具有優異的環境友好性。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種具有高力學性 能及高耐候性，兼具節能、環保的高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料及其制備方法。
[0007] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0008] -種高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料，該復合材料包括以下組分及重量份含 量:硅鋁質材料55-69份，PE 25-35份，鋁酸酯偶聯劑1-2.5份，PE蠟1-5份，石蠟1-5份及改性 PE 3-3.5份。
[0009] 所述的復合材料還包括木粉5-10份。
[0010]所述的復合材料中娃錯質材料的質量含量2 55%。
[0011] 所述的硅鋁質材料的比表面積為220-260m2/kg。
[0012] 所述的硅鋁質材料的密度為1500-1800kg/m3。
[0013] 所述的PE選自市售的HDPE或LDPE。
[0014] 所述的PE蠟的相對分子量為500-1000。
[0015] 所述的改性PE選自市售的順酐改性聚乙烯。
[0016] -種高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料的制備方法，該方法具體包括以下步驟：
[0017] (1)按以下組分及重量份備料：
[0018] 硅鋁質材料55-69份，PE 25-35份，鋁酸酯偶聯劑1-2.5份，PE蠟1-5份，石蠟1-5份 及改性PE 3-3.5份；
[0019] (2)按重量份將上述組分一起加入到高速混合機中，控制轉速為1500-3000r/min， 高速混合20-40分鐘，再經塑化擠壓造粒，制得混合均勻的粒料；
[0020] (3)將粒料靜置12-24小時，后經塑化熔融，擠出成型，即制得所述的高耐候性摻雜 硅鋁質塑料復合材料。
[0021 ]其中，步驟(1)中的組分還包括木粉5-10份。
[0022]本發明充分利用硅鋁質原料廣泛的特點，利用高摻量硅鋁質工業廢棄物與塑料復 合，制備出同時具有尚力學性能及尚耐候性的復合材料，從而在達到$父尚力學性能和尚耐 候性的同時兼具節能、環保作用，進而相對降低了成本，提高了產品的市場競爭力。
[0023]本發明制得的摻雜硅鋁質塑料復合材料24h吸水率為0.26%，耐人工氣候老化后 的彎曲荷載保留率為2 85%，凍融后的彎曲荷載保留率為2 90%。
[0024] 本發明提供的復合材料中，充分利用含硅鋁的工業廢棄物與塑料復合，使其在復 合材料中的利用率達55%以上;各種原材料既具有不同作用，又相互作用，制備工藝設計也 都各具特色。首先，本發明復合材料的兩種功能通過兩種途徑實現:力學性能依靠塑料的高 效粘結作用以及機械擠壓成型工藝所形成的緊密的界面結構；其次，耐候性能依靠硅鋁質 材料摻入后，抑制其光氧降解而得以很大提高。
[0025] 與現有技術相比，本發明具有以下特點：
[0026] 1)原材料選擇的多樣性，本發明所采用的硅鋁質材料是工業廢棄物，是一種低能 耗材料，而常用的塑料填充劑需要粉磨等能耗消耗，所以，本發明可以減少生產能耗，節約 資源，更具市場競爭力；
[0027] 2)規模化，本發明制備方法簡單，不需要特殊的工藝，適于大規模工業化生產，容 易產生規模效益；
[0028] 3)高耐候性，與傳統木塑材料相比，本發明除了較高的力學性能外，它又有很好的 耐候性，在干濕交替和凍融循環交互作用惡劣的環境下能夠起到更長久的作用；
[0029] 4)低成本，本發明制備工藝簡單，并大量利用廢物，成本低廉。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0031] 實施例1:
[0032] 本實施例高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料，包括以下組分及重量份含量:硅鋁 質材料55份，PE 35份，鋁酸酯偶聯劑2.5份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE 3份。
[0033]其中，硅鋁質材料的比表面積為260m2/kg，硅鋁質材料的密度為lSOOkg/n^PE選自 市售的HDPE，PE蠟的相對分子量為1000，改性PE選自市售的順酐接枝聚乙烯。
[0034]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料的制備方法，具體包括以下步驟： [0035] (1)按以下組分及重量份備料：
[0036] 硅鋁質材料55份，PE 35份，鋁酸酯偶聯劑2.5份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE 3 份；
[0037] (2)按重量份將上述組分一起加入到高速混合機中，控制轉速為3000r/min，高速 混合20分鐘，再經塑化擠壓造粒，制得混合均勻的粒料；
[0038] (3)將粒料靜置12小時，后經塑化熔融，擠出成型，即制得所述的高耐候性摻雜硅 鋁質塑料復合材料。
[0039] 實施例2:
[0040]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料，包括以下組分及重量份含量:硅鋁 質材料65份，PE 35份，鋁酸酯偶聯劑2份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE3.5份。
[0041 ]其中，硅鋁質材料的比表面積為240m2/kg，硅鋁質材料的密度為leSOkg/m^PE選自 市售的HDPE，PE蠟的相對分子量為800，改性PE選自市售的順酐接枝聚乙烯。
[0042]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料的制備方法，具體包括以下步驟： [0043] (1)按以下組分及重量份備料：
[0044] 硅鋁質材料65份，PE 35份，鋁酸酯偶聯劑2份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE 3.5 份；
[0045] (2)按重量份將上述組分一起加入到高速混合機中，控制轉速為3000r/min，高速 混合20分鐘，再經塑化擠壓造粒，制得混合均勻的粒料；
[0046] (3)將粒料靜置12小時，后經塑化熔融，擠出成型，即制得所述的高耐候性摻雜硅 鋁質塑料復合材料。
[0047] 實施例3:
[0048]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料，包括以下組分及重量份含量:硅鋁 質材料65份，PE 25份，鋁酸酯偶聯劑2份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE3.5份。
[0049]其中，硅鋁質材料的比表面積為240m2/kg，硅鋁質材料的密度為ieOOkg/πΛΡΕ選自 市售的HDPE，PE蠟的相對分子量為800，改性PE選自市售的順酐接枝聚乙烯。
[0050]本實施例高耐候性摻雜硅鋁質塑料復合材料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0051 ] (1)按以下組分及重量份備料：
[0052] 硅鋁質材料65份，PE 25份，鋁酸酯偶聯劑2份，PE蠟2份，石蠟2.5份及改性PE 3.5 份；
[0053] (2)按重量份將上述組分一起加入到高速混合機中，控制轉速為3000r/min，高速 混合20分鐘，再經塑化擠壓造粒，制得混合均勻的粒料；
[0054] (3)將粒料靜置12小時，后經塑化熔融，擠出成型，即制得所述的高耐候性摻雜硅 鋁質塑料復合材料。
[0055]表1所示為實施例1-3復合材料配方。
[0056]表1復合板材(實心板材)配方