本技術涉及一種三重熱管理散熱防潮木塑復合板及其制備方法,屬于木塑復合材料。
背景技術:
1、隨著全球環保意識的增強,人們愈來愈關注綠色節能產品的研發,其中木塑復合材料由于其優異的性能而得到廣泛的研究和應用。然而,戶外應用的木塑復合板材普遍存在一個不容忽視的問題,即夏季熱舒適性差,其原因是強烈的太陽輻射使木塑板表面溫度會急劇上升可達60℃,降低了人體觸碰時的熱舒適度。此外,目前商用的木塑復合板通常由兩層構成,即防護面層和木塑底層,底部不能起到防水的效果,會在一定程度上影響木塑復合板材的使用壽命。
2、因此,需要采取合理的綠色降溫技術,研發具有自發表面降溫功能的熱管理塑木復合板材,同時達到防水防潮的效果使其性能不受雨水或土壤水份的影響,從而延長板材的使用壽命。
技術實現思路
1、為了解決上述問題,提供了一種三重熱管理散熱防潮木塑復合板及其制備方法,該三重熱管理散熱防潮木塑復合板由輻射/反射面層、導熱木塑板芯層和導熱防水底層構成,采用三層熔融共擠的制備工藝,面層、芯層和底層先分別形成不同的熔融料流,隨后在機頭處匯合進行三層疊合共擠,最后經過冷卻定型得到三重熱管理散熱防潮木塑復合板,通過結合強太陽反射、高熱輻射和優異熱傳導三種熱管理策略實現木塑復合板的夏季降溫,以提高人體直接觸碰的熱舒適度,其中底層能進一步起到防水防潮的效果。該木塑復合板可實現夏季散熱降溫,同時達到防潮的效果,結構設計合理且制備工藝簡單,適用于戶外各種裝飾木塑板、護欄、園林座椅、外墻建筑等應用場景。
2、根據本技術的一個方面,提供了一種三重熱管理散熱防潮木塑復合板,所述木塑復合板包括依次連接的面層、芯層和底層;
3、所述面層按照重量份數計包括:塑料70~80份、耐磨劑10~30份、輻射/反射填料5~20份、相容劑2~4份、抗氧劑1~3份、抗紫外線劑2~4份;
4、所述芯層按照重量份數計包括:木粉50~60份、塑料20~40份、導熱填料10~30份、相容劑4~6份、碳酸鈣4~6份、聚乙烯蠟1~3份、抗氧劑1~2份;
5、所述底層按照重量份數計包括:塑料70~90份、導熱填料10~30份、抗氧劑1~3份。
6、可選的,所述輻射/反射填料為二氧化鈦。
7、可選的,所述二氧化鈦的粒徑為0.3~1μm。根據米氏散射原理,當粒子的直徑與輻射的波長相當時會發生散射,在此粒徑范圍時與太陽光譜可見光波段0.4~0.7μm相匹配。若粒徑過小,則散射效果不明顯,面層薄膜的太陽反射率低;若粒徑過大,則米氏散射失效,反射率提升效果也不明顯。
8、可選的,所述導熱填料為六方氮化硼。
9、可選的,所述六方氮化硼的粒徑為10~50μm。若粒徑過小,則導熱填料之間難以接觸,不易形成導熱通路;若粒徑過大,則會增大與基體間的空隙,不易于構建導熱通路,同樣會導致導熱效果變差。
10、可選的,所述塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一種或多種。需要說明的是,對于本領域技術人員而言,上述塑料的列舉并不構成對本技術方案的限定,本領域技術人員可以選擇適合的塑料進行替換。
11、可選的,所述耐磨劑為沙林樹脂或超高分子量聚乙烯。對于本領域技術人員而言可以清楚地知曉,超高分子量聚乙烯uhmwpe為一種線性高分子且分子量大于150萬具有超強耐磨性的材料。
12、可選的,所述耐磨劑為沙林樹脂。需要說明的是,對于本領域技術人員而言,上述耐磨劑的列舉并不構成對本技術方案的限定,本領域技術人員可以選擇適合的耐磨劑進行替換。
13、所述相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚氯乙烯、硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑中的一種或多種。需要說明的是,對于本領域技術人員而言,上述相容劑的列舉并不構成對本技術方案的限定,本領域技術人員可以選擇適合的相容劑進行替換。
14、可選的,所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑245中的一種或多種;和/或,
15、所述抗紫外線劑為uv-531、uv-327、uv-326中的一種或多種。需要說明的是,對于本領域技術人員而言,上述抗氧劑和抗紫外線劑的列舉并不構成對本技術方案的限定,本領域技術人員可以選擇適合的抗氧劑或抗紫外線劑進行替換。
16、可選的,所述木粉為松木粉、楊木粉、柏木粉、楓木粉、稻草秸稈粉中的一種或多種。需要說明的是,本技術方案中木粉的概念比較寬泛,除了常規來自樹木的松木粉、楊木粉、柏木粉、楓木粉等,還包括稻草秸稈粉,當然對于本領域技術人員而言,還可以選擇其他在木塑復合板領域中常用的、能夠起到相同作用和效果的木粉替代品進行替換。
17、可選的,所述芯層中的木粉為廢棄木粉,芯層中的塑料為回收塑料。由于芯層位于中間,采用廢棄的木粉材料或回收塑料,不影響性能的同時還能充分利用回收資源,降低成本。
18、可選的,所述木塑復合板采用三層熔融共擠的制備工藝,面層、芯層和底層先分別形成不同的熔融料流,隨后在復合機頭處匯合進行三層疊合共擠,最后經冷卻定型制備獲得。三層熔融共擠工藝為一次成型工藝,加工參數易于控制,且生產效率高。
19、可選的,所述面層厚度100~300μm、芯層厚度4~20mm、底層厚度50~200μm。面層薄膜厚度選用100~300μm,此范圍內薄膜可充分發揮太陽反射效果,芯層木塑板厚度范圍為4~20mm,可根據實際應用需求而定。底層防水導熱膜厚度范圍為50~200μm,此厚度范圍時導熱路徑長度合適,氮化硼片狀之間接觸良好,導熱效果好。需要說明的是,上述對面層、芯層和底層厚度的范圍并不構成對本技術方案的限定,對于本領域技術人員而言可以根據需要適當調整各層之間的厚度和比例,在基于本技術方案發明構思的基礎上,去調整合適的厚度比例,找到不同厚度需求下效果比較好的配合方案并不需要付出過多創造性勞動,是本領域技術人員的基本技能。
20、根據本技術的另一個方面,提供了任一上述的三重熱管理散熱防潮木塑復合板的制備方法,所述制備方法包括如下步驟:
21、s1、按重量份數稱取各原料;
22、s2、將稱取的塑料、耐磨劑、輻射/反射填料、相容劑、抗氧劑、抗紫外線劑等面層物料混入第一臺螺桿擠出機中,設置螺桿轉速40~80r/min,擠出溫度設置為180~200℃;
23、s3、將稱取的木粉、塑料、導熱填料、相容劑、碳酸鈣、聚乙烯蠟、抗氧劑等芯層物料混入第二臺螺桿擠出機中,設置螺桿轉速40~60r/min,熔融溫度設置為150~180℃;
24、s4、將稱取的塑料、導熱填料、抗氧劑等底層物料混入第三臺螺桿擠出機中,設置螺桿轉速40~80r/min,熔融溫度設置為180~200℃;
25、s5、三層熔融物料在復合機頭處匯合,經過三層疊合共擠和冷卻定型得到三重熱管理散熱防潮木塑復合板。
26、根據本技術的另一個方面,提供了任一上述的三重熱管理散熱防潮木塑復合板在戶外木質產品中的應用。
27、優選的,所述木質產品包括各種裝飾木塑板、護欄、園林座椅、外墻建筑。
28、本技術的有益效果包括但不限于:
29、1.本技術的三重熱管理散熱防潮木塑復合板,該三重熱管理散熱防潮木塑復合板由輻射/反射面層、導熱木塑板芯層和導熱防水底層構成,通過結合強太陽反射、高熱輻射和優異熱傳導三種熱管理策略實現木塑復合板的夏季降溫,以提高人體直接觸碰的熱舒適度,其中底層能進一步起到防水防潮的效果。
30、2.根據本技術的三重熱管理散熱防潮木塑復合板,面層引入輻射/反射納米填料,由于輻射/反射納米填料本身的高折射率,可增強面層對太陽光的反射率以減少太陽熱量的吸收,同時輻射/反射納米填料的分子振動會提高面層在中紅外波段的發射率以增強熱量向外的輻射,有利于降低木塑復合板材的表面溫度。
31、3.根據本技術的三重熱管理散熱防潮木塑復合板,芯層木塑板引入導熱填料,導熱填料能夠在基材中相互接觸以構建導熱網絡,進而提高木塑復合材料的熱導率,可以將積累的熱量向地下傳導來進一步達到降溫的效果。
32、4.根據本技術的三重熱管理散熱防潮木塑復合板,底層設計一層導熱防水膜,不僅可以增強熱量的向下傳導,還能起到防水防潮的效果,可改善木塑復合板材的使用壽命。
33、5.根據本技術的三重熱管理散熱防潮木塑復合板,結構設計合理,制備工藝簡單,適用于戶外各種裝飾木塑板、護欄、園林座椅、外墻建筑等應用場景。