一种托盘及其制备方法

技术领域

本发明涉及物流设备技术领域，具体涉及一种托盘及其制备方法。

背景技术

托盘作为物流运作过程中最重要的装卸、储存和运输设备，与叉车配套使用在现代物流中发挥这巨大的作用。托盘给现代物流业带来的效益主要体现在：可以实现物品包装的单元化、规范化和标准化，保护物品，方便物流和商流；物品运输的集装化，提高运输效率，降低运输成本；物品存放的立体化、物品流通过程的自动化；物品装卸的机械化、自动化，提高装卸效率和速度；物品数据处理的信息化，提高现代物流的系统管理水平。所以，托盘虽小，其作用不能忽视。

目前市场上使用的托盘从材料上看主要有木质托盘、塑料托盘、金属托盘、纸托盘和复合材料托盘；其中的复合材料托盘具有良好的防潮、防腐性能，可以适用于绝大多数行业。目前较为成熟的复合材料托盘是塑木材料，具体是用PP、PE、PVC等树脂或回收的废旧塑料与锯末、秸秆、稻壳和玉米杆等废弃物，通过专用设备，应用科学的工艺配方进行配混造粒或直接用模压成型工艺制成托盘。但是，现有技术中，塑木材料制成的托盘是热的不良导体，若是外界的环境温度变化大，那么表层与内部的受热不均，就容易产生膨胀与收缩变形，长时间的、多频次的作用下就会使得塑木托盘的寿命缩短，一些厂家为了节约成本，会减少使用抗氧剂等相关助剂，或者减少木粉等木质纤维的用量，就容易出现褪色严重，材料变脆等问题。

现有技术中，为了改善塑木材料的导热性，如公开号为“CN107163605A”的中国专利公开了一种高导热木塑及其制备方法，其中具体公开了一种高导热木塑，按重量份组成为：热塑性树脂80-100份、木粉100-110份、相容剂10-12份、改性石墨5-7份、偶联剂6-8份、CaCO

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种托盘及其制备方法，制备得到的托盘具有导热性能好，力学性能优异的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种托盘，包括以下重量份的原料制备而成：热塑性树脂60～90份、木粉100～120份、相容剂1～5份、偶联剂2～7份、无机粒子8～15份、润滑剂2～5份、增韧剂3～8份。

在进一步的技术方案中，所述的热塑性树脂为高熔体强度的聚丙烯树脂。

在进一步的技术方案中，所述的木粉取材自红松、杨木、桐木和白松中的一种或其组合，具体是由上述材料的锯末、刨花和/或木屑，经由粉碎、筛选、干燥而成，其粒径大小在10～60μm。

在进一步的技术方案中，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种，或其组合。

在进一步的技术方案中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。

在进一步的技术方案中，所述的无机粒子选自碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛和氧化铝中的至少一种。

在进一步的技术方案中，所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡和聚丙烯蜡中的一种。

在进一步的技术方案中，所述的增韧剂为乙烯-辛烯热塑性弹性体。

本发明还提供了一种托盘的制备方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)将部分量的木粉干燥处理，然后加入氯化铜溶液，搅拌混合均匀后干燥至含水率为5％～8％，然后将该原料混合物输入桨叶式碳化炉中，在600℃左右的温度下进行热解，收集热解后的固体产物，备用；

(2)将剩余量的木粉干燥处理，转入高速混合机中，加入无机粒子进行搅拌混合，待高速搅拌机内的温度升高至70℃时暂停搅拌，继续加入热塑性树脂、相容剂、偶联剂、增韧剂和润滑剂，然后继续搅拌5-10min，出料，得到原料混合物；

(3)将上述原料混合物下料至双螺杆挤出机中进行熔融混合，通过熔体泵将熔融混合物挤出至冷压机的模具中，压制成型，经冷却固化、脱模即得所述的托盘。

在进一步的技术方案中，步骤(1)中部分量的木粉与步骤(2)中剩余量的木粉的重量比为1：(1-3)。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供的技术方案中，通过对掺入到托盘中的部分量木粉进行改性处理，具体是将干燥处理后的木粉与氯化铜溶液混合，如此，氯化铜溶液会渗透到木粉中去，然后转入桨叶式碳化炉中，在高温条件下进行热解处理，此时，木粉中原位负载的氯化铜可作为活化剂，一方面可促进多孔碳结构的生成，另一方面可促进木粉中烃类挥发分的生成，最终形成一种负载有纳米金属颗粒的碳纳米管复合材料；通过将其与剩余量的木粉，以及用于制备托盘的原料初步混合后再度下料至双螺杆挤出机中熔融混合，进而形成掺杂有碳纳米管结构的木塑复合材料，该碳纳米管能够在木粉与树脂混合的界面处构建抵抗疲劳裂纹形成及扩展的“屏障”，稀释以及释放能量；进而延缓了裂纹进攻纤维，有效的提高了木塑复合材料的疲劳寿命；

此外，本发明提供的技术方案中，由于碳纳米管的掺入，将热量及时的导出或导入所述的木塑复合材料，避免了现有技术中的托盘在冷热交替时表层与内部受热不均，容易产生膨胀和收缩变形的缺陷。

本发明提供的技术方案中，并未引入改性石墨材料等导热介质以改善现有托盘的导热能力，而是直接将现有添加到托盘中的部分木粉进行改性处理，使其作为剩余量木粉与树脂界面处的桥梁作用，不仅提高了托盘整体抗疲劳能力，而且提升了托盘整体的传热能力，特别适用于冷热交替场所的使用，避免表层与内部受热不均引起膨胀和收缩变形的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种托盘，所述的托盘包括以下重量份的原料制备而成：热塑性树脂60～90份、木粉100～120份、相容剂1～5份、偶联剂2～7份、无机粒子8～15份、润滑剂2～5份、增韧剂3～8份。

上述的托盘的制备方法包括以下步骤：

(1)将部分量的木粉干燥处理，然后加入氯化铜溶液，搅拌混合均匀后干燥至含水率为5％～8％，然后将该原料混合物输入桨叶式碳化炉中，在600℃左右的温度下进行热解，收集热解后的固体产物，备用；

(2)将剩余量的木粉干燥处理，转入高速混合机中，加入无机粒子进行搅拌混合，待高速搅拌机内的温度升高至70℃时暂停搅拌，继续加入热塑性树脂、相容剂、偶联剂、增韧剂和润滑剂，然后继续搅拌5-10min，出料，得到原料混合物；

(3)将上述原料混合物下料至双螺杆挤出机中进行熔融混合，通过熔体泵将熔融混合物挤出至冷压机的模具中，压制成型，经冷却固化、脱模即得所述的托盘。

本申请的发明人在现有木塑复合材料的基础上进行了深入研究，认为额外引入导热介质的成本过高，且过多复杂组分掺和在木塑复合材料中极易产生分散不均，导致成品综合性能变差的问题，为此，本申请发明人的构思是在现有材料的基础上进行改进，具体是将部分量的木粉改性处理，并将其与剩余量的木粉和制备托盘的其他原料混合以加工得到托盘成品。具体的，将木粉干燥处理后与氯化铜溶液混合，如此，氯化铜会渗透到木粉疏松的结构中去，在桨叶式炭化炉中，经过高温热解处理，木粉中原位负载的氯化铜可作为活化剂，一方面可促进多孔碳结构的生成，另一方面可促进木粉中烃类挥发分的生成，最终形成一种负载有纳米金属颗粒的碳纳米管复合材料；通过将其与剩余量的木粉，以及用于制备托盘的原料初步混合后再度下料至双螺杆挤出机中熔融混合，进而形成掺杂有碳纳米管结构的木塑复合材料，该碳纳米管能够在木粉与树脂混合的界面处构建抵抗疲劳裂纹形成及扩展的“屏障”，稀释以及释放能量；进而延缓了裂纹进攻纤维，有效的提高了木塑复合材料的疲劳寿命；且进一步的，由于碳纳米管的掺入，将热量及时的导出或导入所述的木塑复合材料，避免了现有技术中的托盘在冷热交替时表层与内部受热不均，容易产生膨胀和收缩变形的缺陷。

根据本发明，本发明中，部分量的木粉与剩余量的木粉的比例会影响托盘中碳纳米管复合材料与木粉的含量，而上述组分的含量会影响托盘的综合性能，作为优选的，步骤(1)中部分量的木粉与步骤(2)中剩余量的木粉的重量比为1：(1-3)。

根据本发明，本发明中，氯化铜溶液的加入量可以在较宽的范围内进行选择，作为优选的，所述的氯化铜溶液的浓度为0.5mol/L，其在干燥木粉中的添加量为0.01L/g，即每克干粉中加入0.01L的上述氯化铜溶液。

根据本发明，所述的热塑性树脂具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，加工成型方便，具有较高的机械性能，因而在木塑制品中选用该热塑性树脂作为塑料成分，本发明中，优选的，所述的热塑性树脂为高熔体强度的聚丙烯树脂，该高熔体强度的聚丙烯树脂具有较高的结晶温度和较短的结晶时间，因而允许热成型件在较高的温度下脱模，从而缩短了加工成型的时间。

根据本发明，本发明中所述的木粉可在较宽的范围内进行取材，作为优选的，本发明中，所述的木粉取材自红松、杨木、桐木和白松中的一种或其组合，具体是由上述材料的锯末、刨花和/或木屑，经由粉碎、筛选、干燥而成，其粒径大小在10～60μm。

本发明中，相容剂的存在可提高木粉与热塑性树脂的相容性能，提高制品的强度，作为优选的，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种，或其组合。

本发明中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，通过上述相容剂与偶联剂的联合使用，提高了木粉与热塑性树脂的相容性能，使其在熔融共混时更好的结合。本发明中，所述的硅烷偶联剂具体可举出3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷中的一种，进一步优选1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷。

本发明中，无机粒子的掺入可进一步提升该托盘的强度，作为优选的，本发明中，所述的无机粒子选自碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛和氧化铝中的至少一种。

本发明中，所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡和聚丙烯蜡中的一种。

本发明中，所述的增韧剂为乙烯-辛烯热塑性弹性体。

以下结合具体的实施例对本发明提供的托盘及其制备方法做出进一步的说明。

下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。以下实施例中的实验数据均进行平行实验。

实施例1

一种托盘，包括以下重量份的原料制备而成：高熔体强度的聚丙烯树脂(购自巴塞尔，商品牌号为Pro-fax PF814，熔体流动速率为3.2g/10min)80份；

杨木木粉(粒径大小50-60μm)110份；

相容剂马来酸酐接枝聚乙烯(接枝率为1.5％)4份；

1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷5份；

硫酸钡粒子(平均粒径为3μm)12份；

润滑剂硬脂酸4份；

增韧剂乙烯-辛烯热塑性弹性体(DOW公司生产，Engage8150)5份。

该托盘的制备方法包括以下步骤：

(1)将部分量的木粉干燥处理，然后加入氯化铜溶液(0.5mol/L)，该氯化铜溶液的加入量为0.01L/g，搅拌混合均匀后干燥至含水率为7％，然后将该原料混合物输入桨叶式碳化炉中，在620℃的温度下进行热解，收集热解后的固体产物，备用；

(2)将剩余量的木粉干燥处理，转入高速混合机中，加入硫酸钡粒子进行搅拌混合，待高速搅拌机内的温度升高至70℃时暂停搅拌，继续加入高熔体强度的聚丙烯树脂、相容剂马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷、增韧剂乙烯-辛烯热塑性弹性体和润滑剂硬脂酸，然后继续搅拌10min，出料，得到原料混合物；

(3)将上述原料混合物下料至双螺杆挤出机中进行熔融混合，通过熔体泵将熔融混合物挤出至冷压机的模具中，压制成型，经冷却固化、脱模即得所述的托盘。

上述的步骤(1)中部分量的木粉与步骤(2)中剩余量的木粉的重量比为1：2.5。

对该实施例1中托盘的性能进行评价：

具体的，拉伸性能的评价标准为ISO 527-2，样品尺寸为170mm×10mm×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能的评价标准为ISO-178，样品尺寸为80mm×10mm×4mm，弯曲速率为2mm/min，跨距为64mm；简支梁缺口冲击强度的评价标准为ISO-179-1，样品尺寸为80mm×10mm×4mm，缺口深度为样品厚度的三分之一，测试温度为25℃；热导率的测试是利用激光导热仪，根据ASTM E1461的标准进行，测试样品的直径为12.6mm，厚度为1mm的圆片。

经测试，基于该实施例1的方案，样品的拉伸强度为37.5MPa，弯曲模量为1963MPa，缺口冲击强度为24.5KJ/m

另外，本申请的发明人按照实施例1的配方量，按照传统制备木塑制品的方法获得了对比例1，具体的制备方法包括以下步骤：

S1：将木粉干燥处理，转入高速混合机中，加入硫酸钡粒子进行搅拌混合，待高速搅拌机内的温度升高至70℃时暂停搅拌，继续加入高熔体强度的聚丙烯树脂、相容剂马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷、增韧剂乙烯-辛烯热塑性弹性体和润滑剂硬脂酸，然后继续搅拌10min，出料，得到原料混合物；

S2：将上述原料混合物下料至双螺杆挤出机中进行熔融混合，通过熔体泵将熔融混合物挤出至冷压机的模具中，压制，经冷却固化、脱模即得所述的托盘。

同样地，按照实施例1中样品的测试标准，获得了以下结果：

样品的拉伸强度为34.5MPa，弯曲模量为1728MPa，缺口冲击强度为24.6KJ/m

基于上述测试数据可以看出，本发明提供的木塑制品具有优异的强度和导热能力。

经实际的使用证明，本发明提供的托盘更能适应冷热环境交替下的货物转运，避免了托盘发生膨胀或收缩变形的问题，确保了使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发成型明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。