一种木塑共挤混色板材专用色母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及混色木塑板技术领域，尤其涉及一种木塑共挤混色板材专用色母粒及其制备方法。

背景技术

木塑复合板材是一种主要由木材（木纤维素、植物纤维素）为基础材料与热塑性高分子材料（塑料）和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保新型装饰材料，兼有木材和塑料的性能与特征，是能替代木材和塑料的新型复合材料。为了使得木塑板具有多样的色彩，通常还会在木塑板中加入色母粒，将木材、回收塑料以及色母粒一起混合挤出成型。

色母粒是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂，经良好分散而成的塑料着色剂，其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用，并且与被着色材料具有良好的相容性。

然而，目前市面上的大多数色母粒并不是专门用于PE基共挤木塑混色板材，色母粒的熔融温度与木塑板生产加工温度之间存在一定的差异，因此在生产上通过工艺调整混色效果难度较大，应用效果一般。同时，目前大多数色母粒制备工艺流程复杂，并且价格高昂，而共挤木塑混色板材又属于较廉价的环保板材，会大大增加了该板材的成本。

比如公开号为CN105218839A的专利文件公开了这样一种色母粒制备工艺，其制备步骤依次为：载体研磨：将聚烯烃、聚对苯二甲酸脂、聚酰胺树脂按配比混合后制得混合载体，混合载体与水按质量比为8:5混合后进行研磨，备用；色料研磨：将色料与水按质量比为8:5混合后放入研磨机进行研磨，备用；配料研磨：将分散剂和热稳定剂按比例混合后，与水按质量比为8:5混合后进行研磨，备用；辅助剂研磨：将抗菌剂、抗氧化剂和添加剂按比例混合，与水按质量比为8:5混合后进行研磨，备用；混合研磨：将研磨后的各组分混合后，搅拌并进行混合研磨；高速研磨：将经过混合研磨后的各组分投入高速拌和机中进行高速研磨和搅拌；挤出造粒：将步骤S6所得的混合物料输送至螺杆挤出机内，螺杆挤出机内的温度控制在270~290℃，转速为360~400r/min挤出，造粒，过筛，得到色母粒；干燥：将步骤S7得到的色母粒在干燥机内进行干燥处理，干燥温度为60~80℃，干燥后的色母粒含水量控制在3%-5%。

该申请中，一方面该色母粒制备工艺过程需要把原材料进行磨粉处理，极大地增加成本和制备周期；另一方面，其色母粒的熔融温度为270~290℃，而在木塑板的制备过程中，木材、塑料和色母粒的共挤温度通常不超过200℃，在较低的温度下，色母粒不能完全熔融，从而导致与木材和塑料共混不均匀的问题。而如果强行将挤出温度提高使得色母粒完全熔融，又会导致木材受损的问题。因此，需要一种熔融温度与木塑板生产加工温度相匹配的色母粒。

此外，木塑板材中的塑料多用回收塑料，而回收塑料中往往主要含有PP和PE两种塑料，并且不同批次所含的PE和PP和比例不同，这就导致了木塑板材的加工温度往往会有变化；而共挤木塑混色板材的混色效果对加工温度比较敏感，不同批次的回收塑料会导致后续木塑板加工温度不同，如果可以简单地调整色母粒的熔融温度，将会极大的改善和简化共挤木塑混色地板的加工工艺。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供一种木塑共挤混色板材专用色母粒及其制备方法。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种木塑共挤混色板材专用色母粒，用于木材、回收塑料和色母粒共混挤出成型的木塑板的制备，所述回收塑料包括PP和PE中的一种或两种的混合，所述色母粒包括PE、PP、助剂以及颜料。

由于回收塑料通常包括PP和PE，因此将其作为色母粒颜料的载体，并与回收塑料中PP和PE含量比相互配合，就能够使得色母粒的熔融温度与木塑板加工温度基本吻合，使得该色母粒在与木材和回收塑料共混挤出成型时能够得到均匀的混色效果。

通常情况下，助剂的成分和用量可根据本领域技术人员的经验自行确定。但在本申请中，由于助剂的成分和用量均可能会导致色母粒熔融温度的变化，因此作为本发明的优选，所述助剂包括润滑剂802和滑石粉。

进一步作为本发明的优选，所述润滑剂802的用量为PP、PE总用量的2.5-3%，所述滑石粉和颜料的总用量为PP、PE总用量的1.2-1.5倍。

由于本司在木塑板加工时，回收塑料的用量一般是固定的，仅仅是由于不同批次导致回收塑料中PP和PE的含量有些许变化，所以木塑板的加工温度一般仅在一定范围内波动，针对该加工温度范围，作为本发明的优选，所述PP和PE的混合质量比为（2-3）：1。在此范围内的PP和PE的用量均能满足本司木塑板加工温度的需求，减少了对PP和PE进行配比实验以使得其熔融温度与加工温度适配的操作过程。

此外，正是由于色母粒中除去PE和PP外，还含有助剂和颜料，助剂和颜料可能也会导致色母粒熔融温度的变化，因此色母粒中PE和PP 含量比与回收塑料中PE和PP的含量比并非简单的线性关系。为了使得本申请在其他木塑板生产工艺中的应用中，避免色母粒生产工艺中，需要进行多组实验以根据木塑板加工温度确定PE和PP的混合质量比的问题，发明人经过大量实验，通过回归分析找到了色母粒中PP和PE混合质量比y、与回收塑料中PP和PE质量比x之间的关系，其关系式如下：y=3.74/(1+e

本发明的另一个目的是提供一种木塑共挤混色板材专用色母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）根据木塑板的加工温度，调整色母粒中PP和PE的用量比，直至色母粒的熔融温度与木塑板的加工温度相差不超过10℃，将PP和PE按照调整得到的用量比混合后得到混合物a；

（2）将助剂和颜料混合得到混合物b；

（3）将混合物a与混合物b共混，于170-190℃下挤出造粒，得到色母粒。

其中，PE聚乙烯的熔融温度为130℃左右，PP聚丙烯的熔融温度为170℃左右，在常规方法下，作为本发明的优选，当色母粒的熔融温度低于木塑板加工温度差值范围内的最低值时，增加PP与PE的用量比；当色母粒的熔融温度高于木塑板加工温度差值范围内的最高值时，减少PP与PE的用量比。

作为本发明的优选，步骤（3）中，造粒转速为300-350r/min。

作为本发明的优选，步骤（3）中，所述混合物a和混合物b通过不同的进料口同时进料。分别加料，可以增加一定的混合均匀性，同时也避免了磨粉的复杂性。

作为本发明的优选，所述混合物a的进料速度与所述混合物b进料速度的比为（0.08-0.1）：1。

作为本发明的优选，通过双螺杆造粒机进行挤出造粒，所述双螺杆造粒机包括用于混合物2进料的第一喂料结构和用于混合物1进料的第二喂料结构，所述第二喂料结构为双螺杆喂料机。

作为本发明的优选，还包括步骤（4），将得到的色母粒于65-85℃下干燥至含水量为2-4%。

本发明的有益效果：

本发明可以简单通过改变PP和PE的比例，来调整色母粒的熔融温度，以适应不同批次塑料回料所带来的加工温度的变化 ，可以一定程度上降低了共挤木塑混色地板的成本；并且塑料和助剂、颜料分别通过两个喂料系统加料，可以增加混合均匀性，同时也避免了磨粉的复杂性。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种黑色的木塑共挤混色板材专用色母粒，通过以下方法制备：

（1）塑料混合：将5.5kg PE（型号：5000S）和16kg PP（型号：M700R）加入到高速混合机里，高速混合15min后取出，得到混合物a。

（2）粉料混合：将0.6kg润滑剂802、14.5kg 3000目滑石粉、以及14.5kg炭黑分别加入到高速混合机中，高速混合30min后取出，得到混合物b。

（3）选用螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。将混合物b直接通过该平行双螺杆造粒机的喂料系统进料，喂料转速为22r/min；将混合物a通过双螺杆喂料机向平行双螺杆造粒机中进料，喂料转速为2.2r/min。平行双螺杆造粒机内的温度控制到190℃，主机转速为300r/min，挤出造粒，拉条切粒，过筛，得到色母粒。

（4）将得到的色母粒在干燥机内进行干燥处理，干燥温度为80℃，干燥直至色母粒含水量为3%。

实施例2

一种深青灰色母粒的木塑共挤混色板材专用色母粒，通过以下方法制备：

（1）塑料混合：将6.5kg PE（型号：5000S）和15kg PP（型号：M700R）加入到高速混合机里，高速混合15min后取出，得到混合物a。

（2）粉料混合：0.6kg润滑剂802、7.5kg 1250目滑石粉、7.5kg炭黑、4kg钛白粉以及11kg群青分别加入到高速混合机中，高速混合40min后取出，得到混合物b。

（3）选用螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。将混合物b直接通过该平行双螺杆造粒机的喂料系统进料，喂料转速为24r/min；将混合物a通过双螺杆喂料机向平行双螺杆造粒机中进料，喂料转速为2.2r/min。平行双螺杆造粒机内的温度控制到190℃，主机转速为300r/min，挤出造粒，拉条切粒，过筛，得到色母粒。

（4）将得到的色母粒在干燥机内进行干燥处理，干燥温度为80℃，干燥直至色母粒含水量为3.5%。

实施例3

针对PP和PE的含量比为2.5的回收塑料，一种红色的木塑共挤混色板材专用色母粒，通过以下方法制备：

（1）塑料混合：通过关系式计算得到色母粒中PP和PE含量比为2.9。将5.5kg PE（型号：5000S）和15kg PP（型号：M700R）加入到高速混合机里，高速混合20min后取出，得到混合物a。

（2）粉料混合：将0.57kg润滑剂802、14.7kg 3000目滑石粉、以及14 kg氧化铁红分别加入到高速混合机中，高速混合60min后取出，得到混合物b。

（3）选用螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。将混合物b直接通过该平行双螺杆造粒机的喂料系统进料，喂料转速为20r/min；将混合物a通过双螺杆喂料机向平行双螺杆造粒机中进料，喂料转速为1.8r/min。平行双螺杆造粒机内的温度控制到180℃，主机转速为325r/min，挤出造粒，拉条切粒，过筛，得到色母粒。

（4）将得到的色母粒在干燥机内进行干燥处理，干燥温度为70℃，干燥直至色母粒含水量为2.8%。

将干燥后的色母粒与回收塑料以及木材共混挤出成型，得到的木塑板混色均匀。

实施例4

针对PP和PE的含量比为1.5的回收塑料，一种黄色的木塑共挤混色板材专用色母粒，通过以下方法制备：

（1）塑料混合：通过关系式计算得到色母粒中PP和PE含量比为2.16。将6.9kg PE（型号：5000S）和15kg PP（型号：M700R）加入到高速混合机里，高速混合10min后取出，得到混合物a。

（2）粉料混合：将0.5475kg润滑剂802、12.18kg 3000目滑石粉、以及14.1 kg联苯胺黄分别加入到高速混合机中，高速混合30min后取出，得到混合物b。

（3）选用螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。将混合物b直接通过该平行双螺杆造粒机的喂料系统进料，喂料转速为20r/min；将混合物a通过双螺杆喂料机向平行双螺杆造粒机中进料，喂料转速为1.6r/min。平行双螺杆造粒机内的温度控制到170℃，主机转速为300r/min，挤出造粒，拉条切粒，过筛，得到色母粒。

（4）将得到的色母粒在干燥机内进行干燥处理，干燥温度为65℃，干燥直至色母粒含水量为4%。

将干燥后的色母粒与回收塑料以及木材共混挤出成型，得到的木塑板混色均匀。

实施例5

针对PP和PE的含量比为3的回收塑料，一种蓝色的木塑共挤混色板材专用色母粒，通过以下方法制备：

（1）塑料混合：通过关系式计算得到色母粒中PP和PE含量比为3.38。将5kg PE（型号：5000S）和16.9kg PP（型号：M700R）加入到高速混合机里，高速混合15min后取出，得到混合物a。

（2）粉料混合：将0.657kg润滑剂802、15kg 3000目滑石粉、以及17.85 kg群青分别加入到高速混合机中，高速混合50min后取出，得到混合物b。

（3）选用螺杆直径为36mm，长度为1152mm，即长径比为32的平行双螺杆造粒机。将混合物b直接通过该平行双螺杆造粒机的喂料系统进料，喂料转速为24r/min；将混合物a通过双螺杆喂料机向平行双螺杆造粒机中进料，喂料转速为2.4r/min。平行双螺杆造粒机内的温度控制到190℃，主机转速为350r/min，挤出造粒，拉条切粒，过筛，得到色母粒。

（4）将得到的色母粒在干燥机内进行干燥处理，干燥温度为85℃，干燥直至色母粒含水量为2%。

将干燥后的色母粒与回收塑料以及木材共混挤出成型，得到的木塑板混色均匀。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。