一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋁塑復合板材，特別是涉及一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材及其制備方法。本發明先采用偶聯劑改性納米碳酸鈣來增強PE/PP芯層，同時用過氧化二異丙苯和三烯丙基異三聚氰酸酯來改性PE/PP芯層；最后按照鋁塑復合板材的生產工藝制得所需的板材。所述鋁塑復合板材從上至下依次為涂層鋁板（1）、第一種高分子粘結膜（2）、PE/PP芯層（3）、第二種高分子粘結膜（4）、涂層鋁板（5）。本發明生產的鋁塑復合板材，生產制造方便，利用改性后的PE/PP芯層制得的鋁塑復合材料比傳統的剛性和彎曲強度要高，可廣泛用于交通、裝飾材料、市政園林等。
【專利說明】一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋁塑復合板材，特別是涉及一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著人們環境保護意識的增強，原料來源廣泛、環境友好、可循環使用的鋁塑復合材料越來越受到人們的重視。鋁塑復合材料有鋁材與塑料的優點，主要特點為重量輕，堅固耐久，比鋁合金薄板有更強的抗沖擊性和抗凹陷性；可自由彎曲，彎曲后不反彈，因此成型方便，沿弧面基體彎曲時，不需要特殊固定，便可與基體良好緊貼，便于粘貼固定。但是鋁塑復合材料也存在著一些明顯不足，如彎曲強度低，承載能力差等，從而影響到了其使用范圍。并且，在實際生產中，鋁塑復合板聚乙烯(PE)芯層中會混入一些聚丙烯(PP)，PE與PP是不相容的。這樣必然導致鋁塑復合板的強度受到影響，從而生產的鋁塑復合板容易發生脫殼現象。對于這些混有PP的PE塑料，如果將它們重新挑選是很費時費力的。因此，對鋁塑復合材料芯層進行改性是必要的，特別是對其剛性和彎曲強。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是針對上述不足之處提供一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材及其制備方法。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，芯層由以下重量份數的原料制備而成:
PE80·
PP20-30
改性納米碳酸鈣5-10
過氧化二異丙苯0.3-0.8
三烯丙基異三聚氰酸酯1-1.5
四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1-0.3
本發明一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，其所述的改性納米碳酸鈣粒徑為30-50nm,由硅烷偶聯劑與納米碳酸鈣混合，真空干燥而制得；所述的硅烷偶聯劑為Y-氯丙基二乙氧基硅烷。
[0005]優選，一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，芯層由以下重量份數的原料制備而成:
PE80
PP25-30
改性納米碳酸鈣8-10
過氧化二異丙苯0.5-0.7
三烯丙基異三聚氰酸酯1-1.2四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯 0.1-0.2。
[0006]更優選，一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，芯層由以下重量份數的原料制備而成:
PE80
PP28
改性納米碳酸鈣8
過氧化二異丙苯0.5
三烯丙基異三聚氰酸酯I
四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.15
本發明的一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材的制備方法，其包括以下步驟:
(1)、將硅烷偶聯劑與溶液(水/乙醇體積比為1:4-6)混合均勻；
(2)、將碳酸鈣與5%-8%質量比的硅烷偶聯劑溶液混合均勻，在60-90°C的條件下，真空干燥12-16小時，制得改性納米碳酸鈣；
(3)、按配方稱取所需的質量；
(4)、將PE/PP、過氧化二異丙苯、三烯丙基異三聚氰酸酯、四(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于機械攪拌釜內攪拌5-8分鐘，并且控制溫度100°C _160°C，在200-300r/min轉速下攪拌8_10分鐘，攪拌均勻后的塑料顆粒由真空吸料機吸進單螺桿擠出機的料斗，塑料顆粒在經過常規的加料段、熔融段、均化段后，被混合塑化均勻，通過螺桿從擠出機口模擠出。從兩臺單螺桿擠出機口模出來的塑料熔體匯集于同一料筒，流入T型模頭，T型模頭出口溫度控制在190-200°c，通過調節擠出板材的模頭寬度的大小來成型塑料芯板，芯板出T模溫度> 175°C。擠出的塑料芯板按照常規鋁塑復合板的復合工藝依次經過上下復合高分子粘結膜和表面處理過的鋁卷，并且第一復合輥控制溫度:90°C -1OO0C,第二復合輥控制溫度:130°C -160°C，第一熱壓輥控制溫度:90°C _120°C，第二熱壓輥控制溫度:90°C _99°C，熱壓控制壓力:0.2-0.8MPa，冷卻工藝參數:復合板冷卻后板面溫度不得超過55°C (紅外測器測溫)。
[0007]本發明一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，生產制造方便，傳統的鋁塑復合板材生產工藝不需要進行改進就可以進行加工生產。通過對PE/PP芯層的改性，使得芯層剛性與彎曲強度變大，對環境更加友好，降低了原材料的成本。
[0008]改性納米碳酸鈣能夠增強PE的剛性；過氧化二異丙苯主要起到的是將PE與PP發生交聯，那么PE與PP的相容性就得到提高；三烯丙基異三聚氰酸酯是防止PE因發生交聯反應而降解過度。
【具體實施方式】
[0009]以下采用實例具體說明發明的一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材及其制備方法。
[0010]實例I
PE80Kg
PP28Kg
改性納米碳酸韓 8Kg過氧化二異丙苯 0.5Kg
三烯丙基異三聚氰酸酯IKg
四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戍四醇酯0.15Kg
(1)、將硅烷偶聯劑與溶液(水/乙醇體積比為1:5)混合均勻；
(2)、將碳酸鈣與6%質量比的硅烷偶聯劑溶液混合均勻，在80°C的條件下，真空干燥15小時，制得改性納米碳酸鈣；
(3)、按配方稱取所需的質量；
(4)、將PE/PP、過氧化二異丙苯、三烯丙基異三聚氰酸酯、[β-四(3，5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于機械攪拌釜內攪拌7分鐘，并且控制溫度120°C，在220r/min轉速下攪拌8分鐘，攪拌均勻后的塑料顆粒由真空吸料機吸進單螺桿擠出機的料斗，塑料顆粒在經過常規的加料段、熔融段、均化段后，被混合塑化均勻，通過螺桿從擠出機口模擠出。從兩臺單螺桿擠出機口模出來的塑料熔體匯集于同一料筒，流入T型模頭，T型模頭出口溫度 控制在195°C，通過調節擠出板材的模頭寬度的大小來成型塑料芯板，芯板出T模溫度=175°C。擠出的塑料芯板按照常規鋁塑復合板的復合工藝依次經過上下復合高分子粘結膜和表面處理過的鋁卷，并且第一復合輥控制溫度:92°C，第二復合輥控制溫度:135°C，第一熱壓輥控制溫度:90°C，第二熱壓輥控制溫度:90°C，熱壓控制壓力:0.4MPa，冷卻工藝參數:復合板冷卻后板面溫度為50°C (紅外測器測溫)。
[0011]實例2
PE80Kg
PP25Kg
改性納米碳酸韓6Kg
過氧化二異丙苯 0.6Kg 三烯丙基異三聚氰酸酯IKg
四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戍四醇酯 0.15Kg
(1)、將硅烷偶聯劑與溶液(水/乙醇體積比為1:5)混合均勻；
(2)、將碳酸鈣與7%質量比的硅烷偶聯劑溶液混合均勻，在80°C的條件下，真空干燥13小時，制得改性納米碳酸鈣；
(3)、按配方稱取所需的質量；
(4 )、將PE/PP、過氧化二異丙苯、三烯丙基異三聚氰酸酯、四(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于機械攪拌釜內攪拌6分鐘，并且控制溫度150°C，在250r/min轉速下攪拌9分鐘，攪拌均勻后的塑料顆粒由真空吸料機吸進單螺桿擠出機的料斗，塑料顆粒在經過常規的加料段、熔融段、均化段后，被混合塑化均勻，通過螺桿從擠出機口模擠出。從兩臺單螺桿擠出機口模出來的塑料熔體匯集于同一料筒，流入T型模頭，T型模頭出口溫度控制在196°C，通過調節擠出板材的模頭寬度的大小來成型塑料芯板，芯板出T模溫度為180°C。擠出的塑料芯板按照常規鋁 塑復合板的復合工藝依次經過上下復合高分子粘結膜和表面處理過的鋁卷，并且第一復合輥控制溫度:93°C，第二復合輥控制溫度:134°C，第一熱壓輥控制溫度:110°C，第二熱壓輥控制溫度:96°C，熱壓控制壓力:0.6MPa，冷卻工藝參數:復合板冷卻后板面溫度為53°C (紅外測器測溫)。
[0012]實例3PE80Kg
PP27Kg
改性納米碳酸韓6Kg
過氧化二異丙苯 0.7Kg
三烯丙基異三聚氰酸酯1.2Kg
四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戍四醇酯0.25Kg
(1)、將硅烷偶聯劑與溶液(水/乙醇體積比為1:5)混合均勻；
(2)、將碳酸鈣與8%質量比的硅烷偶聯劑溶液混合均勻，在80°C的條件下，真空干燥15小時，制得改性納米碳酸鈣；
(3)、按配方稱取所需的質量；
(4 )、將PE/PP、過氧化二異丙苯、三烯丙基異三聚氰酸酯、四(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于機械攪拌釜內攪拌6分鐘，并且控制溫度160°C，在300r/min轉速下攪拌10分鐘，攪拌均勻后的塑料顆粒由真空吸料機吸進單螺桿擠出機的料斗，塑料顆粒在經過常規的加料段、熔融段、均化段后，被混合塑化均勻，通過螺桿從擠出機口模擠出。從兩臺單螺桿擠出機口模出來的塑料熔體匯集于同一料筒，流入T型模頭，T型模頭出口溫度控制在200°C，通過調節擠出板材的模頭寬度的大小來成型塑料芯板，芯板出T模溫度為182°C。擠出的塑料芯板按照常規鋁塑復合板的復合工藝依次經過上下復合高分子粘結膜和表面處理過的鋁卷，并且第一復合輥控制溫度:10(TC，第二復合輥控制溫度:160°C，第一熱壓輥控制溫度:120°C，第二熱壓輥控制溫度:99°C，熱壓控制壓力:0.8MPa，冷卻工藝參數:復合板冷卻后板面溫度為52°C (紅外測器測溫)。
`[0013]按國家標準GB/T 17748-2008進行檢測，其檢測結果如下表:
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丨._強度MPiI彎?彈性模* OEa.1__I_
丨濯I1:式方法Wmw*1S?*ΦSIM魯遽件,1_象在專'I!
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;荀一撓.?Λ幾* --* ITCra?,加載速度為7mmtaun,壓罵..聚玄
丨綴M直-徑為10mm?
丨實施例1150I 30
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丨實施例2130I 25
實IfrW 3U5135
丨國家標準 I >20__I_
【權利要求】
1.一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，芯層由以下重量份數的原料制備而成: PE 80 PP20-30 改性納米碳酸鈣5-10 過氧化二異丙苯0.3-0.8 三烯丙基異三聚氰酸酯1-1.5 四[β _(3，5-二叔丁基-4- 羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1-0.3。
2.根據權利要求1所述的一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，芯層由以下重量份數的原料制備而成:PE80 PP25-30 改性納米碳酸鈣8-10 過氧化二異丙苯0.5-0.7 三烯丙基異三聚氰酸酯1-1.2 四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1-0.2。
3.根據權利要求2所述的一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，芯層由以下重量份數的原料制備而成:PE80PP28改性納米碳酸鈣8 過氧化二異丙苯0.5 三烯丙基異三聚氰酸酯I 四[β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.15。
4.根據權利要求1-3之一所述的一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，其特征在于所述的改性納米碳酸鈣粒徑為30-50nm，由硅烷偶聯劑與納米碳酸鈣混合，真空干燥而制得；所述的硅烷偶聯劑為Y-氯丙基二乙氧基硅烷。
5.根據權利要求1-3之一所述的一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，其特征在于其制備過程為: (1)、將硅烷偶聯劑與溶液混合均勻；所述溶液為水和乙醇的混合溶液，水和乙醇的體積比為1:4-6 ； (2)、將碳酸鈣與5%-8%質量比的硅烷偶聯劑溶液混合均勻(質量比為1:10-1:15)，在60-90°C的條件下，真空干燥12-16小時，制得改性納米碳酸鈣； (3)、按配方稱取所需的質量； (4)、將PE/PP、過氧化二異丙苯、改性納米碳酸鈣、三烯丙基異三聚氰酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯置于機械攪拌釜內攪拌5-8分鐘，并且控制溫度100°C -160°C，在200-300r/min轉速下攪拌8_10分鐘，攪拌均勻后的塑料顆粒由真空吸料機吸進單螺桿擠出機的料斗，塑料顆粒在經過常規的加料段、熔融段、均化段后，被混合塑化均勻，通過螺桿從擠出機口模擠出，從兩臺單螺桿擠出機口模出來的塑料熔體匯集于同一料筒，流入T型模頭，T型模頭出口溫度控制在190-200°C，通過調節擠出板材的模頭寬度的大小來成型塑料芯板，芯板出T模溫度> 175°C，擠出的塑料芯板按照常規鋁塑復合板的復合工藝依次經過上下復合高分子粘結膜和表面處理過的鋁卷，并且第一復合輥控制溫度:90°C -10(TC，第二復合輥控制溫度:130°C -160°C，第一熱壓輥控制溫度:900C _120°C，第二熱壓輥控制溫度:90°C -99°C，熱壓控制壓力:0.2-0.8MPa，然后冷卻制得。
6.根據權利要求5所述的一種高剛性和高彎曲強度的鋁塑復合板材，其特征在于所述的表面處理過的鋁卷 通過脫脂、酸洗、堿洗、鉻化得到的。
【文檔編號】C08L23/06GK103709479SQ201310696539
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】趙建明, 趙維, 吳相慶, 向海林, 潘春軍 申請人:江蘇標榜裝飾新材料股份有限公司