CN101240096A - 麦秸纤维/热塑性塑料复合材料及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是麦秸纤维/热塑性塑料复合材料及其制造工艺，它以热塑性塑料为基体，以麦秸纤维为增强剂，通过对麦秸纤维表面进行改性处理，提高其与基体的相容性，然后通过共混、造粒、模压成型等加工工艺制造麦秸纤维/热塑性塑料复合材料。优点：性能测试表明，与相同条件下塑料材料相比，其拉伸模量和强度、弯曲模量和强度均得到明显提高；改性剂处理麦秸纤维后，提高了纤维与基体之间的相容性。该发明高效、综合地利用农作物秸秆、废旧塑料，节省了木材资源，保护了生态环境。产品可应用于托盘、包装箱、集装器具、底铺板、枕木、室外地板、护栏、园林椅等户外用品，以及制作汽车内装饰产品、装潢板贴面。
Description
技术领域
本发明涉及的是以热塑性塑料为基体，以麦秸纤维为增强剂，通过对麦秸纤维表面进行改性，提高其与基体的相容性，然后通过共混、造粒、模压成型等加工工艺制造麦秸纤维/热塑性塑料复合材料。属于木塑复合材料的领域。
背景技术
在自然资源日渐缺乏的今天，充分利用植物纤维资源的潜力，发挥它独特的功能和特性，开发它新的应用领域，是当今社会的一个研究热点。利用农作物秸秆代替木材，制造植物纤维/热塑性塑料复合材料，既可节约木材资源，又可降低生产成本。但是植物纤维具有亲水性、长宽比等特点，在与疏水性的塑料共混过程中，两者的相容性较差。在传统的挤塑成型工艺中，纤维不易进料，且易赌塞进料螺旋。因此，采用改性剂对纤维进行改性并改进复合材料的制造工艺对制造麦秸纤维/热塑性塑料复合材料有积极的意义。
专利内容
本发明的目的：提出以热塑性塑料(以聚丙烯为例)为基体，以麦秸纤维为增强剂，通过对麦秸纤维进行改性处理，提高其与基体的相容性，并且在此基础上，将麦秸纤维与塑料进行共混、造粒、模压成型，制成一定形状的产品。
本发明的技术解决方案：麦秸纤维/热塑性塑料复合材料，其特征是组份包括麦秸纤维、热塑性塑料(以聚丙烯为例)、改性剂，其组分为质量比(％)：其中麦秸纤维11～50％、改性剂1～10％、塑料48-88％。所述的麦秸纤维直接来自中密度纤维板生产线，未经施胶，不需筛分处理，含水率为5.0～7.5％；聚丙烯为均聚颗粒，粒度能满足进料口需要；所述的改性剂用马来酸酐接枝聚丙烯。
麦秸纤维/热塑性塑料复合材料的制造工艺：麦秸纤维经干燥至绝干后，按质量比(％)，取麦秸纤维11～50％、改性剂1～10％、塑料40-88％加入密炼机中，转速为45-60rpm、温度170～190℃、共混时间7～10min，卸料至造粒机中，制成直径为3～5mm粒度的粒子，再利用各种断面形状的模具，生产出各种产品。
本发明的优点：采用麦秸纤维替代木材纤维或其他形态的植物增强剂，制取麦秸纤维/热塑性塑料复合材料，既高效综合利用剩余的农作物秸秆，又节省木材资源，保护了生态环境。本专利中，塑料可以采用一定比例的废旧塑料，能够解决废旧塑料的一部分利用，保护环境。该产品主要应用于托盘、包装箱、集装器具等包装产品，底铺板、枕木等仓储用品，室外地板、护栏、园林椅等户外用品；还可用于制作汽车内装饰产品、装潢板贴面等等。由于将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、麦秸纤维依次放入密炼机中进行混合，温度选用170~190℃、共混时间7~10min，克服了纤维发生热降解。
麦秸纤维/热塑性塑料复合材料性能测试表明：与相同条件下纯塑料材料相比，其拉伸模量和强度、弯曲模量和强度均得到明显提高；改性剂改性麦秸纤维后，纤维与塑料两者之间的相容性得到改善。采用先混合、后造粒的工艺，可以避免一次塑炼工艺带来的纤维赌塞进料口和进料螺旋的问题。
附图说明
附图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
实施例1，取11％的麦秸纤维为增强剂，纤维不需经筛分处理，在105℃下干燥至绝干状态；取1％的马来酸酐接枝聚丙烯为改性剂，取88％的聚丙烯为基体。复合材料的制造工艺：将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、麦秸纤维依次放入密炼机中进行混合，转速为45rpm，温度为170℃，共混时间7min，卸料。卸料至造粒机中，造粒；将初混物用单螺杆挤出机进行造粒，制成粒度均一的粒子，利用断面各种形状的模具进行模压，在温度为180℃、压力为2.0MPa下进行模压成型、冷却、成品。所述的麦秸纤维直接来自中密度纤维板生产线，未经施胶，不需筛分处理，含水率为6.5％。聚丙烯为均聚颗粒，粒度能满足进料口需要。所述的改性剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
实施例2，取30％的麦秸纤维为增强剂，5％的马来酸酐接枝聚丙烯为改性剂，65％的聚丙烯为基体。复合材料的制造工艺：将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、麦秸纤维依次放入密炼机中进行混合，转速为55rpm，温度为180℃，共混时间8.5min，卸料。将初混物用单螺杆挤出机进行造粒，制成粒度均一的粒子，利用断面各种形状的模具进行模压，在温度为185℃、压力为2.8MPa下进行模压成型、冷却、成品。所述的麦秸纤维直接来自中密度纤维板生产线，未经施胶，不需筛分处理，含水率为5.0％。聚丙烯为均聚颗粒，粒度能满足进料口需要。所述的改性剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
实施例3，取42％的麦秸纤维为增强剂，10％的马来酸酐接枝聚丙烯为改性剂，48％的聚丙烯为基体。复合材料的制造工艺：将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、麦秸纤维依次放入密炼机中进行混合，转速为60rpm，温度为190℃，共混时间10min，卸料。将初混物用单螺杆挤出机进行造粒，制成粒度均一的粒子，利用断面各种形状的模具进行模压，在温度为190℃、压力为3.5MPa下进行模压成型、冷却、成品。所述的麦秸纤维直接来自中密度纤维板生产线，未经施胶，不需筛分处理，含水率为7.5％。聚丙烯均聚颗粒，粒度能满足进料口需要。所述的改性剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
产品的性能见表1。
表1不同纤维添加量下复合材料的拉伸性能和弯曲性能
| 纤维含量 | 拉伸模量(MPa) | 拉伸强度(MPa) | 拉伸断裂时伸长率(％) | 弯曲模量(MPa) |
| 纯聚丙烯10％20％30％40％50％ | 65612151346198624912711 | 27.7629.9630.8534.3142.7434.34 | 14.736.365.353.383.782.22 | 133517902138242134373225 |
实施例4，采用不同形态大小(＜9目、9-28目、28-35目、＞35目)的纤维，含量为20％(质量比)为增强剂，2％的马来酸酐接枝聚丙烯为改性剂，78％的聚丙烯为基体。复合材料的制造工艺：将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、麦秸纤维依次放入密炼机中进行混合，转速为55rpm，温度为170℃，共混时间7min，卸料。将初混物用单螺杆挤出机进行造粒，制成粒度均一的粒子，利用断面各种形状的模具进行模压，在温度为190℃、压力为3.5MPa下进行模压成型、冷却、成品。所述的麦秸纤维，其不同形态由筛分系统产生。筛子的筛分目数分别为9、28和35目，将一定重量的纤维置于顶部9目的筛子内，振动15min。纤维的筛分分布以每层筛子中纤维的质量占纤维总质量的百分比表示。
产品的性能见表2。
表2不同纤维尺寸下复合材料的拉伸性能和弯曲性能
| 纤维尺寸 | 拉伸模量(MPa) | 拉伸强度(MPa) | 拉伸断裂时伸长率(％) | 弯曲模量(MPa) |
| 纯聚丙烯＜9目9-28目28-35目＞35目 | 6561373143914511355 | 27.7631.9730.5130.3631.22 | 14.735.234.284.615.39 | 13352368223222142349 |
Claims (4)
1、麦秸纤维/热塑性塑料复合材料，其特征是组份包括麦秸纤维、塑料、改性剂，其组分为质量比(％)：其中麦秸纤维11～50％、改性剂1～10％、聚丙烯40-88％，所述的麦秸纤维是中密度纤维板生产线上的未经施胶，含水率为5.0～7.5％的纤维；聚丙烯为均聚颗粒，粒径为2～3mm；所述的改性剂用马来酸酐接枝聚丙烯。
2、根据权利要求1所述的麦秸纤维/热塑性塑料复合材料，其特征在于所述的麦秸纤维采用不同形态，如＜9目或9～28目或28～35目或＞35目，含水率为5.0～7.5％。
3、根据权利要求1所述的麦秸纤维/热塑性塑料复合材料，其特征在于利用马来酸酐接枝聚丙烯改性麦秸纤维表面，提高纤维与基体的相容性。
4、麦秸纤维/热塑性塑料复合材料的制造工艺，其特征是麦秸纤维干燥至绝干后，按质量比(％)，其中麦秸纤维11～50％、改性剂1～10％、热塑性塑料40-88％，将塑料、改性剂、麦秸纤维依次加入密炼机中，转速为45～60rpm、温度170～190℃、共混时间7～10min，卸料至造粒机中，造粒；将制成的粒料利用模具，在温度为180～190℃、压力为2.0～3.5MPa下进行模压成型、冷却，成品。
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2008
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