CN101864043A - 秸秆纤维增强聚酯模塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种秸秆纤维增强聚酯模塑料及其制备方法，该塑料由以下重量份的各组分制备而成：不饱和聚酯14～20份、低收缩添加剂8～14份、填料50～65份、引发剂0.2～0.4份、脱模剂0.5～2份、增稠剂0.2～0.4份、偶联剂1～3份、秸秆纤维5～15份。制备步骤为：先将不饱和聚酯、低收缩添加剂、偶联剂和引发剂倒入捏合机中，混炼，然后加入填料、增稠剂和脱模剂，混炼，最后，加入秸秆纤维，进行混炼得到本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料。本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料具有密度小、成本低、安全、环保等优点。

Description

秸秆纤维增强聚酯模塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种工程塑料及其制备方法，具体涉及一种秸秆纤维增强聚酯模塑料及其制备方法。

背景技术

由于聚酯模塑料制品的外观效果好、成型工艺多样化，使聚酯模塑料在电气行业、汽车业、建筑和办公用品领域都得到较为广泛的应用。

目前聚酯模塑料普遍采用的是以玻璃纤维作为增强材料，但玻璃纤维在生产过程中会损耗大量能源并造成环境污染，而且使用玻璃纤维生产聚酯模塑料的生产成本相对较高、成品不易降解、回收再利用困难。

而我国是农业大国，年产秸秆2.2亿吨，秸秆产量稳定，分布较广，但随着我国农业的年年丰收，出现了农作物秸秆大量剩余的现象。

目前国内外对秸秆的普遍利用方法有：①编织植物带、草帽及草席等产品；②提取纤维素纤维和纤维膜等；③用作复合材料的增强材料，生产工业用布及轻型建材；④生产各种纸张和纸板。除此之外，目前主要用于燃料、饲料、肥料以及原始工业原料等“四料”。

但是，上述传统的秸秆利用方法，一方面使得秸秆利用价值和产品附加值低，另一方面会造成严重的环境污染，农作物秸秆利用不充分。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能充分利用废弃秸秆，提高秸秆的利用价值，并能降低生产成本、保护生态环境且成品塑料的密度小的秸秆纤维增强聚酯模塑料。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种秸秆纤维增强聚酯模塑料，该聚酯模塑料由以下重量份数的各组分制备而成：

不饱和聚酯14～20份

低收缩添加剂8～14份

填料50～65份

引发剂0.2～0.4份

脱模剂0.5～2份

增稠剂0.2～0.4份

偶联剂1～3份

秸秆纤维5～15份。

上述的不饱和聚酯为邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯中的任意一种。

上述的低收缩添加剂为市售聚苯乙烯与浓度为55-65％的单体苯乙烯溶液溶融而得；其中，聚苯乙烯占35-45wt(重量)％，单体苯乙烯溶液占55-65wt％。

上述的填料为常规通用填料，如碳酸钙、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、硅藻土、硅灰石、玻璃微珠中的一种或一种以上，上述填料平均粒径为6～15微米。

上述的引发剂是过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、1，1-二叔丁基过氧化环己烷中的一种。

上述的脱模剂为硬脂酸锌粉末、硬脂酸钙粉末中的一种，上述两种粉末的平均粒径均为71～79微米。

上述的增稠剂为氧化镁、氢氧化镁、氧化钙、氢氧化钙中的一种或一种以上。

上述的偶联剂为硅烷偶联剂；

上述的秸秆纤维为长度为1～20mm的玉米秸秆纤维、高粱秸秆纤维中的一种，上述秸秆制备采用常规技术，具体过程如下：为保证秸秆纤维素的质量，所用的玉米秸秆或高粱秸秆需要堆存三个月以上，以使其中的部分木质素以及果胶物质因氧化而分解，以提高蒸煮质量和降低碱的使用量，蒸煮后的秸秆碎片应立即用清水冲洗，以免从碎片上脱落下来的黑液重新粘附在纤维上，影响纤维素的质量和色质，再进行彻底干燥：

(1)秸秆粉碎切断，切成长度为3-5cm的小段备用；

(2)用质量浓度为7％的氢氧化钠溶液浸泡秸秆，用于除去秸秆中的杂质、木质素等；

(3)干燥，采用鼓风干燥器，将玉米秸秆或高粱秸秆进行干燥，干燥温度为105-120℃；

(4)对干燥后的小段秸秆进行粉碎，将过大过长纤维返回粉碎机中再次粉碎，至所得秸秆长度为1～20mm。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述秸秆纤维增强聚酯膜塑料的方法：制备步骤如下：

(1)按照配方比例先将不饱和聚酯、低收缩添加剂、偶联剂和引发剂倒入捏合机中，在15～40℃的温度下混炼40～60分钟；

(2)然后再向步骤(1)混炼后的物料中加入配方比例的填料、增稠剂和脱模剂，在15～40℃的温度下混炼50～70分钟；

(3)最后，向步骤(2)混炼后的物料中加入配方比例的秸秆纤维，在15～40℃的温度下混炼4～8分钟，得到本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料，首次在增强聚酯模塑料中使用秸秆纤维替代玻璃纤维作为增强材料，用这种聚酯模塑料经过成型制成的制品，其表面具有秸秆纤维纹理，而且强度高、不易损坏，能满足人们对于产品的多样性、个性化要求，可用于不同制品的热压成型，同时由于结合了秸秆纤维的各种有益性能(见表1)，使得本发明的秸秆纤维增强的聚酯模塑料具有密度小、生产成本低的优点，且充分利用了废弃秸秆，保护了生态环境。

2.秸秆原料自身有许多区别于玻纤的有益特点，因此，本发明利用秸秆纤维替代玻璃纤维制备出的聚酯模塑料兼具了秸秆的诸多优点：

(1)秸秆自身密度较小，且粉碎后堆积密度只有0.06-0.10g/cm³，这将减小聚酯模塑料的密度，使秸秆纤维增强聚酯模塑料更具竞争力；

(2)利用秸秆纤维替代玻璃纤维，充分利用了自然资源，减少了玻纤生产中的“三废”，节约了能源，同时也增加了秸秆的利用价值，降低了传统秸秆处理造成的环境污染。

表1.秸秆纤维与玻璃纤维的比较

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。本发明使用的秸秆纤维均采用上述方法制备，其他原料均采用市售产品。

实施例1：

称量不饱和聚酯16份、低收缩添加剂9份、填料55.6份、引发剂0.36份、脱模剂1.7份、增稠剂0.34份、偶联剂2份、秸秆纤维15份，待用：

(1)先将上述称量好的不饱和聚酯、低收缩添加剂、偶联剂和引发剂倒入捏合机中，在17℃的温度下混炼55分钟；

(2)再加入填料、增稠剂和脱模剂，在27℃的温度下混炼57分钟；

(3)最后，加入秸秆纤维，在38℃的温度下混炼5分钟，制成本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料。

其中：

所说的不饱和聚酯是邻苯型不饱和聚酯。

所说的低收缩添加剂为市售聚苯乙烯与浓度为55-65％的单体苯乙烯溶液溶融而得；其中，聚苯乙烯占35-45wt％，单体苯乙烯溶液占55-65wt％。

所说的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。

所说的脱模剂为硬脂酸锌粉末，该硬脂酸锌粉末的平均粒径为75微米。

所说的增稠剂为氢氧化钙。

所说的填料为碳酸钙，平均粒径为12微米。

所说偶联剂为硅烷偶联剂。

所说的秸秆纤维长度为1～10mm玉米秸秆纤维。

实施例2：

称量不饱和聚酯20份、低收缩添加剂10份、填料53.82份、引发剂0.32份、脱模剂1.9份、增稠剂0.36份、偶联剂2.6份、秸秆纤维11份，待用。

(1)先将不饱和聚酯、低收缩添加剂、偶联剂和引发剂倒入捏合机中，在17℃的温度下混炼55分钟；

(2)再加入填料、增稠剂和脱模剂，在25℃的温度下混炼61分钟；

(3)最后，加入秸秆纤维，在31℃的温度下混炼7分钟，制成本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料。

其中：

所说的不饱和聚酯是间苯型不饱和聚酯。

所说的低收缩添加剂为市售聚苯乙烯与浓度为55～65％的单体苯乙烯溶液溶融而得；其中，聚苯乙烯占35～45wt％，单体苯乙烯溶液占55～65wt％。

所说的引发剂为1，1-二叔丁基过氧化环己烷。

所说的脱模剂为硬脂酸钙粉末，该粉末的平均粒径为71微米。

所说的增稠剂为氧化镁。

所说的填料为滑石粉，平均粒径为10微米。

所说偶联剂为硅烷偶联剂。

所说的秸秆纤维长度为5～15mm玉米秸秆纤维。

实施例3：

称取不饱和聚酯18份、低收缩添加剂13份、填料53.53份、引发剂0.27份、脱模剂1.86份、增稠剂0.34份、偶联剂3份、秸秆纤维10份，待用。

(1)先将不饱和聚酯、低收缩添加剂、偶联剂和引发剂倒入捏合机中，在18℃的温度下混炼47分钟；

(2)再加入填料、增稠剂和脱模剂，在30℃的温度下混炼52分钟；

(3)最后，加入秸秆纤维，在39℃的温度下混炼4分钟，制成本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料。

其中：

所说的不饱和聚酯是双酚A型不饱和聚酯。

所说的低收缩添加剂为市售聚苯乙烯与浓度为55-65％的单体苯乙烯溶液溶融而得；其中，聚苯乙烯占35-45wt％，单体苯乙烯溶液占55-65wt％。

所说的引发剂为叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯。

所说的脱模剂为硬脂酸锌粉末，该粉末平均粒径为79微米。

所说的增稠剂为氧化钙。

所说的填料为高岭土，平均粒径为7.5微米。

所说偶联剂为硅烷偶联剂。

所说的秸秆纤维长度为10～20mm玉米秸秆纤维。

实施例4

称取不饱和聚酯14份、低收缩添加剂11份、填料51.5份、引发剂0.22份、脱模剂1.0份、增稠剂0.26份、偶联剂1.6份、秸秆纤维8份，待用。

(1)先将不饱和聚酯、低收缩添加剂、偶联剂和引发剂倒入捏合机中，在20℃的温度下混炼41分钟；

(2)再加入填料、增稠剂和脱模剂，在20℃的温度下混炼65分钟；

(3)最后，加入秸秆纤维，在32℃的温度下混炼6分钟，制成本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料。

其中：

所说的不饱和聚酯是双酚A型不饱和聚酯。

所说的低收缩添加剂为市售聚苯乙烯与浓度为55～65％的单体苯乙烯溶液溶融而得；其中，聚苯乙烯占35～45wt％，单体苯乙烯溶液占55～65wt％。

所说的引发剂是过氧化苯甲酸叔丁酯。

所说的脱模剂为硬脂酸锌粉末，该粉末的平均粒径为75微米。

所说的增稠剂为氢氧化镁。

所说的填料为硅灰石，平均粒径为8微米。

所说偶联剂为硅烷偶联剂。

所说的秸秆纤维长度为10～20mm玉米秸秆纤维。

Claims (10)

1.一种秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：该聚酯模塑料由以下重量份数的各组分制备而成：

不饱和聚酯14～20份

低收缩添加剂8～14份

填料50～65份

引发剂0.2～0.4份

脱模剂0.5～2份

增稠剂0.2～0.4份

偶联剂1～3份

秸秆纤维5～15份。

2.根据权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：所述的不饱和聚酯为邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：所述的低收缩添加剂为市售聚苯乙烯与浓度为55～65％的单体苯乙烯溶液溶融而得；其中，聚苯乙烯占35～45wt％，单体苯乙烯溶液占55～65wt％。

4.根据权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：所述的填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、硅藻土、硅灰石、玻璃微珠中的一种或一种以上，上述各填料的平均粒径为6～15微米。

5.根据权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、1，1-二叔丁基过氧化环己烷中的一种。

6.根据权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：所述的脱模剂为硬脂酸锌粉末、硬脂酸钙粉末中的一种。

7.根据权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：所述的增稠剂为氧化镁、氢氧化镁、氧化钙、氢氧化钙中的一种或一种以上。

8.根据权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂。

9.根据权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯模塑料，其特征在于：所述的秸秆纤维为长度为1～20mm的玉米秸秆纤维、高粱秸秆纤维中的一种。

10.一种权利要求1所述的秸秆纤维增强聚酯膜塑料的制备方法，其特征在于：制备步骤为：

(1)按照配方比例先将不饱和聚酯、低收缩添加剂、偶联剂和引发剂倒入捏合机中，在15～40℃的温度下混炼40～60分钟；

(2)然后再向步骤(1)混炼后的物料中加入配方比例的填料、增稠剂和脱模剂，在15～40℃的温度下混炼50～70分钟；

(3)最后，向步骤(2)混炼后的物料中加入配方比例的秸秆纤维，在15～40℃的温度下混炼4～8分钟，得到本发明的秸秆纤维增强聚酯模塑料。