CN101967297A - 一种甘蔗渣聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种甘蔗渣聚丙烯复合材料及其制备方法，该甘蔗渣聚丙烯复合材料由基料甘蔗渣和聚丙烯树脂及添加剂碳酸钙、铝酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧化剂1010、润滑剂聚乙烯蜡混配制成，所述甘蔗渣在基料中的配比为40-80wt%，聚丙烯树脂在基料中的配比为20-60wt%。本发明还包括所述甘蔗渣聚丙烯复合材料的制备方法。本发明之甘蔗渣聚丙烯复合材料制造成本低，物理机械强度高，表面光洁度好，耐水耐化学腐蚀，易降解，应用范围广，是一种绿色环保代木代塑新产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种木塑复合材料及其制备方法，具体地说，是涉及一种甘蔗渣聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
现有复合木材，如复合地板等均是由多块木材直接加入粘结剂复合而成，其成本较高；而且使用的粘结剂常常含有甲醛，造成对环境的污染，对人体健康产生严重影响。目前也有人在研究植物纤维塑料复合材料；但是由于植物纤维与树脂基体表面性能不同，两者复合时界面粘接效果较差，从而导致复合材料各项性能的降低，影响了该复合材料的推广应用。另一方面由于纤维与塑料基体之间较差的相容性差，使得纤维的添加量受到严重的限制，现有木塑复合材料中，植物纤维的含量只有10-25%，这对于降低聚丙烯复合材料的成本意义并不太多，而且昂贵的添加剂成本使得这种复合材料的市场价格相当于甚至高于通用塑料及实木，从而制约了聚丙烯复合材料的发展与应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种价格低廉，综合性能优良的甘蔗渣聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明之甘蔗渣聚丙烯复合材料，由基料甘蔗渣和聚丙烯树脂及添加剂碳酸钙、铝酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧化剂1010（即四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯）、润滑剂聚乙烯蜡混配制成，所述甘蔗渣在基料中的配比为40-80wt%，聚丙烯树脂在基料中的配比为20-60wt%，添加剂碳酸钙的用量为基料甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的20-30wt %，铝酸酯偶联剂用量为碳酸钙的1-2 wt%，马来酸酐接枝聚丙烯用量为甘蔗渣的4-12wt%，抗氧化剂1010的用量为基料甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的0.2-2 wt %，润滑剂硬脂酸的用量为基料甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的1-4%。
本发明之甘蔗渣聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）甘蔗渣预处理：将甘蔗渣用粉碎机粉碎成40-120目的粉末，将甘蔗渣粉末用质量浓度为4%-10%的NaOH溶液于室温下浸泡4-8小时，用清水洗涤至中性，于75-85℃下烘干至含水率≤5%；（2）碳酸钙预处理：将500-1000目的碳酸钙在鼓风干燥箱中于100－110℃下干燥至含水率<0.3%；将干燥的碳酸钙和铝酸酯偶联剂投入到高混机中搅拌，在100－120℃温度下混合5－10min后，出料；（3）混料：将经过预处理的甘蔗渣、碳酸钙、聚丙烯树脂及助剂马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧化剂1010、润滑剂聚乙烯蜡置于高速混合机中混合4-6min，出料备用；（4）成型：将步骤（3）所得混合料送入双螺杆挤出机中，挤出机温度设定为165℃-190℃，通过口模挤出成型为所需型材或者用相应口模和切粒机进行挤出造粒，形成粒料，再将所得粒料通过模压或注射成型的方法获得最终制品。
甘蔗渣主要成分为纤维素，还含有半纤维素、木质素、果胶质、树胶质和多醣等非纤维素成分，除了纤维素之外的非纤维素成分在结构上分子量相对较小，强度较低，加入到复合材料中，对复合材料力学性能的改善，作用不大，但是它们需要用更多的偶联剂来处理，使得成本过高，故用2%-10wt%的NaOH溶液对甘蔗渣粉进行预处理，以除掉其大部分非纤维素杂质。
本发明之甘蔗渣聚丙烯复合材料，蔗渣纤维含量高，制造成本低，物理机械强度高，表面光洁度好，耐水耐化学腐蚀，易降解，应用范围广，是一种绿色环保的代木代塑新产品。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
各实施例之甘蔗渣聚丙烯复合材料拉伸强度按GB/T1040-92规定方法测试；悬臂梁缺口冲击强度按GB/T1843-80规定方法测试；弯曲强度按GB/T1042-79规定方法测试。
实施例1
本实施例甘蔗渣聚丙烯复合材料，甘蔗渣在基料中的配比为60wt%，聚丙烯树脂在基料中的配比为40wt%；添加剂碳酸钙的用量为甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的25%，铝酸酯偶联剂用量为CaCO3的1 wt %， 马来酸酐接枝聚丙烯用量为甘蔗渣的10wt %，抗氧化剂1010的用量为甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的1 wt %，润滑剂硬脂酸的用量为甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的2%。
制备：（1）甘蔗渣预处理：将甘蔗渣用粉碎机粉碎成80目的粉末，用6 wt %的NaOH溶液于室温下浸泡8小时，用清水洗涤至中性，于80℃下烘干至含水率4.7%，备用；（2）碳酸钙预处理：将500目碳酸钙粉置于干燥箱中，于100℃下干燥至含水率0.27%；将干燥的CaCO3和铝酸酯偶联剂投入到高混机中搅拌，在100℃温度下混合5min，出料，备用；（3）混料：将经过步骤（1）预处理的甘蔗渣与步骤（2）预处理的碳酸钙与聚丙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧化剂1010、润滑剂聚乙烯蜡置于高速混合机中混合5min，出料，备用；（4）成型：将步骤（3）所得混合料送入双螺杆挤出机中，挤出机温度设定为175℃，通过口模挤出成型为所需型材或者用相应口模和切粒机进行挤出造粒，形成粒料，再将所得粒料通过模压或注射成型的方法获得最终制品。
经测试，本实施例之甘蔗渣聚丙烯复合材料拉伸强度为21MPa，断裂伸长率高达41%，抗弯强度达到47MPa，I-zod抗冲击强度达17KJ/m2。
实施例2
本实施例甘蔗渣聚丙烯复合材料，甘蔗渣在基料中的配比为80wt%，聚丙烯树脂在基料中的配比为20wt%，添加剂碳酸钙的用量为甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的20%，铝酸酯偶联剂用量为CaCO3的2 wt %，马来酸酐接枝聚丙烯用量为甘蔗渣的10wt %，抗氧化剂1010的用量为甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的1.5 wt %，润滑剂硬脂酸的用量为甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的3%。
制备：（1）甘蔗渣预处理：将甘蔗渣用粉碎机粉碎成100目的粉末，用6 wt %的NaOH溶液于室温下浸泡8小时，用清水洗涤至中性，于80℃下烘干至含水率4.8%；（2）碳酸钙预处理：将500目的碳酸钙在干燥箱中于100℃下干燥至含水率0.2%。将干燥的CaCO3和铝酸酯偶联剂投入到高混机中搅拌，在100℃温度下混合5min，出料；（3）混料：将经过步骤（1）预处理的甘蔗渣、步骤（2）预处理的碳酸钙与聚丙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧化剂1010、润滑剂聚乙烯蜡置于高速混合机中混合5min，出料；（4）成型：将步骤（3）所得混合料送入双螺杆挤出机中，挤出机温度设定为180℃，通过口模挤出成型为所需型材或者用相应口模和切粒机进行挤出造粒，形成粒料，再将所得粒料通过模压或注射成型的方法获得最终制品。
经测试，本实施例之甘蔗渣聚丙烯复合材料拉伸强度为27MPa，断裂伸长率高达37%，抗弯强度达到53MPa，I-zod抗冲击强度达15KJ/m2。
Claims (2)
1.一种甘蔗渣聚丙烯复合材料，其特征在于，由基料甘蔗渣和聚丙烯树脂及添加剂碳酸钙、铝酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧化剂1010、润滑剂聚乙烯蜡混配制成，所述甘蔗渣在基料中的配比为40-80wt%，聚丙烯树脂在基料中的配比为20-60wt%，添加剂碳酸钙的用量为基料甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的20-30wt%，铝酸酯偶联剂用量为碳酸钙的1-2 wt%，马来酸酐接枝聚丙烯用量为甘蔗渣的4-12wt%，抗氧化剂1010的用量为基料甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的0.2-2 wt%，润滑剂硬脂酸的用量为基料甘蔗渣和聚丙烯树脂总重量的1-4%。
2.一种如权利要求1所述的甘蔗渣聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）甘蔗渣预处理：将甘蔗渣用粉碎机粉碎成40-120目的粉末，将甘蔗渣粉末用质量浓度为4%-10%的NaOH溶液于室温下浸泡4-8小时，用清水洗涤至中性，于75-85℃下烘干至含水率≤5%；（2）碳酸钙预处理：将500-1000目的碳酸钙在鼓风干燥箱中于100－110℃下干燥至含水率<0.3%；将干燥的碳酸钙和铝酸酯偶联剂投入到高混机中搅拌，在100－120℃温度下混合5－10min后，出料；（3）混料：将经过预处理的甘蔗渣、碳酸钙、聚丙烯树脂及助剂马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧化剂1010、润滑剂聚乙烯蜡置于高速混合机中混合4-6min，出料备用；（4）成型：将步骤（3）所得混合料送入双螺杆挤出机中，挤出机温度设定为165℃-190℃，通过口模挤出成型为所需型材或者用相应口模和切粒机进行挤出造粒，形成粒料，再将所得粒料通过模压或注射成型的方法获得最终制品。
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