CN102391658A - 荻草木塑复合材料板材及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明用氢氧化钠溶液浸泡荻草粉，采用丙烯腈对荻草粉进行接枝改性得到改性荻草粉；采用十六烷基三甲基溴化铵改性纳米蒙脱土得有机纳米蒙脱土；将改性荻草粉、改性纳米蒙脱土及其他原料混合、挤出成型荻草木塑复合材料板材。本发明荻草木塑复合材料装饰板材，生产制造方便，传统的木塑复合材料生产工艺无需改进即可用于其生产及加工，生产过程中机械化程度较高，所需劳动力较少，生产成本低。利用荻草制造木塑复合材料，可保护湖区生态环境和生态平衡，提高荻草的使用价值，节约木材资源，为家畜保留充足的“口粮”，增加当地农民的收入，同时可以打开木塑复合材料生产的新篇章。

Description

荻草木塑复合材料板材及其生产方法
技术领域
本发明公开了一种木塑复合材料，特别是涉及一种荻草木塑复合材料及其生产方法。
背景技术
塑木复合材料具有优良的防腐、防水、防裂和抗污性能，无需二次加工，安装方便，不含有毒化学成分，低碳环保，无需上漆、打磨、易于维护，更易清洁，隔热隔音等，因而可广泛应用于室外装饰、园林工程建设、车间防腐工程、海洋防腐工程、环卫设施等各种场合，可用作托盘、包装箱等包装材料，铺板、铺梁等仓储材料，房屋、地板、建筑模板等装修、装饰材料，公园、球场、街道等场合使用的露天桌椅、板凳等休闲材料，汽车内装饰材、管材等。目前，生产木塑复合材料所用的植物纤维基本上都采用木粉或米糠粉，使用木粉无疑要耗费大量的木材，而我国木材资源紧缺，每年木材供需缺口达6000万m3；而米糠粉是家畜的重要饲料，大量使用米糠粉就相当于从家畜口中夺粮。所以，利用其他资源的纤维粉制作木塑复合材料是世界各国研究的前沿，也是我国木塑行业发展的必要途径。我国江西的鄱阳湖、湖南的洞庭湖等地区生产着大量的荻草，荻草植物属于多年生根茎禾草，生产力高，湖区单产可达15-30t/hm2，砍伐后的荻草来年生产更好，故产量高，可持续利用，完全可以满足木塑复合材料的大批量生产时使用。所以，利用荻草替代传统植物纤维生产木塑复合材料，以满足市场的需要就十分必要。
发明内容
本发明的目的在于把我国盛产的荻草资源加以充分利用，提供一种荻草木塑复合材料板材及其生产方法。
荻草木塑复合材料板材，由包括以下重量份数的原料制备而成：
本发明荻草木塑复合材料板材，其中所述的塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种。
本发明荻草木塑复合材料板材，其中所述的马来酸酐接枝塑料粒子为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯中的一种，其选用与塑料粒子对应，即塑料粒子为聚乙烯时，选用马来酸酐接枝聚乙烯，塑料粒子为聚丙烯时，选用马来酸酐接枝聚丙烯，塑料粒子为聚苯乙烯时，选用马来酸酐接枝聚苯乙烯。
本发明荻草木塑复合材料板材，其中所述的改性荻草粉粒径40-80目，由荻草粉经氢氧化钠浸泡，然后与丙烯腈单体在引发剂作用下接枝而成。
本发明荻草木塑复合材料板材，其中所述的纳米蒙脱土粒径20-60目，由纳米蒙脱土经阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵改性而成。
本发明一种高强度塑木装饰板材，其中所述的硅灰石纤维粒径为1000-2000目，长径比10∶1。
本发明荻草木塑复合材料板材，其中所述硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种。
本发明荻草木塑复合材料板材，其中所述的氯化聚乙烯中氯含量30-40％。
本发明荻草木塑复合材料的生产方法，其包括以下步骤：
①配制质量浓度10％-20％浓度的氢氧化钠溶液，将荻草粉置入在其中浸泡2-6h，取出，用水漂洗直到其为中性，烘干后，放入反应容器中，按照重量比荻草粉∶水∶引发剂为1∶30∶0.003，再往反应容器中依次加入自来水和引发剂硝酸铈铵；通入氮气10-20min，置换掉反应装置中的空气；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30-50℃、持续通入氮气的条件下反应0.5-1.5h，将荻草取出，用水冲洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，筛分制成改性荻草粉。
②将5重量份的纳米蒙脱土和120-180重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至80℃后，恒温30-60min，得到纳米蒙脱土溶液；称取1.5重量份的十六烷基三甲基溴化铵置于30重量份的水中，升温至35℃，搅拌10-20min，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵溶液滴加到蒙脱土溶液中，并升温热到90℃，恒温2-3h后，降至室温后进行抽滤；在100-120℃下烘干抽滤产物至恒重，研磨、筛分得有机纳米蒙脱土。
③按配方量称取各原料；
④将各种原料置于机械搅拌釜内搅拌6-10分钟，然后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度150℃-195℃，模头温度155℃-210℃，得到荻草木塑复合材料粒子；
⑤采用机器将所得荻草木塑复合材料粒子挤出成型荻草木塑复合材料板材，挤出机机筒温度150℃-190℃，模头温度165℃-205℃，即完成。
本发明荻草木塑复合材料装饰板材，生产制造方便，传统的木塑复合材料生产工艺无需改进即可用于其生产及加工，生产过程中机械化程度较高，所需劳动力较少，生产成本低。荻草木塑复合材料装饰板材和普通塑料板材相比，所用塑料量减小，对环境更加友好，模量更高，密度更低，更加抗蠕变，同时可对荻草这种野生料进行废物利用，降低产品原料成本；荻草木塑复合材料装饰板材和其它木塑复合材料相比，由于使用了纳米蒙脱土增强及荻草的有机化处理，故力学性能更好，而其中荻草原料为天然长成，故其成本更低；荻草木塑复合材料装饰板材和石膏板、铝扣板等其他装饰板材相比，成本更低，密度更小，安装、维护更加方便，同时具有一定的空气净化功能，使室内的空气质量得到了大大的改善，给消费者提供了一个绿色、健康、舒适的居住环境。荻草木塑复合材料装饰板材可广泛应用于楼堂馆所、居家办公等诸多场合。利用荻草生产制造木塑复合材料，在保护湖区生态环境和生态平衡的同时，还可提高荻草的使用价值，节约木材资源，为家畜保留充足的“口粮”，增加当地农民的收入，同时可以打开木塑复合材料生产的新篇章。
具体实施方式
以下采用实施例具体说明本发明的一种木塑复合材料装饰板材及其制备方法。
实施例1
Figure BSA00000570847700031
①配制质量浓度10％浓度的氢氧化钠溶液，将荻草粉置入在其中浸泡2h，取出，用水漂洗直到其为中性，烘干后，放入反应容器中，按照重量比荻草粉∶水∶引发剂为1∶30∶0.003，再往反应容器中依次加入自来水和引发剂硝酸铈铵；通入氮气10min，置换掉反应装置中的空气；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30℃、持续通入氮气的条件下反应0.5h，将荻草取出，用水冲洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，筛分制成改性荻草粉。
②将5重量份的纳米蒙脱土和120重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至80℃后，恒温30min，得到纳米蒙脱土溶液；称取1.5重量份的十六烷基三甲基溴化铵置于30重量份的水中，升温至35℃，搅拌10min，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵溶液滴加到蒙脱土溶液中，并升温热到90℃，恒温2h后，降至室温后进行抽滤；在100℃下烘干抽滤产物至恒重，研磨、筛分得有机纳米蒙脱土。
③按配方量称取各原料；
④将各种原料置于机械搅拌釜内搅拌6分钟，然后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度150℃，模头温度155℃，得到荻草木塑复合材料粒子；
⑤采用机器将所得荻草木塑复合材料粒子挤出成型荻草木塑复合材料板材，挤出机机筒温度150℃，模头温度165℃，即完成。
实施例2
Figure BSA00000570847700032
①配制质量浓度15％浓度的氢氧化钠溶液，将荻草粉置入在其中浸泡4h，取出，用水漂洗直到其为中性，烘干后，放入反应容器中，按照重量比荻草粉∶水∶引发剂为1∶30∶0.003，再往反应容器中依次加入自来水和引发剂硝酸铈铵；通入氮气15min，置换掉反应装置中的空气；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在40℃、持续通入氮气的条件下反应1h，将荻草取出，用水冲洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，筛分制成改性荻草粉。
②将5重量份的纳米蒙脱土和150重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至80℃后，恒温45min，得到纳米蒙脱土溶液；称取1.5重量份的十六烷基三甲基溴化铵置于30重量份的水中，升温至35℃，搅拌15min，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵溶液滴加到蒙脱土溶液中，并升温热到90℃，恒温2.5h后，降至室温后进行抽滤；在110℃下烘干抽滤产物至恒重，研磨、筛分得有机纳米蒙脱土。
③按配方量称取各原料；
④将各种原料置于机械搅拌釜内搅拌8分钟，然后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度175℃，模头温度180℃，得到荻草木塑复合材料粒子；
⑤采用机器将所得荻草木塑复合材料粒子挤出成型荻草木塑复合材料板材，挤出机机筒温度170℃，模头温度185℃，即完成。
实施例3
Figure BSA00000570847700041
①配制质量浓度20％浓度的氢氧化钠溶液，将荻草粉置入在其中浸泡6h，取出，用水漂洗直到其为中性，烘干后，放入反应容器中，按照重量比荻草粉∶水∶引发剂为1∶30∶0.003，再往反应容器中依次加入自来水和引发剂硝酸铈铵；通入氮气20min，置换掉反应装置中的空气；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在50℃、持续通入氮气的条件下反应1.5h，将荻草取出，用水冲洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，筛分制成改性荻草粉。
②将5重量份的纳米蒙脱土和180重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至80℃后，恒温60min，得到纳米蒙脱上溶液；称取1.5重量份的十六烷基三甲基溴化铵置于30重量份的水中，升温至35℃，搅拌20min，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵溶液滴加到蒙脱土溶液中，并升温热到90℃，恒温3h后，降至室温后进行抽滤；在120℃下烘干抽滤产物至恒重，研磨、筛分得有机纳米蒙脱土。
③按配方量称取各原料；
④将各种原料置于机械搅拌釜内搅拌10分钟，然后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度195℃，模头温度210℃，得到荻草木塑复合材料粒子；
⑤采用机器将所得荻草木塑复合材料粒子挤出成型荻草木塑复合材料板材，挤出机机筒温度190℃，模头温度205℃，即完成。
实施例4
Figure BSA00000570847700051
①配制质量浓度10％浓度的氢氧化钠溶液，将荻草粉置入在其中浸泡4h，取出，用水漂洗直到其为中性，烘干后，放入反应容器中，按照重量比荻草粉∶水∶引发剂为1∶30∶0.003，再往反应容器中依次加入自来水和引发剂硝酸铈铵；通入氮气20min，置换掉反应装置中的空气；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30℃、持续通入氮气的条件下反应1h，将荻草取出，用水冲洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，筛分制成改性荻草粉。
②将5重量份的纳米蒙脱土和180重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至80℃后，恒温30min，得到纳米蒙脱土溶液；称取1.5重量份的十六烷基三甲基溴化铵置于30重量份的水中，升温至35℃，搅拌15min，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵溶液滴加到蒙脱土溶液中，并升温热到90℃，恒温3h后，降至室温后进行抽滤；在110℃下烘干抽滤产物至恒重，研磨、筛分得有机纳米蒙脱土。
③按配方量称取各原料；
④将各种原料置于机械搅拌釜内搅拌6分钟，然后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度150℃，模头温度175℃，得到荻草木塑复合材料粒子；
⑤采用机器将所得荻草木塑复合材料粒子挤出成型荻草木塑复合材料板材，挤出机机筒温度170℃，模头温度165℃，即完成。
实施例5
Figure BSA00000570847700052
①配制质量浓度20％浓度的氢氧化钠溶液，将荻草粉置入在其中浸泡6h，取出，用水漂洗直到其为中性，烘干后，放入反应容器中，按照重量比荻草粉∶水∶引发剂为1∶30∶0.003，再往反应容器中依次加入自来水和引发剂硝酸铈铵；通入氮气10min，置换掉反应装置中的空气；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30℃、持续通入氮气的条件下反应1.5h，将荻草取出，用水冲洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，筛分制成改性荻草粉。
②将5重量份的纳米蒙脱土和150重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至80℃后，恒温60min，得到纳米蒙脱土溶液；称取1.5重量份的十六烷基三甲基溴化铵置于30重量份的水中，升温至35℃，搅拌10min，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵溶液滴加到蒙脱土溶液中，并升温热到90℃，恒温2h后，降至室温后进行抽滤；在120℃下烘干抽滤产物至恒重，研磨、筛分得有机纳米蒙脱土。
③按配方量称取各原料；
④将各种原料置于机械搅拌釜内搅拌8分钟，然后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度175℃，模头温度185℃，得到荻草木塑复合材料粒子；
⑤采用机器将所得荻草木塑复合材料粒子挤出成型荻草木塑复合材料板材，挤出机机筒温度190℃，模头温度185℃，即完成。
实施例6
①配制质量浓度16％浓度的氢氧化钠溶液，将荻草粉置入在其中浸泡5h，取出，用水漂洗直到其为中性，烘干后，放入反应容器中，按照重量比荻草粉∶水∶引发剂为1∶30∶0.003，再往反应容器中依次加入自来水和引发剂硝酸铈铵；通入氮气16min，置换掉反应装置中的空气；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在38℃、持续通入氮气的条件下反应1.2h，将荻草取出，用水冲洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，筛分制成改性荻草粉。
②将5重量份的纳米蒙脱土和160重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至80℃后，恒温40min，得到纳米蒙脱土溶液；称取1.5重量份的十六烷基三甲基溴化铵置于30重量份的水中，升温至35℃，搅拌12min，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵溶液滴加到蒙脱土溶液中，并升温热到90℃，恒温2.7h后，降至室温后进行抽滤；在105℃下烘干抽滤产物至恒重，研磨、筛分得有机纳米蒙脱土。
③按配方量称取各原料；
④将各种原料置于机械搅拌釜内搅拌7分钟，然后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度195℃，模头温度200℃，得到荻草木塑复合材料粒子；
⑤采用机器将所得荻草木塑复合材料粒子挤出成型荻草木塑复合材料板材，挤出机机筒温度190℃，模头温度205℃，即完成。
以下通过检测证明本发明实施例1的效果，其检测结果如下：
静曲强度：33.6MPa，静曲模量：2.2GPa，低温落锤冲击无破裂
以上结果明显超过中华人民共和国林业行业标准LY/T 1613-2004的要求。

Claims (9)

1.荻草木塑复合材料板材及其生产方法，由以下重量份数的原料制备而成：
Figure FSA00000570847600011
2.根据权利要求1所述的荻草木塑复合材料板材及其生产方法，其特征在于所述的塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种。
3.根据权利要求1所述的荻草木塑复合材料板材及其生产方法，其特征在于所述的马来酸酐接枝塑料粒子为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯中的一种，其选用与塑料粒子对应，即塑料粒子为聚乙烯时，选用马来酸酐接枝聚乙烯，塑料粒子为聚丙烯时，选用马来酸酐接枝聚丙烯，塑料粒子为聚苯乙烯时，选用马来酸酐接枝聚苯乙烯。
4.根据权利要求1所述的荻草木塑复合材料板材及其生产方法，其特征在于所述的改性荻草粉粒径40-80目，由荻草粉经氢氧化钠浸泡，然后与丙烯腈单体在引发剂作用下接枝而成。
5.根据权利要求1所述的荻草木塑复合材料板材及其生产方法，其特征在于所述的纳米蒙脱土粒径20-60目，由纳米蒙脱土经阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵改性而成。
6.根据权利要求1-3任一权利要求所述的荻草木塑复合材料板材及其生产方法，其特征在于所述的硅灰石纤维粒径为1000-2000目，长径比10∶1。
7.根据权利要求1所述的荻草木塑复合材料板材及其生产方法，其特征在于所述硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种。
8.根据权利要求1所述的荻草木塑复合材料板材及其生产方法，其特征在于所述的氯化聚乙烯中氯含量30-40％。
9.根据权利要求1所述的荻草木塑复合材料板材及其生产方法，其特征在于其生产方法包括以下步骤：
①配制质量浓度10％-20％浓度的氢氧化钠溶液，将荻草粉置入在其中浸泡2-6h，取出，用水漂洗直到其为中性，烘干后，放入反应容器中，按照重量比荻草粉∶水∶引发剂为1∶30∶0.003，再往反应容器中依次加入自来水和引发剂硝酸铈铵；通入氮气10-20min，置换掉反应装置中的空气；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30-50℃、持续通入氮气的条件下反应0.5-1.5h，将荻草取出，用水冲洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，筛分制成改性荻草粉。
②将5重量份的纳米蒙脱土和120-180重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至80℃后，恒温30-60min，得到纳米蒙脱土溶液；称取1.5重量份的十六烷基三甲基溴化铵置于30重量份的水中，升温至35℃，搅拌10-20min，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵溶液滴加到蒙脱土溶液中，并升温热到90℃，恒温2-3h后，降至室温后进行抽滤；在100-120℃下烘干抽滤产物至恒重，研磨、筛分得有机纳米蒙脱土。
③按配方量称取各原料；
④将各种原料置于机械搅拌釜内搅拌6-10分钟，然后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度150℃-195℃，模头温度155℃-210℃，得到荻草木塑复合材料粒子；
⑤采用机器将所得荻草木塑复合材料粒子挤出成型荻草木塑复合材料板材，挤出机机筒温度150℃-190℃，模头温度165℃-205℃，即完成。
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