CN102719108A - Pp天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板及制备工艺。它由稻壳、再生聚丙烯PP、马来酸酐MAH、交联剂DCP、钛酸酯偶联剂、白油、硬脂酸、防老剂1010、轻质CaCO3、丙酮组成的；制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺包括5大步骤。本发明的目的是解决再生聚丙烯PP与稻壳的合理利用，实现变废为宝。由再生聚丙烯PP塑料和稻壳纤维粉为主体材料的复合材料，具有质量轻、强度高、成本低和环保的优点，集木材和塑料的性能，满足建筑模板的使用要求，是今后资源重复利用的建筑模板材料发展方向，是一种具有很大发展潜力“以塑代木”的新型建筑模板替代材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板及制备工艺。
背景技术
稻壳--是稻米加工后的副产物，稻壳纤维具有坚韧耐腐，抗虫蛀，导热性低，弹性高，耐压耐磨的性能特点。每年我国稻壳产生量约为4200万吨，居世界首位，长期以来国内外对稻壳的综合利用进行了广泛研究，获得了许多可供利用的途径，但真正能够形成规模生产的，能大量消耗稻壳的利用途径并不多，或是经济效益不显著增值不大或是工艺、技术上质量上还存在一些问题。因此许多地方把稻壳作为废弃物这不但是对资源的极大浪费，经济上造成巨大损失，而且对环境也造成污染。
PP聚丙烯-- PP聚丙烯是一种高聚物，化学式可表示为（C3H6）n，结构简式可表示为〔－CH2－CH(CH3)－〕n.。PP具有优良的抗吸湿性、2轻便性、抗酸碱腐蚀性、耐老化、使用寿命长、4抗溶解性、维卡软化温度为150℃的性能特点。PP是塑料制品中使用最为普遍的材料之一，其典型应用范围: 汽车工业、器材、管材、日用消费品等。我国塑料年产量超过 2000多万吨，居世界第二位，每年产生的废旧塑料在240万吨－480万吨左右，塑料废弃物已占垃圾的1／4－1／3。由于缺乏系统的塑料回收再生利用渠道、环保意识的淡薄及成熟可靠的技术，中国城市及农村地区因塑料废弃制品处理不当而造成的“白色污染”问题迟迟得不到有效的解决，成为中国环保事业中的一个棘手难题。因此我们迫切需要找到一条经济有效的、能够规模化地对废旧塑料合理回收利用，大大提高塑料制品的回收率，降低并消除塑料制品对环境的潜在危害的方法和途径。
发明内容
本发明提供一种PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板及制备工艺，其目的是解决再生聚丙烯PP与稻壳的合理利用，实现变废为宝。由再生聚丙烯PP塑料和稻壳纤维粉为主体材料的复合材料，具有质量轻、强度高、成本低和环保的优点，集木材和塑料的性能，满足建筑模板的使用要求，是今后资源重复利用的建筑模板材料发展方向，是一种具有很大发展潜力 “以塑代木” 的新型建筑模板替代材料。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板，其特征在于它由稻壳、再生聚丙烯PP、马来酸酐MAH、交联剂DCP、钛酸酯偶联剂、白油、硬脂酸、防老剂1010、轻质CaCO3、丙酮组成的；其特征还在于以上所述的各成分在总成分中所占的质量分数为：52%~60%稻壳、32%~40%再生聚丙烯PP、0.16%～0.18%马来酸酐MAH、0.12%～0.14%交联剂DCP、1%～1.5%钛酸酯偶联剂、1%～2%白油、1%～1.5%硬脂酸、0.8%~1.3%防老剂1010、3%～5%轻质CaCO3、0.08%~0.12%丙酮。
在较佳实施例时，所述的防老剂1010的质量分数为1%。
一种制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺步骤，其特征在于：
步骤1：对稻壳的改性，处理方法为：对稻壳进行粉碎处理，稻壳通过粉碎机粉碎后过60～80目的漏筛进行筛分处理；对粉碎后的稻壳进行干燥；最后加入钛酸酯偶联剂、硬脂酸，从而对干燥后的稻壳表面改性；
步骤2：对再生聚丙烯PP的处理，处理方法为：对再生聚丙烯PP进行粉碎处理，再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过10～30目的漏筛进行筛分处理；
步骤3：将马来酸酐MAH与交联剂DCP混合，并用丙酮完全溶解而得到溶液；
步骤4：将步骤3中得到的溶液倒入再生聚丙烯中,用高速混合机加热搅拌5min使其充分混合；然后把改性稻壳粉、防老剂1010、轻质CaCO3、白油混入搅拌10min；
步骤5：将步骤4得到的共混改性粒料经输送带进入料箱挤出设备，加温至185℃挤出定型冷却成型。
在较佳实施例时，所述的轻质CaCO3过2300～2500目的漏筛进行筛分处理。
本发明的有益效果：由再生聚丙烯PP塑料和稻壳纤维粉为主体材料的复合材料，具有质量轻、强度高、成本低和环保的优点，集木材和塑料的性能，满足建筑模板的使用要求，是今后资源重复利用的建筑模板材料发展方向，是一种具有很大发展潜力 “以塑代木” 的新型建筑模板替代材料。
附图说明
图1为马来酸酐基团在与稻壳粉混合过程中的化学反应增容机理示图。
具体实施方式
对部分材料的选择原理做一个简单介绍：
增容改性剂：
木塑复合材料中由于植物纤维与塑料为互不相容的两种材料，因此必须添加相应的增容剂。增容剂有偶联剂和反应增容剂，考虑到材料的性能要求，选择并用方式。偶联剂选择钛酸酯偶联剂；化学反应增容剂选择马来酸酐MAH接枝改性聚丙烯PP，其与再生聚丙烯PP不仅具有良好的相容性，而且其分子键上的马来酸酐MAH基团在与稻壳粉混合过程中，可与稻壳粉表面的羟基发生化学反应，产生界面化学键结合改善相容性，从而提高木塑复合材料的性能。其化学反应增容机理示图（如图1所示）。
加工助剂和防老剂
木塑复合材料由于配合大量的植物纤维，使其加工流动性较差，必须选择相应的加工助剂，如润滑剂和分散剂。选择硬脂酸作为加工助剂，具有成本低、原料来源广的特点，防老剂主要是防止高温木塑材料混合时的热氧老化，选择了通用的塑料用防老剂1010，并加入少量的轻质CaCO3作为物理防护剂以保护稻壳纤维的高温热氧化。
现结合实例对本发明做进一步说明。
实例1：
选择各成分的质量为：稻壳52份、40份再生聚丙烯PP、0.18份马来酸酐MAH、0.12份交联剂DCP、1份钛酸酯偶联剂、1份白油、1份硬脂酸、1份防老剂1010、3.6份轻质CaCO3、0.1份丙酮。
其中的稻壳通过粉碎机粉碎后过60目的漏筛进行筛分处理后得到的稻壳。其中的再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过10目的漏筛进行筛分处理后得到的再生聚丙烯PP。其中的轻质CaCO3过2300目的漏筛进行筛分处理后得到的轻质CaCO3。
制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺步骤，其特征在于：
步骤1：对稻壳的改性，处理方法为：对稻壳进行粉碎处理，稻壳通过粉碎机粉碎后过60目的漏筛进行筛分处理；对粉碎后的稻壳进行干燥；最后加入钛酸酯偶联剂、硬脂酸，从而对干燥后的稻壳表面改性；
步骤2：对再生聚丙烯PP的处理，处理方法为：对再生聚丙烯PP进行粉碎处理，再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过10目的漏筛进行筛分处理；
步骤3：将马来酸酐MAH与交联剂DCP混合，并用丙酮完全溶解而得到溶液；
步骤4：将步骤3中得到的溶液倒入再生聚丙烯中,用高速混合机加热搅拌5min使其充分混合；然后把改性稻壳粉、防老剂1010、2300目轻质CaCO3、白油混入搅拌10min；
步骤5：将步骤4得到的共混改性粒料经输送带进入料箱挤出设备，加温至185℃挤出定型冷却成型。
实例2：
选择各成分的质量为：60份稻壳、32份再生聚丙烯PP、0.16份马来酸酐MAH、0.14份交联剂DCP、1.5份钛酸酯偶联剂、1份白油、1份硬脂酸、1.08份防老剂1010、3份轻质CaCO3、0.12份丙酮。
其中的稻壳通过粉碎机粉碎后过60目的漏筛进行筛分处理后得到的稻壳。其中的再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过10目的漏筛进行筛分处理后得到的再生聚丙烯PP。其中的轻质CaCO3过2300目的漏筛进行筛分处理后得到的轻质CaCO3。
制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺步骤，其特征在于：
步骤1：对稻壳的改性，处理方法为：对稻壳进行粉碎处理，稻壳通过粉碎机粉碎后过60目的漏筛进行筛分处理；对粉碎后的稻壳进行干燥；最后加入钛酸酯偶联剂、硬脂酸，从而对干燥后的稻壳表面改性；
步骤2：对再生聚丙烯PP的处理，处理方法为：对再生聚丙烯PP进行粉碎处理，再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过10目的漏筛进行筛分处理；
步骤3：将马来酸酐MAH与交联剂DCP混合，并用丙酮完全溶解而得到溶液；
步骤4：将步骤3中得到的溶液倒入再生聚丙烯中,用高速混合机加热搅拌5min使其充分混合；然后把改性稻壳粉、防老剂1010、2300目轻质CaCO3、白油混入搅拌10min；
步骤5：将步骤4得到的共混改性粒料经输送带进入料箱挤出设备，加温至185℃挤出定型冷却成型。
实例3：
选择各成分的质量为：稻壳52份、40份再生聚丙烯PP、0.18份马来酸酐MAH、0.12份交联剂DCP、1份钛酸酯偶联剂、1份白油、1份硬脂酸、1份防老剂1010、3.6份轻质CaCO3、0.1份丙酮。
其中的稻壳通过粉碎机粉碎后过80目的漏筛进行筛分处理后得到的稻壳。其中的再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过30目的漏筛进行筛分处理后得到的再生聚丙烯PP。其中的轻质CaCO3过2500目的漏筛进行筛分处理后得到的轻质CaCO3。
制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺步骤，其特征在于：
步骤1：对稻壳的改性，处理方法为：对稻壳进行粉碎处理，稻壳通过粉碎机粉碎后过80目的漏筛进行筛分处理；对粉碎后的稻壳进行干燥；最后加入钛酸酯偶联剂、硬脂酸，从而对干燥后的稻壳表面改性；
步骤2：对再生聚丙烯PP的处理，处理方法为：对再生聚丙烯PP进行粉碎处理，再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过30目的漏筛进行筛分处理；
步骤3：将马来酸酐MAH与交联剂DCP混合，并用丙酮完全溶解而得到溶液；
步骤4：将步骤3中得到的溶液倒入再生聚丙烯中,用高速混合机加热搅拌5min使其充分混合；然后把改性稻壳粉、防老剂1010、2500目轻质CaCO3、白油混入搅拌10min；
步骤5：将步骤4得到的共混改性粒料经输送带进入料箱挤出设备，加温至185℃挤出定型冷却成型。
实例4：
选择各成分的质量为：60份稻壳、32份再生聚丙烯PP、0.16份马来酸酐MAH、0.14份交联剂DCP、1.5份钛酸酯偶联剂、1份白油、1份硬脂酸、1.08份防老剂1010、3份轻质CaCO3、0.12份丙酮。
其中的稻壳通过粉碎机粉碎后过80目的漏筛进行筛分处理后得到的稻壳。其中的再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过30目的漏筛进行筛分处理后得到的再生聚丙烯PP。其中的轻质CaCO3过2500目的漏筛进行筛分处理后得到的轻质CaCO3。
制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺步骤，其特征在于：
步骤1：对稻壳的改性，处理方法为：对稻壳进行粉碎处理，稻壳通过粉碎机粉碎后过80目的漏筛进行筛分处理；对粉碎后的稻壳进行干燥；最后加入钛酸酯偶联剂、硬脂酸，从而对干燥后的稻壳表面改性；
步骤2：对再生聚丙烯PP的处理，处理方法为：对再生聚丙烯PP进行粉碎处理，再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过30目的漏筛进行筛分处理；
步骤3：将马来酸酐MAH与交联剂DCP混合，并用丙酮完全溶解而得到溶液；
步骤4：将步骤3中得到的溶液倒入再生聚丙烯中,用高速混合机加热搅拌5min使其充分混合；然后把改性稻壳粉、防老剂1010、2500目轻质CaCO3、白油混入搅拌10min；
步骤5：将步骤4得到的共混改性粒料经输送带进入料箱挤出设备，加温至185℃挤出定型冷却成型。
实例5：
选择各成分的质量为：55份稻壳、34.18份再生聚丙烯PP、0.17份马来酸酐MAH、0.13份交联剂DCP、1.3份钛酸酯偶联剂、1.5份白油、1.3份硬脂酸、1.3份防老剂1010、5份轻质CaCO3、0.12份丙酮。
其中的稻壳通过粉碎机粉碎后过70目的漏筛进行筛分处理后得到的稻壳。其中的再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过20目的漏筛进行筛分处理后得到的再生聚丙烯PP。其中的轻质CaCO3过2400目的漏筛进行筛分处理后得到的轻质CaCO3。
制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺步骤，其特征在于：
步骤1：对稻壳的改性，处理方法为：对稻壳进行粉碎处理，稻壳通过粉碎机粉碎后过70目的漏筛进行筛分处理；对粉碎后的稻壳进行干燥；最后加入钛酸酯偶联剂、硬脂酸，从而对干燥后的稻壳表面改性；
步骤2：对再生聚丙烯PP的处理，处理方法为：对再生聚丙烯PP进行粉碎处理，再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过20目的漏筛进行筛分处理；
步骤3：将马来酸酐MAH与交联剂DCP混合，并用丙酮完全溶解而得到溶液；
步骤4：将步骤3中得到的溶液倒入再生聚丙烯中,用高速混合机加热搅拌5min使其充分混合；然后把改性稻壳粉、防老剂1010、2400目轻质CaCO3、白油混入搅拌10min；
步骤5：将步骤4得到的共混改性粒料经输送带进入料箱挤出设备，加温至185℃挤出定型冷却成型。
通过以上实例生产出来的pp天纤塑模板具有以下优势：
一、pp天纤塑模板和主流模板的性能比较
二、pp天纤维塑模板和主流模板的价格比较
三、环境状况分析，污染源和污染因素分析：
1、废气：
热压过程中产生的少量湿热气体，由排气筒排入高空。废气排放浓度满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297—1996 ）二级标准的限值。
2、废水：
PP天纤塑料模板生产线不产生工艺废水，塑料水洗用水分离后循环利用，回用率达95%以上，5%以下的废水经三格沉淀池处理，送到污水处理站处理后达标排放，排水水质符合国家《污水综合排放标准》(GB8978—1996 )二类标准。
3、固体废弃物和粉尘：
所有产生粉尘、细屑的工艺点均配备除尘装置。粉尘经吸尘罩、除尘管道、除尘风机及除尘器至储存料仓，仍然可造粒后回收再利用。除尘器的排放口粉尘浓度控制在《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)二级标准的限值内。
4、嗓声：
车间混响声可控制在65dB (A)。嗓声经距离衰减及逾量衰减后，传到厂界的噪声控制在：昼间≤55dB (A)；晚间≤35dB (A)。
项目生产过程中虽然产生少量的废气、废水和噪声，但设计中充分考虑了相应的治理措施，因此项目建设对环境无重大影响，具有较好的环境效益，是环境友好型项目。
Claims (4)
1.一种PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板，其特征在于它由稻壳、再生聚丙烯PP、马来酸酐MAH、交联剂DCP、钛酸酯偶联剂、白油、硬脂酸、防老剂1010、轻质CaCO3、丙酮组成的；其特征还在于以上所述的各成分在总成分中所占的质量分数为：52%~60%稻壳、32%~40%再生聚丙烯PP、0.16%～0.18%马来酸酐MAH、0.12%～0.14%交联剂DCP、1%～1.5%钛酸酯偶联剂、1%～2%白油、1%～1.5%硬脂酸、0.8%~1.3%防老剂1010、3%～5%轻质CaCO3、0.08%~0.12%丙酮。
2.根据权利要求1所述的一种PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板，其特征在于所述的防老剂1010的质量分数为1%。
3.一种制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺步骤，其特征在于：
步骤1：对稻壳的改性，处理方法为：对稻壳进行粉碎处理，稻壳通过粉碎机粉碎后过60～80目的漏筛进行筛分处理；对粉碎后的稻壳进行干燥；最后加入钛酸酯偶联剂、硬脂酸，从而对干燥后的稻壳表面改性；
步骤2：对再生聚丙烯PP的处理，处理方法为：对再生聚丙烯PP进行粉碎处理，再生聚丙烯PP通过粉碎机粉碎后过10～30目的漏筛进行筛分处理；
步骤3：将马来酸酐MAH与交联剂DCP混合，并用丙酮完全溶解而得到溶液；
步骤4：将步骤3中得到的溶液倒入再生聚丙烯中,用高速混合机加热搅拌5min使其充分混合；然后把改性稻壳粉、防老剂1010、轻质CaCO3、白油混入搅拌10min；
步骤5：将步骤4得到的共混改性粒料经输送带进入料箱挤出设备，加温至185℃挤出定型冷却成型。
4. 根据权利要求3所述的一种制备PP天然纤维增强复合环保建筑用塑料模板的工艺步骤，其特征在于所述的轻质CaCO3过2300～2500目的漏筛进行筛分处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20121010 |