CN102729486B - 一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法，包括：（1）将热塑性树脂颗粒置于两层耐高温薄膜之间，进行热压和冷压后得到均匀厚度的热塑性树脂膜；（2）将玉米苞衣在烘干后，将其头部和尾部剪除，然后压平，得到处理后的玉米苞衣；（3）将上述热塑性树脂膜和上述处理后的玉米苞衣交替叠层放置，固定后进行热压，待树脂完全融化并将玉米苞衣浸润后，在0.5-5MPa下进行常温固化，即可。本发明的制备方法简单，原料来源丰富，成本低廉，生产效率高，有利于大规模的工业生产；本发明所制得的热塑性树脂/玉米苞衣复合材料具有良好的机械性能和隔音效果，可用于加工人造板材，减少木材的使用。
Description
技术领域
本发明属于热塑性树脂复合材料的制备领域，特别涉及一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法。
背景技术
玉米苞衣是玉米秸秆的特殊部分，是包裹在玉米棒果实上柔软的单向增强复合材料，资源丰富，价格低廉，性能优良。玉米苞衣富含纤维素、半纤维素和木质素（在75%以上），较玉米杆中提取物等对力学性能有消极影响的物质含量少，表面纹理细腻，纵向强度（拉伸、剪切）高，且含水率对纵向强度的影响很小。
玉米是我国主要农作物之一，据最新统计，2011年我国玉米种植面积达到3230万公顷，每公顷的的玉米苞叶产量为600公斤，那么2011年我国的玉米苞叶产量约为1938亿公斤。大量回收再利用玉米苞衣制作复合材料一方面可避免玉米苞衣的焚烧带来的大气污染及能浪费；另一方面可代替木材制造人造板等，减少树木的砍伐，保护环境；再一方面还可在一定程度上提高农民收入，具有生态效益、社会效益及环境效益，符合我国可持续发展、低碳经济的理念，对促进我国木材与人造板工业可持续发展具有重要的意义，发展前景好。西北农林科技大学对玉米苞衣的基础力学性能的研究表明玉米苞衣有可能作为制作特殊人造板或包装用缓冲材料，但并未对玉米苞衣绿色复合材料进行深入的研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法，该方法工艺简单，成本低廉，且产品具有良好的机械性能和隔音效果，能过代替木材生产各种人造板材，变废为宝，增加农民收入，减少对森林资源的破坏，对保护环境起到重要的作用。
本发明的一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法，包括：
（1）将热塑性树脂颗粒置于两层耐高温薄膜（300°C-500°C）之间，进行热压和冷压后得到均匀厚度的热塑性树脂膜；
（2）将玉米苞衣在烘干后，将其头部和尾部剪除，然后压平，得到处理后的玉米苞衣；
（3）将上述热塑性树脂膜和上述处理后的玉米苞衣交替叠层放置，固定后进行热压，待树脂完全融化并将玉米苞衣浸润后，在0.5-5MPa下进行常温固化，制成所需形状的热塑性树脂/玉米苞衣复合材料。
步骤（1）中所述的热塑性树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种。
步骤（1）中所述的耐高温薄膜为聚酰亚胺膜、高性能聚酯膜或聚四氟乙烯膜等耐高温薄膜。
步骤（1）中所述的热压的技术参数为：温度100-300℃，压力1-10MPa，作用时间10-500秒。
步骤（1）中所述的热压前先进行10-100秒的预热，然后进行热压10-100秒。
步骤（1）中所述的冷压为在0.5-5MPa下室温环境下冷却。
步骤（2）中所述的玉米苞衣为整片玉米苞衣或切割后的玉米苞衣材料。
步骤（3）中所述的热压的技术参数为：温度100-300℃，压力1-10MPa，作用时间10-500秒。
步骤（3）中所述的热压前先进行预热。
步骤（3）中所述的热塑性树脂/玉米苞衣复合材料中热塑性树脂薄膜和玉米苞衣叠加层中间放置夹层材料。
上述的夹层材料为金属网、金属板、木板或蜂窝材料板。
本发明充分利用玉米苞衣较好的机械性和特殊的结构制作一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料，对材料的一般力学性能进行测试，研究材料的界面结合机理、破坏机理、隔声性能，分析总结复合材料组分形态、宏观结构等对其性能的影响，最终制得力学性能优良、有特殊功能、安全经济的塑性树脂/玉米苞衣复合材料。
有益效果
（1）本发明的制备方法简单，玉米苞衣的使用基本为原始状态，无需经过过于复杂的加工处理，工艺过程简单且易于操作，原料来源丰富，成本低廉，生产效率高，有利于大规模的工业生产；
（2）本发明所制得的热塑性树脂/玉米苞衣复合材料具有良好的机械性能和隔音效果，可用于加工人造板材，减少木材的使用。
附图说明
图1为压制热塑性树脂膜的工艺图。
图2为玉米苞衣处理示意图。
图3为制备玉米苞衣增强热塑性树脂复合材料的工艺图。
图4为制备玉米苞衣热塑性夹层复合材料的工艺图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
制备玉米苞衣增强聚丙烯复合材料
（1）将10克左右聚丙烯树脂颗粒置于两层聚酰亚胺膜之间。然后将它们置于平板硫化机上，平板硫化机的参数设置如下：温度200℃，压力5MPa，作用时间100秒。先进行60秒的预热，然后进行热压40秒。热压之后，在2MPa作用下室温环境下进行冷却。得到厚度在0.1mm左右的聚丙烯树脂膜。
（2）将刚从玉米上剥下来的玉米苞衣，清理分类后，在温度为60℃的烘箱中，烘8个小时。然后将其头部和尾部剪除，在0.1MPa作用下，将其压平。
（3）将PP膜和玉米苞衣交替叠层放置，以模具固定后置于两层耐高温的厚度为1mm，长宽均为30cm的聚酰亚胺膜之间，然后将它们置于平板硫化机上热压。平板硫化机的参数设置如下：温度160℃，压力5MPa，作用时间100s。先进行60s的预热，然后热压40s。热压之后，在1MPa压强下，在室温环境进行冷却，制得玉米苞衣聚丙烯复合材料。
实施例2
制备玉米苞衣增强聚乳酸树脂复合材料
（1）将10g聚乳酸树脂颗粒置于两层聚酰亚胺膜之间。然后将它们置于平板硫化机上，平板硫化机的参数设置如下：温度200℃，压力5MPa，作用时间100秒。先进行60秒的预热，然后进行热压40秒。热压之后，在2MPa作用下室温环境下进行冷却。得到厚度在0.1mm左右的聚乳酸树脂膜。
（2）将刚从玉米上剥下来的玉米苞衣，清理分类后，在温度为60℃的烘箱中，烘8个小时。然后将其头部和尾部剪除，在0.1克作用下，将其压平。
（3）将PLA膜和玉米苞衣交替叠层放置，以模具固定后置于两层耐高温的厚度为1mm，长宽均为30cm的聚酰亚胺膜之间，然后将它们置于平板硫化机上热压。平板硫化机的参数设置如下：温度165℃，压力5MPa，作用时间100s。先进行60s的预热，然后热压40s。热压之后，在1MPa压强下，在室温环境进行冷却，制得玉米苞衣聚乳酸复合材料。
实施例3
制备玉米苞衣增强聚丁二酸丁二醇酯复合材料
（1）将10g的聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒置于两层聚酰亚胺膜之间。然后将它们置于平板硫化机上，平板硫化机的参数设置如下：温度130℃，压力5MPa，作用时间100秒。先进行60秒的预热，然后进行热压40秒。热压之后，在2MPa作用下室温环境下进行冷却。得到厚度在0.1mm左右的聚丁二酸丁二醇酯树脂膜。
（2）将刚从玉米上剥下来的玉米苞衣，清理分类后，在温度为60℃的烘箱中，烘8个小时。然后将其头部和尾部剪除，在0.1MPa作用下，将其压平。
（3）将PBS膜和玉米苞衣交替叠层放置，以模具固定后置于两层耐高温的厚度为1mm，长宽均为30cm的聚酰亚胺膜之间，然后将它们置于平板硫化机上热压。平板硫化机的参数设置如下：温度130℃，压力5MPa，作用时间100s。先进行60s的预热，然后热压40s。热压之后，在1MPa压强下，在室温环境进行冷却，制得玉米苞衣聚丁二酸丁二醇酯复合材料。
实施例4
制备超厚玉米苞衣聚丙烯复合材料
（1）将10g的聚丙烯树脂颗粒置于两层聚酰亚胺膜之间。然后将它们置于平板硫化机上，平板硫化机的参数设置如下：温度200℃，压力5MPa，作用时间100秒。先进行60秒的预热，然后进行热压40秒。热压之后，在2MPa作用下室温环境下进行冷却。得到厚度在0.1mm左右的聚丙烯树脂膜。
（2）将刚从玉米上剥下来的玉米苞衣，清理分类后，在温度为60℃的烘箱中，烘8个小时。然后将其头部和尾部剪除，在0.1MPa作用下，将其压平。
（3）将16层PP膜和15层玉米苞衣交替叠层放置，以模具固定后置于两层耐高温的厚度为1mm，长宽均为30cm的聚四氟乙烯膜之间，先将它们置于烘箱内进行预热，烘箱温度设定为160℃，预热时间为8分钟，然后再放置于平板硫化机上热压。平板硫化机的参数设置如下：温度165℃，压力5MPa，作用时间20秒。热压之后，在1MPa压强下，在室温环境进行逐渐冷却，制得超厚玉米苞衣聚丙烯复合材料。
实施例5
制备夹层结构玉米苞衣增强聚丙烯复合材料
（1）将10g的聚丙烯树脂颗粒置于两层聚酰亚胺膜之间。然后将它们置于平板硫化机上，平板硫化机的参数设置如下：温度200℃，压力5MPa，作用时间100秒。先进行60秒的预热，然后进行热压40秒。热压之后，在2MPa作用下室温环境下进行冷却。得到厚度在0.1mm左右的聚丙烯树脂膜。
（2）将刚从玉米上剥下来的玉米苞衣，清理分类后，在温度为60℃的烘箱中，烘8个小时。然后将其头部和尾部剪除，在0.1MPa作用下，将其压平。
（3）采用厚度为2cm，长宽为20cm的木板作为夹层材料。夹层材料的选择要求为：可承受200摄氏度左右高温和3兆帕左右的压强。
（4）将PP膜、玉米苞衣、夹层材料按照如图4所示的方式交替叠层放置，以模具固定后置于两层耐高温的厚度为1mm，长宽均为30cm的聚酰亚胺膜之间，然后将它们置于平板硫化机上热压。平板硫化机的参数设置如下：温度165℃，压力5MPa，作用时间100s。先进行60s的预热，然后热压40s。热压之后，在1MPa压强下，在室温环境进行冷却，制得夹层结构玉米苞衣增强聚丙烯复合材料。
Claims (5)
1.一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法，包括：
(1)将热塑性树脂颗粒置于两层耐高温薄膜之间，进行热压和冷压后得到均匀厚度的热塑性树脂膜；其中，耐高温薄膜为聚酰亚胺膜或聚四氟乙烯膜；冷压为在0.5-5MPa下室温环境下冷却；热压的技术参数为：温度100-300℃，压力1-10MPa，作用时间10-500秒；热压前先进行10-100秒的预热，然后进行热压10-100秒；
(2)将玉米苞衣在烘干后，将其头部和尾部剪除，然后压平，得到处理后的玉米苞衣；
(3)将上述热塑性树脂膜和上述处理后的玉米苞衣交替叠层放置，固定后进行热压，待树脂完全融化并将玉米苞衣浸润后，在0.5-5MPa下进行常温固化，即可；其中，热压的技术参数为：温度100-300℃，压力1-10MPa，作用时间10-500s；热压前先进行预热。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的热塑性树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的玉米苞衣为整片玉米苞衣或切割后的玉米苞衣材料。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的热塑性树脂/玉米苞衣复合材料中热塑性树脂薄膜和玉米苞衣叠加层中间放置夹层材料。
5.根据权利要求4所述的一种热塑性树脂/玉米苞衣复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的夹层材料为金属网、金属板、木板或蜂窝材料板。
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