CN103772819B - 一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘的制备方法，包括托盘本体，所述托盘本体由以下重量配比的材料共混后注塑而成，其中包括：聚丙烯90～100份，稻壳粉20～30份，高密度聚乙烯5～35份，纳米碳酸钙2～5份，相容剂4～7份，发泡剂0.5～2份，发泡助剂0.1～0.2份，色母粒3～8份，流动助剂0.5～1份。本发明的复合材料较好地解决了聚丙烯熔体强度低、发泡能力差的问题，制得的复合材料具有力学性能良好、质量轻、收缩率低，易加工、混合均匀、可再生利用等优点，可满足不同行业托盘的使用要求。<b />

Description

一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘的制备方法
技术领域
本发明涉及托盘及其制造工艺技术领域，具体涉及一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘的制备方法。
背景技术
当今世界掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为各国共同关注的话题。改变传统的制造模式、发展绿色材料、生产出保护环境的产品已成为发展趋势。高分子材料绝大部分来源于石油等不可再生资源，而这些资源在最近几十年就会呈现枯竭状态。人们惊奇的发现将木粉、稻杆、亚麻、玉米淀粉等植物纤维加入热塑性或热固性塑料中能得到新型复合材料，成为再生木塑复合材料。首先在欧美日等发达国家得到推广使用，在我国随着环保意识的增强，越来越多的人开始研究木塑复合材料。
聚丙烯作为通用塑料，应用范围特别广泛，为了节约石油资源，利用植物纤维填充聚丙烯可以减少聚丙烯的使用量，节省大量经费。同时，我国作为农业大国，每年有约6亿吨农业废弃物秸秆需要进行处理，目前大部分被燃烧，给环境造成极大的破坏。充分利用植物纤维填充改性聚丙烯，真正实现资源的合理利用，达到保护环境的多重作用。
木塑复合材料的主要优点可归结为：耐用、寿命长、有类似木质外观、比塑料硬度高、比木材尺寸稳定性好、不会产生裂缝和翘曲、无木材节疤、斜纹、加入着色剂覆膜或复合表层可制成色彩绚丽的各种制品。具有热塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工设备或稍加改造后便可进行成型加工，加工设备投资少，便于推广应用。有类似木材的二次加工性，可切割、粘接、用钉子或螺栓连接固定、可涂漆，产品规格形状可根据用户要求调整，灵活性大，不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小、不会吸湿变形、能重复使用和回收再利用，环境友好，维护费用低等。但是它的缺点是韧性、冲击强度和弯曲强度等力学性能低，相对于纯天然木材来说，密度通常比木材高，因此需要对其再进行改性。
木塑复合发泡材料是将塑料、植物纤维、矿物填料、助剂、改性剂和发泡剂等原料按质量比混合，经塑料成型设备加热熔融成为一种具有连续均匀分布发泡微孔的复合材料。木塑复合发泡材料除具备上述木塑复合材料的优点外，因材料内部存在良好的泡孔结构可以钝化裂纹尖端，阻止裂纹的扩展，从而可有效地克服一般木塑复合材料脆性大、延展性和抗冲击应力低的缺点，并且降低了材料的密度。不仅节省原料，而且隔音、隔热性能也较好，具有更精确的外观尺寸，表面性能更加出众，而且更具有木质感，便于安装。
公开号为CN102838816的发明专利，公开了一种高分子纤维复合材料，通过加入各种助剂来改善复合材料的分散性、流动性及复合材料的加工性能。但是助剂的价格往往较高，因此提高了复合材料的成本，且所用的交联剂有毒。
公开号为CN101307185A的发明专利，公开了一种植物纤维聚合木及其制备方法。将植物纤维、树脂及助剂混合后挤出造粒，这种方法虽然简单，但植物纤维在挤出机中停留的时间过长容易降解，且混合不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘的制备方法，本发明依据聚合物填充改性原理，将经过表面活性处理的稻壳粉与聚丙烯、高密度聚乙烯共混，复合材料具有良好的力学性能，可满足托盘的使用要求。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘，包括托盘本体，其特征在于：所述托盘本体由以下重量配比的材料共混后注塑而成，其中包括：聚丙烯90～100份，稻壳粉20～30份，高密度聚乙烯5～35份，纳米碳酸钙2～5份，相容剂4～7份，发泡剂0.5～2份，发泡助剂0.1～0.2份，色母粒3～8份，流动助剂0.5～1份。
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，或为碳酸氢钠；
所述助发泡剂为纳米氧化锌；
所述相容剂为钛酸酯偶联剂，或为MAH-g-PP；
所述流动助剂为硬脂酸甘油酯，或为聚乙烯蜡；
所述复合材料的发泡倍率为0.5～0.8g/cm3。
本发明为一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘的制备方法，通过以下技术方案实现：
1）按权利要求1所述的复合材料的重量配比，以聚丙烯、稻壳粉、纳米碳酸钙为原料，将稻壳粉在105℃下烘干24小时，得到干燥的原料待用；
2）聚丙烯/稻壳粉共混颗粒的制备：首先将稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂加入高混机中，搅拌均匀后备用；然后将聚丙烯、高密度聚乙烯、流动助剂在高混机中混合均匀后备用，将上述混合料在双螺杆挤出机中经过加热熔融、混炼、剪切、挤压，然后挤出造粒，其中所述聚丙烯、高密度聚乙烯、流动助剂共混物在挤出机的主喂料口加入，所述稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂共混物在挤出机的侧喂料口加入，挤出造粒过程中挤出机料筒的温度为175℃～205℃，将上述制备的共混颗粒料在与发泡剂、发泡助剂在高混机中搅拌10～20min至混合均匀；
3）注塑成型：将上述步骤中混合好的物料在注塑机中注塑成型，制得发泡复合托盘成品。
本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
1、本发明提出的聚丙烯/稻壳粉发泡复合托盘的制备方法，是将共混后的物料注塑成型，这种方法易实现自动化、能得到形状复杂的制品，大幅度地缩短了塑料材料制备和制品生产周期，节约了资源。
2、稻壳粉从侧喂料加入，从而使其与树脂混合更加均匀；且减少了其在挤出机内的时间，有效的防止了植物纤维的降解。
3、本发明通过加入高密度聚乙烯、碳酸钙来提高聚丙烯的熔体强度，未加有毒的交联剂，比较环保。
4、本发明的发泡聚丙烯/稻壳粉复合材料除具有木塑材料的成本低、易加工、环境友好和可持续性应用等优点，又具有质量轻、不易变形、弯曲强度大、制品表面更加光洁等优点，最终使得制品性价比更高。
5、植物纤维具有脆性大、与其它物质相容性差以及亲水性强的固有属性，会对产品造成不利的影响，因此用钛酸酯偶联剂或MAH-g-PP改善稻壳粉和纳米碳酸钙与聚丙烯之间界面相容性，与其他加工助剂发生协同作用，有利于发泡的进行。
6、本发明方法制备的产品性能好，可满足不同行业、不同环境条件下使用，扩大了木塑托盘的应用范围，同时整体美观、颜色鲜艳、可回收并重新利用。
具体实施方式
本发明包括托盘本体，所述托盘本体由以下重量配比的材料共混后注塑而成，其中包括：聚丙烯90～100份，稻壳粉20～30份，高密度聚乙烯5～35份，纳米碳酸钙2～5份，相容剂4～7份，发泡剂0.5～2份，发泡助剂0.1～0.2份，色母粒3～8份，流动助剂0.5～1份，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，或为碳酸氢钠，所述助发泡剂为纳米氧化锌，所述相容剂为钛酸酯偶联剂，或为MAH-g-PP，所述流动助剂为硬脂酸甘油酯，或为聚乙烯蜡，所述复合材料的发泡倍率为0.5～0.8g/cm3，接近木材的密度；
作为本发明的优选，重量配比如下：聚丙烯90～100份，稻壳粉22～27份，高密度聚乙烯10～27份，纳米碳酸钙2～4份，相容剂5～7份，发泡剂1～2份，发泡助剂0.1份，色母粒3～6份，流动助剂0.5～0.8份。
本发明的制备方法，包括如下工艺步骤：
1）按复合材料的重量配比，以聚丙烯、稻壳粉、纳米碳酸钙为原料，将稻壳粉在105℃下烘干24小时，得到干燥的原料待用；
2）聚丙烯/稻壳粉共混颗粒的制备：首先将稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂加入高混机中，搅拌均匀后备用；然后将聚丙烯、高密度聚乙烯、流动助剂在高混机中混合均匀后备用，将上述混合料在双螺杆挤出机中经过加热熔融、混炼、剪切、挤压，然后挤出造粒，其中所述聚丙烯、高密度聚乙烯、流动助剂共混物在挤出机的主喂料口加入，所述稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂共混物在挤出机的侧喂料口加入，挤出造粒过程中挤出机料筒的温度为175℃～205℃，将上述制备的共混颗粒料在与发泡剂、发泡助剂在高混机中搅拌10～20min至混合均匀；
3）注塑成型：将上述步骤中混合好的物料在注塑机中注塑成型，制得发泡复合托盘成品。
实施例1：
准备原材料：聚丙烯100份、高密度聚乙烯25份、80目稻壳粉20份、纳米碳酸钙2.5份、相容剂MAH-g-PP5份、色母粒4份、发泡剂偶氮二甲酰胺1.5份、发泡助剂纳米氧化锌0.1份、流动助剂硬脂酸甘油酯1份。
将稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂加入高混机中，搅拌均匀后备用；将聚丙烯、高密度聚乙烯、色母粒、流动助剂在高混机中混合均匀后备用，将上述混合料在双螺杆挤出机中经过加热熔融、混炼、剪切、挤压，然后挤出造粒，其中所述聚丙烯、高密度聚乙烯、色母粒、流动助剂共混物在挤出机的主喂料口加入，所述稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂共混物在挤出机的侧喂料口加入，挤出造粒过程中挤出机料筒的温度为175℃～205℃，将上述制备的共混颗粒料在与发泡剂、发泡助剂在高混机中搅拌10～20min至混合均匀。
挤出机从加料段开始到机头，各段温度设置为：
挤出机转速为170rmp；喂料速度为：80rmp。
挤出颗粒经注射后成形状复杂的托盘，产品主要性能如下：
实施例2：
准备原材料：聚丙烯100份、高密度聚乙烯15份、80目稻壳粉25份、纳米碳酸钙3份、相容剂钛酸酯偶联剂6份、色母粒4份、发泡剂碳酸氢钠1.5份、发泡助剂纳米氧化锌0.1份、流动助剂聚乙烯蜡1份。
将稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂加入高混机中，搅拌均匀后备用；将聚丙烯、高密度聚乙烯、色母粒、流动助剂在高混机中混合均匀后备用，将上述混合料在双螺杆挤出机中经过加热熔融、混炼、剪切、挤压，然后挤出造粒，其中所述聚丙烯、高密度聚乙烯、流动助剂等共混物在挤出机的主喂料口加入，所述稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂共混物在挤出机的侧喂料口加入，挤出造粒过程中挤出机料筒的温度为175℃～200℃，将上述制备的共混颗粒料在与发泡剂、发泡助剂在高混机中搅拌10～20min至混合均匀。
挤出机从加料段开始到机头，各段温度设置为：
挤出机转速为300rmp；喂料速度：90rmp。
挤出颗粒经注射后成形状复杂的托盘，产品主要性能如下：变形量≤1mm，对角线变化率≤0.1%，挠曲率≤1.5mm,静载6T，动载1.5T。
技术性能指标如下：密度0.6g/cm3、弯曲强度为36MPa、弯曲模量1350MPa、拉伸强度25MPa、断裂伸长率50%、缺口冲击强度为27KJ/m2。
实施例3：
准备原材料：聚丙烯100份、高密度聚乙烯10份、80目稻壳粉30份、纳米碳酸钙5份、相容剂钛酸酯偶联剂7份、色母粒4份、发泡剂碳酸氢钠1.6份、发泡助剂纳米氧化锌0.2份、流动助剂聚乙烯蜡1份。
将稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂加入高混机中，搅拌均匀后备用；将聚丙烯、高密度聚乙烯、色母粒、流动助剂在高混机中混合均匀后备用，将上述混合料在双螺杆挤出机中经过加热熔融、混炼、剪切、挤压，然后挤出造粒，其中所述聚丙烯、高密度聚乙烯、流动助剂等共混物在挤出机的主喂料口加入，所述稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂共混物在挤出机的侧喂料口加入，挤出造粒过程中挤出机料筒的温度为175℃～195℃，将上述制备的共混颗粒料在与发泡剂、发泡助剂在高混机中搅拌10～20min至混合均匀。
挤出机从加料段开始到机头，各段温度设置为：
挤出机转速为300rmp；喂料速度：90rmp。
挤出颗粒经注射后成形状复杂的托盘，产品主要性能如下：变形量≤1.5mm，对角线变化率≤0.3%，挠曲率≤2.0mm,静载2T，动载0.8T。
技术性能指标如下：密度0.6g/cm3、弯曲强度34MPa、弯曲模量1300MPa、拉伸强度23MPa、断裂伸长率70%、缺口冲击强度28KJ/m2。
综上所述，本发明达到了上述发明目标。

Claims (7)

1.一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘，包括托盘本体，其特征在于：所述托盘本体由以下重量配比的材料共混后注塑而成，其中：聚丙烯90～100份，稻壳粉20～30份，高密度聚乙烯5～35份，纳米碳酸钙2～5份，相容剂4～7份，发泡剂0.5～2份，发泡助剂0.1～0.2份，色母粒3～8份，流动助剂0.5～1份。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘，其特征在于：所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，或为碳酸氢钠。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘，其特征在于：所述发泡助剂为纳米氧化锌。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘，其特征在于：所述相容剂为钛酸酯偶联剂，或为MAH-g-PP。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘，其特征在于：所述流动助剂为硬脂酸甘油酯，或为聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘，其特征在于：所述复合材料的发泡倍率为0.5～0.8g/cm3。
7.如权利要求1所述的一种聚丙烯稻壳粉发泡复合托盘的制备方法，包括如下步骤：
1）按权利要求1所述的重量配比，以聚丙烯、稻壳粉、纳米碳酸钙为原料，将稻壳粉在105℃下烘干24小时，得到干燥的原料待用；
2）聚丙烯/稻壳粉共混颗粒的制备：首先将稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂加入高混机中，搅拌均匀后备用；然后将聚丙烯、高密度聚乙烯、流动助剂在高混机中混合均匀后备用，将上述混合料在双螺杆挤出机中经过加热熔融、混炼、剪切、挤压，然后挤出造粒，其中所述聚丙烯、高密度聚乙烯、流动助剂共混物在挤出机的主喂料口加入，所述稻壳粉、纳米碳酸钙、相容剂共混物在挤出机的侧喂料口加入，挤出造粒过程中挤出机料筒的温度为175℃～205℃，将上述制备的共混颗粒料再与发泡剂、发泡助剂在高混机中搅拌10～20min至混合均匀；
3）注塑成型：将上述步骤中混合好的物料在注塑机中注塑成型，制得发泡复合托盘成品。
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