CN104130515A - 一种山核桃壳生态木复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑木复合材料，提供一种山核桃壳生态木复合材料及其制备方法。本发明由包括以下重量份配比的组分制得：热塑性高分子树脂50-60份；山核桃壳粉40-50份或山核桃壳粉30-40份、木粉10-20份；轻质碳酸钙8-10份；相容剂10-14份；热稳定剂2-4份；润滑剂2-4份；增塑剂2-3份；抗氧化剂及紫外线稳定剂1-3份。本发明方法采用原料深加工及挤压成形等综合工艺，利用野生山核桃深加工的废弃物和废弃塑料资源，本发明复合材料除具有一般塑木兼有的木材和塑料的双重特性外，其机械性能更好，更坚硬、持久、耐磨、耐候，简单、方便，制造成本低廉，可回收再生、节约能源、保护环境。

Description

一种山核桃壳生态木复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚合物基木塑复合材料及其制备方法，特别是一种山核桃壳生态木复合材料及其制备方法。

背景技术

世界人均年消耗木材0.58立方米，而我国只有0.29立方米，我国每年对林木及其制品的需求折合资源蓄积量为3亿立方米以上，而现有森林资源的年合理供给量仅占需求量的60％左右。另一方面，在未来5-10年，全国人口年均净增1100万左右，经济增速每年7％以上，这对本来就已经很贫乏的木材供应，提出了更高的要求。世界木材紧缺，澳大利亚、美国的自给率为90％；我国的自给率35％，日本自给率不足20％，木材进口额居世界前三位的是美国、中国和日本。国内木材需求量已达到3-3.3亿多立方米，我国更急需木材的代用品。

事实证明，作为木材的代用品，唯塑木莫属。而目前我国塑木实际产量生产能力只为几十万吨左右。因此，急需发展和扩大塑木复合材料产业，特别是研究开发生态木复合材料产业。

塑木，又称木塑，生态木，是利用塑料和木粉，竹粉，稻壳，秸秆等植物纤维，经过挤压、注塑、模压等特殊工艺生产出的新型环保材料。木塑克服了传统木材易吸水，发霉，开裂的缺点，具备塑料防水、防霉，不开裂等优点，其热胀冷缩性更是优于塑料本身，但现有的塑木复合材料普遍使用木粉、刨花、锯末，植物纤维为粉碎处理过的稻杆、花生壳、椰子壳、甘蔗、亚麻、泽麻、黄麻、大麻等，原料来源不甚广泛；基本上还没有使用山核桃壳为主要原料。

目前，已公开一种基于核桃壳粉的阻燃木塑复合材料及其生产方法(专利申请号：201210319295.X)，该公开材料中仅涉及核桃种植加工余下物的利用，也未提供针对山核桃壳原料的复合材料及生产方法。

山核桃基本作为干果销售，其果壳难以回收利用，而现在许多野生山核桃被深加工利用，仅我国某公司每年即可加工利用山核桃近千吨。山核桃可食部分少，果壳多，所产生大量集中的山核桃壳被丢弃或焚烧，造成资源的极大浪费，并且严重污染了环境。因此，加强对山核桃壳的综合利用，避免山核桃壳资源的浪费，不仅可以有效地处理固体废弃物，减少环境污染，而且能够利用废弃资源材料、带动农副产品深加工、为工业和生活提供价廉物美的新型低碳、环保材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，利用野生山核桃深加工的废弃物和废弃塑料资源，提供一种应用广泛、附加值高的新型低碳、环保的山核桃壳生态木复合材料及生产方法。

本发明提供的一种山核桃壳生态木复合材料，包括山核桃壳粉、热塑性高分子树脂和助剂，其中助剂由轻质碳酸钙、相容剂、热稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧化剂及紫外线稳定剂组成；各组分的重量比为，热塑性高分子树脂为50-60份；山核桃壳粉为40-50份或山核桃壳粉为30-40份、木粉10-20份；轻质碳酸钙为8-10份；相容剂为10-14份；热稳定剂为2-4份；润滑剂为2-4份；增塑剂为2-3份；抗氧化剂及紫外线稳定剂为1-3份。

本发明山核桃壳生态木复合材料，其中山核桃壳粉的水份含量小于3.5％，粉碎细度为80-120目和经过表面化学改性处理。(不添加或部分添加木粉)使产品兼有木材的特性。

本发明山核桃壳生态木复合材料，其中热塑性高分子树脂为聚氯乙烯或聚乙烯或聚丙烯的一种或几种的混合物。

本发明山核桃壳生态木复合材料，其中轻质碳酸钙(滑石粉)包覆山核桃壳粉，可以减少挤出成型过程的内阻力，达到改善加工工艺、提高材料性能的效果、降低了粘度和能耗，提高了材料的力学和耐侯、耐热性能。

本发明山核桃壳生态木复合材料，其中相容剂为马来酸酐或马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯。能使塑料与山核桃壳粉表面之间产生强的界面结合，同时能降低山核桃壳粉的吸水性，提高山核桃壳粉与塑料的相容性及分散性，所以山核桃壳粉生态木复合材料的力学性能明显提高。

本发明山核桃壳生态木复合材料，其中热稳定剂为月桂酸马来酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡或二月桂酸二辛基锡或二烷基马来酸二丁基锡或二碱式邻苯二甲酸铅或二碱式磷酸铅或硬脂酸铅中的一种或几种混合物。防止加工过程中聚合物降解。

本发明山核桃壳生态木复合材料，其中增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。可以使高分子制品的塑性增加，改进其柔性、延伸性和加工性。

本发明山核桃壳生态木复合材料，其中润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡、聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡的一种或几种的混合物。改善熔体的流动性，提高生产速度，产品表面质量，产品的加工性能及力学性能。

本发明山核桃壳生态木复合材料，其中抗氧化剂及紫外线稳定剂为阻胺光稳定剂、纳米氧化锌等，防止产品老化及紫外光对聚合物的伤害。

本发明提供的一种山核桃壳生态木复合材料的制备方法，包括如下步骤：

A.原料加工工序，将山核桃原料脱壳，并对分离核桃仁、核桃粕的山核桃壳进行粉碎、筛分并干燥，使山核桃壳粉的水份含量小于3.5％，粉碎细度为80-120目；对制成的山核桃粉进行表面处理；该表面处理为用酒精溶解表面改性剂，浓度为5-8％，并在温度为40-60℃，转速为150-300转每分钟，把表面改性剂酒精溶液加入核桃壳粉中分散30分钟以上；

B.混合工序，按前述要求配料重量比将热塑性高分子树脂、山核桃壳粉或添加的部分粉碎细度为100-120目的木粉、滑石粉或轻质碳酸钙于高速热混机中混至110℃，加木塑润滑剂PA-02和马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯混到150-165℃，泠却后转入塑炼工序；

C.塑炼工序，将混合料用平行双螺杆挤出造粒机挤出造粒，加工温度为160-220℃；对粒料采用塑木挤出生产线进行挤出成形，加工温度为175-210℃。

发明的有益效果

本发明提供的山核桃壳生态木复合材料是利用山核桃深加工的废弃物和废弃塑料资源，经混炼加工制成，可用做新型环保装饰材料、建筑材料。该材料的特性集木材和塑料的优点于一体，可用于家居、汽车、舰船装饰，户外景观美化、在工业包装、化工海洋防腐等领域替代木材、钢材和树脂，有着独特和广泛的用途。

本发明核桃壳生态木复合材料与其它塑木一样是木材的首选替代品，且与木制品相比较有很大性能优势：

1.产品具有与原木相同的加工性能，可钉、可钻、可刨、可粘、表面光滑细腻，无需砂光和油漆、若想涂漆，其油漆附着性好，亦可根据个人喜好上漆。

2.产品摒弃了木材自然的缺陷、如龟裂、翘曲、色差等、因此无需定时保养。

3.产品弯曲特性强，适合用于室装各种刨花板条与装饰材料等。

4.产品独特技术能够应付多种规格、尺寸、形状、厚度等的需求，这也包括提供多种设计，颜色及木纹的制成品，无需打磨、上漆，降低后期费用加工成本，给顾客更多的选择。

5.产品具有防火、防水、抗腐蚀、耐潮湿、不被虫蛀、不长真菌、耐酸碱、无毒害、无污染等优良性能。

6.产品使用寿命长，可重复使用多次，平均比木材使用时间长五倍以上，使用成本是木材的1/2～1/3，性价比有很大优势。可热成型，二次加工，强度高，节能源。

7.产品质坚、量轻、保温、表面光滑平整，不含甲醛及其他有害物质、无毒害、无污染。

8.有热塑性塑料的易成形性，又有类似木材的二次加工性，可以根据需要制作成形状十分复杂的各种塑木型材，代替木材应用于各个领域。

本发明山核桃壳生态木复合材料除具有一般塑木兼有的木材和塑料的双重特性外，其机械性能更好，更坚硬、持久、耐磨、耐候等优点，简单、方便，制造成本低廉，可回收再生、节约能源、保护环境。

具体实施例

下面结合附图详细说明本发明的实施例

图1为山核桃壳生态木复合材料的制备流程图

参见附图

实施例1，实施例2，实施例3见表一

A.原料加工工序，将山核桃原料脱壳，并对分离核桃仁、核桃粕的山核桃壳进行粉碎、筛分并干燥，使山核桃壳粉的水份含量小于3.5％，粉碎细度为80-120目；对制成的山核桃粉进行表面处理；该表面处理为用酒精溶解表面改性剂，浓度为5-8％，并在温度为40-60℃，转速为150-300转/每分钟，把表面改性剂酒精溶液加入山核桃壳粉中分散30分钟以上；

B.混合工序：将高密度聚乙烯、聚丙烯(或回收料)、山核桃壳粉或添加的部分木粉(粉碎至100-120目)、滑石粉或轻质碳酸钙(1000目)于高速热混机中混至110℃后，加木塑润滑剂PA-02和马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯混到150-165℃左右放入泠缸泠却到30℃后转入造粒工序。

C.塑炼工序：

1)造粒：混合料于平行双螺杆的挤出造粒机中造粒，模头到下料的温度顺序为(160-170℃)→(165--175℃)→(175-185℃)→(190-200℃)→(200-220℃度)，得到粒料。

2)挤出成型：采用塑木挤出生产线，包括电控柜、挤出机、模具、冷却平台、切割机、放料架等部分。螺杆下料段175-185℃→中段180-200℃→靠喷嘴段195-210℃。制得山核桃壳生态木复合材料型材，其抗弯强度，压缩强度等机械性能可参见表二。

表一

山核桃壳生态木复合材料实施例  (原辅材料组成(重量份数)

名称	实施例1	实施例2	实施例3
				回收高密度聚乙烯	60	60	60
山核桃壳粉	50	40	30
				木粉		10	20
轻质碳酸钙	10	10	10
				马来酸酐接枝聚乙烯	12	12	12
PA-02	3	3	3
				二月桂酸二丁基锡	2.5	2.5	2.5
邻苯二甲酸二丁酯	2.5	2.5	2.5
				抗氧剂+uv剂	2	2	2

表二

山核桃壳生态木复合材料的机械性能测试结果

Claims (9)

1.一种山核桃壳生态木复合材料，其特征在于，包括山核桃壳粉、热塑性高分子树脂和助剂，其中助剂由轻质碳酸钙、相容剂、热稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧化剂及紫外线稳定剂组成；各组分的重量比为，热塑性高分子树脂为50-60份；山核桃壳粉为40-50份或山核桃壳粉为30-40份、木粉10-20份；轻质碳酸钙为8-10份；相容剂为10-14份；热稳定剂为2-4份；润滑剂为2-4份；增塑剂为2-3份；抗氧化剂及紫外线稳定剂为1-3份。

2.根据权利要求1所述的山核桃壳生态木复合材料，其特征在于，山核桃壳粉的水份含量小于3.5％，粉碎细度为80-120目和经过表面化学改性处理。

3.根据权利要求1所述的山核桃壳生态木复合材料，其特征在于，热塑性高分子树脂为聚氯乙烯或聚乙烯或聚丙烯的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的山核桃壳生态木复合材料，其特征在于，相容剂为马来酸酐或马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯。

5.根据权利要求1所述的山核桃壳生态木复合材料，其特征在于，热稳定剂为月桂酸马来酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡或二月桂酸二辛基锡或二烷基马来酸二丁基锡或二碱式邻苯二甲酸铅或二碱式磷酸铅或硬脂酸铅中的一种或几种混合物。。

6.根据权利要求1所述的山核桃壳生态木复合材料，其特征在于，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

7.根据权利要求1所述的山核桃壳生态木复合材料，其特征在于，润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡、聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的山核桃壳生态木复合材料，其特征在于，抗氧化剂及紫外线稳定剂为阻胺光稳定剂、纳米氧化锌。

9.权利要求1至8任一项权利要求所述山核桃壳生态木复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.原料加工工序，将山核桃原料脱壳，并对分离核桃仁、核桃粕的山核桃壳进行粉碎、筛分并干燥，使山核桃壳粉的水份含量小于3.5％，粉碎细度为80-120目；对制成的山核桃粉进行表面处理；该表面处理为用酒精溶解表面改性剂，浓度为5-8％，并在温度为40-60℃，转速为150-300转/每分钟，把表面改性剂酒精溶液加入山核桃壳粉中分散30分钟以上；

B.混合工序，按前述权力要求配料重量比将热塑性高分子树脂、山核桃壳粉或添加的部分粉碎细度为100-120目的木粉、滑石粉或轻质碳酸钙于高速热混机中混至110℃，加木塑润滑剂和马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯混到150-165℃，泠却后转入塑炼工序；

C.塑炼工序，将混合料用平行双螺杆挤出造粒机挤出造粒，加工温度为160-220℃；对粒料采用塑木挤出生产线进行挤出成形，加工温度为175-210℃。