CN104761818A - 一种利用秸秆制备聚丙烯基木塑复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用秸秆制备聚丙烯基木塑复合材料的方法。将秸秆浸泡在氢氧化钠水溶液中碱化处理后用蒸馏水洗涤，然后干燥处理，机械粉碎，制得秸秆粉；按以下质量比称取原料，聚丙烯:分散润滑剂:偶联剂:抗氧剂:秸秆粉=80~100:4~10:2~4:0.2~0.8:80~100；将聚丙烯在炼塑机上熔融塑化，然后依次加入抗氧剂、秸秆粉、分散润滑剂和偶联剂，薄通5~7次后出片，制得塑化片材；将塑化片材放在平板硫化机上压制，即制得聚丙烯基木塑复合材料。本发明方法操作简单，易于大规模推广应用，且通过各种加工助剂的加入，改善了聚丙烯基体树脂与木粉之间的相容性，从而提高了木塑复合材料的加工性能和相关力学性能。

Description

一种利用秸秆制备聚丙烯基木塑复合材料的方法
技术领域
本发明属于木塑复合材料制备技术领域，特别涉及一种利用秸秆制备聚丙烯基木塑复合材料的方法。
背景技术
木塑复合材料中含有木粉和塑料，因此复合材料兼具了木材和塑料的优点：①良好的加工性能。木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。②良好的强度性能。木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高，一般是木材的2~5倍。③具有耐水、耐腐性能，使用寿命长。木塑材料及其产品与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。使用寿命长，可达50年以上。④优良的可调整性能。通过助剂，塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。由于木塑复合材料有着如此之多的性能，就决定着它将被广泛使用。①建筑业。用木纤维复合材料做成的地板比目前中低度木质纤维板性能上优越的多，不胀缩、防水、表面美观。符合材料若用于多层共挤型材，内层采用回收料，外层采用新料，制成的制品各项力学性能可以与硬木产品相媲美。②汽车行业的应用。近年来，木塑板材以其合理的价位、优越的性能，在汽车装饰材料方面应用增多， 如汽车的门板、后放物箱、行李箱侧围、座椅板等。③其他行业。除了传统的产业外，复合材料的应用领域不断扩大，目前已经开始应用的如托盘、花盆、工具手柄、办公用品、攻速公路路牌、吸声板及音箱等工程组件。
秸秆是一种重要的农业废弃物，也是一种具有多用途的可再生的生物资源，其量巨大，粉碎后可做木塑复合材料的木粉。从生产原料的角度而言，木塑复合材料减缓和免除了塑料废弃物的公害污染，也免除了秸秆堆砌和焚烧给环境带来的污染。
随着塑料工业的发展，大量的废旧塑料成为垃圾，造成环境污染。现实生活中，废旧聚丙烯占有的比例较大，而且回收容易，价格较低。因此其成为木塑复合材料的一种塑料原料。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用秸秆制备聚丙烯基木塑复合材料的方法。
具体步骤为：
(1) 将秸秆浸泡在质量百分比浓度为15~25%的氢氧化钠水溶液中碱化处理3~4小时，碱化温度为30~40℃，制得碱化处理秸秆。
(2) 将步骤(1)制得的碱化处理秸秆用蒸馏水洗涤4~5次，除去秸秆上的碱及其他杂质，然后干燥处理，经机械粉碎，制得长径比为3~4:1，粒径为70~90目的秸秆粉。
(3) 按照以下质量比称取原料，聚丙烯:分散润滑剂:偶联剂:抗氧剂:步骤(2)制得的秸秆粉=80~100:4~10:2~4:0.2~0.8:80~100。
(4) 将步骤(3)称取的聚丙烯在170~180℃的炼塑机上熔融塑化，然后依次加入步骤(3)称取的抗氧剂、秸秆粉、分散润滑剂和偶联剂，薄通5~7次后出片，制得塑化片材。
(5) 对平板硫化机进行加热，设置上模板的温度为170~180℃，下模板的温度为170~180℃，待温度上升至设置的温度，恒温10分钟，然后将步骤(4)制得的塑化片材放在平板硫化机上预热4分钟，加压9~11Mpa模压4分钟，再置于常温平板硫化机上加压9~11Mpa冷压5分钟，即制得聚丙烯基木塑复合材料。
所述分散润滑剂含芳香族碳氢化合物、改性烷基酚醛树脂及脂肪醇和脂肪酸酯的混合物。
所述偶联剂为异氰酸酯和马来酸酐中的一种或两种。
所述抗氧剂为双十二碳醇酯。
本发明方法操作简单，易于大规模推广应用，且通过各种加工助剂的加入，改善了聚丙烯基体树脂与木粉之间的相容性，从而提高了木塑复合材料的加工性能和相关力学性能。
具体实施方式
实施例：
(1) 将秸秆浸泡在质量百分比浓度为20%的氢氧化钠水溶液中碱化处理3.5小时，碱化温度为35℃，制得碱化处理秸秆。
(2) 将步骤(1)制得的碱化处理秸秆用蒸馏水洗涤5次，除去秸秆上的碱及其他杂质，然后干燥处理，经机械粉碎，制得长径比为3:1，粒径为80目的秸秆粉。
(3) 按照以下质量比称取原料，聚丙烯:分散润滑剂:偶联剂:抗氧剂:步骤(2)制得的秸秆粉=90:8:3:0.6:90。
(4) 将步骤(3)称取的聚丙烯在175℃的炼塑机上熔融塑化，然后依次加入步骤(3)称取的抗氧剂、秸秆粉、分散润滑剂和偶联剂，薄通6次后出片，制得塑化片材。
(5) 对平板硫化机进行加热，设置上模板的温度为175℃，下模板的温度为175℃，待温度上升至设置的温度，恒温10分钟，然后将步骤(4)制得的塑化片材放在平板硫化机上预热4分钟，加压10Mpa模压4分钟，再置于常温平板硫化机上加压10Mpa冷压5分钟，即制得聚丙烯基木塑复合材料。
所述分散润滑剂含3质量份芳香族碳氢化合物S-105、3质量份改性烷基酚醛树脂TKM-M80及2质量份脂肪醇和脂肪酸酯的混合物Deoflow A。
所述偶联剂为1.5质量份异氰酸酯和1.5质量份马来酸酐的混合物。
所述抗氧剂为双十二碳醇酯。
本实施例制得的聚丙烯基木塑复合材料的弯曲强度为48.234MPa，弯曲模量为4.631GPa，冲击强度为18.021 KJ/m2，拉伸强度为21.105 MPa，最大转矩为21.97N·m，平衡转矩为4.44N·m，表现出较为优异的力学性能和加工性能。

Claims (1)

1.一种利用秸秆制备聚丙烯基木塑复合材料的方法，其特征在于具体步骤为：
(1) 将秸秆浸泡在质量百分比浓度为15~25%的氢氧化钠水溶液中碱化处理3~4小时，碱化温度为30~40℃，制得碱化处理秸秆；
(2) 将步骤(1)制得的碱化处理秸秆用蒸馏水洗涤4~5次，除去秸秆上的碱及其他杂质，然后干燥处理，经机械粉碎，制得长径比为3~4:1，粒径为70~90目的秸秆粉；
(3) 按照以下质量比称取原料，聚丙烯:分散润滑剂:偶联剂:抗氧剂:步骤(2)制得的秸秆粉=80~100:4~10:2~4:0.2~0.8:80~100；
(4) 将步骤(3)称取的聚丙烯在170~180℃的炼塑机上熔融塑化，然后依次加入步骤(3)称取的抗氧剂、秸秆粉、分散润滑剂和偶联剂，薄通5~7次后出片，制得塑化片材；
(5) 对平板硫化机进行加热，设置上模板的温度为170~180℃，下模板的温度为170~180℃，待温度上升至设置的温度，恒温10分钟，然后将步骤(4)制得的塑化片材放在平板硫化机上预热4分钟，加压9~11Mpa模压4分钟，再置于常温平板硫化机上加压9~11Mpa冷压5分钟，即制得聚丙烯基木塑复合材料；
所述分散润滑剂含芳香族碳氢化合物、改性烷基酚醛树脂及脂肪醇和脂肪酸酯的混合物；
所述偶联剂为异氰酸酯和马来酸酐中的一种或两种；
所述抗氧剂为双十二碳醇酯。
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