CN105086483A - 一种低成本木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本木塑复合材料及其制备方法，包括以下重量份的组份：玉米秸秆40-60份、剑麻渣25-40份、废弃塑料35-50份、聚氯乙烯15-20、芳纶纤维3-5份、棉纤维5-7份、硬脂酸钙6-9份、抗氧化剂2-3份、光稳定剂2-4份和氢氧化镁阻燃剂3-5份。制备方法包括改性预处理、高速混料、热压成型、冷却定型工艺步骤。本发明综合利用了玉米秸秆、剑麻渣和废弃塑料作为主要原料，不仅降低了成本，还解决了废弃物的环境污染问题。得到的木塑复合材料抗压强度较高、耐磨性较强等优点，本发明还具有加工工艺简单、加工时间短、成本低等优点，适用于工业化生产。

Description

一种低成本木塑复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工材料技术领域，尤其是一种低成本木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

地球上现存的不可再生资源的储量是非常有限的，随着塑料工业的快速发展，由塑料制品造成的“白色污染”对人类的生产和生活环境带来了极大的危害。为了解决原料短缺和环境问题，人们逐渐把眼光转移到地球上的可再生资源上。植物纤维材料是一种天然高分子材料，是一种取之不尽、用之不竭的资源。植物纤维用于复合材料的潜在优势越来越引起人们的注意，它价格低廉，密度小，具有较高的弹性模量，与无机纤维相近，而它的生物降解性和可再生性是最突出的优点。

木塑复合材料是是将植物纤维与塑料进行共混挤出得到的一类复合材料，木塑复合材料具有密比性能高、价格低廉、可以解决由于废旧塑料无法回收对环境造成污染的问题，并使纤维废弃资源得到充分利用等优点的木塑复合材料。目前木塑复合材料已经应用于地板、墙板、建筑模板等领域。我国研究的木塑复合材料主要是利用木纤维与热固性塑料进行共混的复合材料，然而随着城市化和工业化的发展，人类的森林资源越来越少，木材资源越来越珍贵，为了适应环保的要求，近些年来出现了一些利用废弃纤维如秸秆、稻草、玉米杆等废弃纤维制备木塑复合材料。然而，由于热塑性塑料与植物纤维相容性差，界面相互作用力弱，从而导致其力学强度相对较低、容易老化、成本高、使用寿命短等缺点。

发明内容

本发明将针对当前木塑复合材料存在上述问题，提供一种利用玉米秸秆、剑麻渣及废弃塑料为主要原料制备一种低成本、高强度的木塑复合材料。本发明不仅实现了固体废弃物的资源综合利用，还降低了木塑复合材料的生产成本，制备得到的木塑复合材料抗压强度高、耐磨性强、热稳定性好等优点。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种低成本木塑复合材料，包括以下重量份数的原料：

玉米秸秆40-60份、剑麻渣25-40份、废弃塑料35-50份、聚氯乙烯15-20、芳纶纤维3-5份、棉纤维5-7份、硬脂酸钙6-9份、抗氧化剂2-3份、光稳定剂2-4份和氢氧化镁阻燃剂3-5份。

以上所述抗氧化剂为1010抗氧化剂，光稳定剂为788光稳定剂。

以上所述玉米秸秆和剑麻渣的含水量均为12-15%，粒径的目数为30-50目。

一种低成本木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）改性预处理：将40-60份玉米秸秆、25-40份剑麻渣和6-9份硬脂酸钙加入球磨机，在转速为120-150r/min下搅拌12-18min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为150-250

r/min下搅拌5-8min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为170-185℃、压力为5-8Mpa下热压定型100-150S，即可得到成型木塑复合材料；

（4）冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为：

（1）本发明以玉米秸秆和剑麻渣为主要原料，综合利用了废弃物，减少了环境污染，实现了资源的可持续发展，降低了生产成本，增加了农民的收入；同时剑麻渣为长纤维，可以作为玉米秸秆的增强体。

（2）将废弃塑料和聚氯乙烯两者结合使用，不仅解决了“白色污染”问题和克服了生产成本高的问题，还降低了生产成本。

（3）加入芳纶纤维和棉纤维作为原料，克服了矿物纤维、晶须高成本增强体的问题，同时可以改善木塑材料的力学性能和耐热性。

（4）加入抗氧化剂、光稳定剂和阻燃剂，提高了木塑复合材料的抗氧化性能、稳定性和阻燃性，从而延长了木塑复合材料的使用寿命和能长期保持很好的外观。

（5）发明还具有加工工艺简单、加工时间短、成本低等优点，适用于工业化生产。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。

实施例1

一种低成本木塑复合材料，包括以下重量份数的原料：

玉米秸秆40kg、剑麻渣30kg、废弃塑料35kg、聚氯乙烯15kg、芳纶纤维3kg、棉纤维5kg、硬脂酸钙6kg、1010抗氧化剂2kg、788光稳定剂2kg和氢氧化镁阻燃剂3kg。

所述玉米秸秆和剑麻渣的含水量均为12%，粒径的目数为30目。

制备方法：

（1）改性预处理：将40kg玉米秸秆、30kg剑麻渣和6kg硬脂酸钙加入球磨机，在转速为120r/min下搅拌18min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为150

r/min下搅拌8min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为170℃、压力为8Mpa下热压定型150S，即可得到成型木塑复合材料；

（4）冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。

实施例2

一种低成本木塑复合材料，包括以下重量份数的原料：

玉米秸秆45kg、剑麻渣25kg、废弃塑料40kg、聚氯乙烯20kg、芳纶纤维4kg、棉纤维5kg、硬脂酸钙8kg、1010抗氧化剂3kg、788光稳定剂3kg和氢氧化镁阻燃剂4kg。

所述玉米秸秆和剑麻渣的含水量均为12%，粒径的目数为30目。

制备方法：

（1）改性预处理：将45kg玉米秸秆、25kg剑麻渣和8kg硬脂酸钙加入球磨机，在转速为150r/min下搅拌15min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为200r/min下搅拌8min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为175℃、压力为7Mpa下热压定型120S，即可得到成型木塑复合材料；

（4）冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。

实施例3

一种低成本木塑复合材料，包括以下重量份数的原料：

玉米秸秆50kg、剑麻渣30kg、废弃塑料45kg、聚氯乙烯20kg、芳纶纤维5kg、棉纤维7kg、硬脂酸钙9kg、1010抗氧化剂3kg、788光稳定剂4kg和氢氧化镁阻燃剂4kg。

所述玉米秸秆和剑麻渣的含水量均为10%，粒径的目数为50目。

制备方法：

（1）改性预处理：将50kg玉米秸秆、30kg剑麻渣和9kg硬脂酸钙加入球磨机，在转速为120r/min下搅拌18min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为250r/min下搅拌5min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为180℃、压力为7Mpa下热压定型120S，即可得到成型木塑复合材料；

（4）冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。

实施例4

一种低成本木塑复合材料，包括以下重量份数的原料：

玉米秸秆60kg、剑麻渣40kg、废弃塑料50kg、聚氯乙烯20kg、芳纶纤维5kg、棉纤维7kg、硬脂酸钙9kg、1010抗氧化剂3kg、788光稳定剂4kg和氢氧化镁阻燃剂5kg。

所述玉米秸秆和剑麻渣的含水量均为10%，粒径的目数为50目。

制备方法：

（1）改性预处理：将60kg玉米秸秆、40kg剑麻渣和9kg硬脂酸钙加入球磨机，在转速为150r/min下搅拌12min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为250r/min下搅拌5min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为185℃、压力为6Mpa下热压定型100S，即可得到成型木塑复合材料；

（4）冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。

表1.本发明木塑复合材料的物理性能

	抗拉强度（MPa）	弯曲模量（MPa）	缺口冲击强度（J/m2）	热变形温度（℃）
					实施例1	18.89	1679	8.45	124.26
实施例2	21.45	1852	9.04	131.88
					实施例3	23.98	1798	9.56	138.49
实施例4	20.07	1643	8.91	129.11

Claims (4)

1.一种低成本木塑复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

玉米秸秆40-60份、剑麻渣25-40份、废弃塑料35-50份、聚氯乙烯15-20、芳纶纤维3-5份、棉纤维5-7份、硬脂酸钙6-9份、抗氧化剂2-3份、光稳定剂2-4份和氢氧化镁阻燃剂3-5份。

2.根据权利要求1所述一种低成本木塑复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂为1010抗氧化剂，光稳定剂为788光稳定剂。

3.根据权利要求1所述一种低成本木塑复合材料，其特征在于：所述玉米秸秆和剑麻渣的含水量均为12-15%，粒径的目数为30-50目。

4.一种如权利要求1-3任一项所述低成本木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）改性预处理：将40-60份玉米秸秆、25-40份剑麻渣和6-9份硬脂酸钙加入球磨机，在转速为120-150r/min下搅拌12-18min，得到改性纤维；

（2）高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为150-250

r/min下搅拌5-8min，得到混合物料；

（3）热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为170-185℃、压力为5-8Mpa下热压定型100-150S，即可得到成型木塑复合材料；

（4）冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。