CN105348664A - 一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，包括：将稻壳粉干燥并破碎，加入氢氧化钠溶液中浸泡，加入硅烷偶联剂和十二烷基苯磺酸钠得到改性稻壳粉；将废旧聚苯乙烯泡沫塑料粉碎得到预处理聚苯乙烯；将改性稻壳粉、滑石粉、纳米碳酸钙、纳米氢氧化铝、纳米硼酸锌、偶联剂、发泡剂、硬脂酸镧和过氧化苯甲酰加入预处理聚苯乙烯中混合，加热至125-135℃，保温3-5min，在室温下放置后得到预热材料；将预热材料与羧基化聚乙烯、聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中热压成型。本发明提出的稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，工艺简单，得到的制品阻燃性、抗冲击性能好且环境友好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及木塑复合材料技术领域，尤其涉及一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法。
背景技术
木塑复合材料兼具了木材和塑料的优点，加工性能好，力学强度高，同时具有耐水、耐腐蚀的特点，已被广泛应用于建筑行业、汽车行业等领域，但是其阻燃性不是很好，需要进行改性。
稻壳粉来源广泛，是一种节能环保生物质原料，可作为木塑复合材料的木粉，但是目前用于制备木塑复合材料的研究不是很多，且性能不是很理想。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其工艺简单，易于操作，对设备要求低，得到的复合材料阻燃性能优异，抗冲击性好，环境友好且使用寿命长。
本发明提出的一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将10-15份稻壳粉在90-100℃下干燥2-3h，并破碎至粒径小于1cm，然后加入20-35份质量分数为5-10％的氢氧化钠溶液中，在30-40℃下浸泡20-50min，然后加入2-5份硅烷偶联剂和1-5份十二烷基苯磺酸钠，搅拌50-100min，洗涤并干燥后得到改性稻壳粉；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将10-30份改性稻壳粉、10-25份滑石粉、1-5份纳米碳酸钙、3-10份纳米氢氧化铝、2-10份纳米硼酸锌、1-3份偶联剂、0.1-1份发泡剂、0.1-0.5份硬脂酸镧和0.2-1份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至125-135℃，保温3-5min，然后在室温下放置10-15h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为200-300kPa；
S4、按重量将100份预热材料与3-10份羧基化聚乙烯、2-10份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为120-140℃，热压成型的压力为200-500kPa，热压成型的时间为20-50min。
优选地，在S1中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A-151、乙烯基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570中的一种或者多种的混合物。
优选地，在S3中，改性稻壳粉、滑石粉、纳米碳酸钙、纳米氢氧化铝、纳米硼酸锌、预处理聚苯乙烯的重量比为18-26：16-24：2.5-4：5-9：6-9：100。
优选地，在S3中，按重量份将25份改性稻壳粉、20份滑石粉、3.8份纳米碳酸钙、7份纳米氢氧化铝、8份纳米硼酸锌、2.6份偶联剂、0.8份发泡剂、0.35份硬脂酸镧和0.7份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至130℃，保温4min，然后在室温下放置12.5h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为280kPa。
优选地，在S3中，所述纳米碳酸钙的平均粒径为20-50nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为30-60nm；所述纳米硼酸锌的平均粒径为40-70nm。
优选地，在S4中，预热材料、羧基化聚乙烯、聚碳酸酯的重量比为100：6-9：5-8。
优选地，在S4中，热压成型的温度为128-135℃，热压成型的压力为350-400kPa，热压成型的时间为35-40min。
优选地，在S4中，按重量将100份预热材料与8.5份羧基化聚乙烯、7份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为130℃，热压成型的压力为380kPa，热压成型的时间为38min。
本发明中，首先将稻壳粉进行了预处理，得到改性稻壳粉，从而改变了稻壳粉的表面性质，将改性稻壳粉加入体系中，在体系中分散性好，与聚苯乙烯的界面结合力强，与滑石粉、纳米碳酸钙、纳米氢氧化铝、纳米硼酸锌和硬脂酸镧配合后，有效提高了复合材料的交联密度，改善了复合材料的冲击韧性、强度、阻燃性和耐老化性；在热压成型之前，将预处理聚苯乙烯进行了饱和蒸汽加热处理，通过控制饱和蒸汽加热处理的工艺参数，使预处理聚苯乙烯熔融完全，与其他物料的混合性好，进一步改善了其他物料在聚苯乙烯中的分散性；加入了聚碳酸酯和羧基化聚乙烯对其进行了改性，其中聚碳酸酯和聚苯乙烯分子中都含有苯环，两者的相容性好，在受外力时其相界面应力分布均匀连续，在体系中能产生纹银和剪切带，与羧基化聚乙烯配合后，提高了复合材料的热稳定性和强度，同时改善了聚苯乙烯冲击强度低的缺陷。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将10份稻壳粉在100℃下干燥2h，并破碎至粒径小于1cm，然后加入35份质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，在40℃下浸泡20min，然后加入5份硅烷偶联剂和1份十二烷基苯磺酸钠，搅拌100min，洗涤并干燥后得到改性稻壳粉；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将10份改性稻壳粉、25份滑石粉、1份纳米碳酸钙、10份纳米氢氧化铝、2份纳米硼酸锌、3份偶联剂、0.1份发泡剂、0.5份硬脂酸镧和1份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至125℃，保温5min，然后在室温下放置10h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为300kPa；
S4、按重量将100份预热材料与3份羧基化聚乙烯、10份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为120℃，热压成型的压力为500kPa，热压成型的时间为20min。
实施例2
本发明提出的一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将15份稻壳粉在90℃下干燥3h，并破碎至粒径小于1cm，然后加入20份质量分数为10％的氢氧化钠溶液中，在30℃下浸泡50min，然后加入2份硅烷偶联剂和5份十二烷基苯磺酸钠，搅拌50min，洗涤并干燥后得到改性稻壳粉；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将30份改性稻壳粉、10份滑石粉、5份纳米碳酸钙、3份纳米氢氧化铝、10份纳米硼酸锌、1份偶联剂、1份发泡剂、0.1份硬脂酸镧和0.2份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至135℃，保温3min，然后在室温下放置15h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为200kPa；
S4、按重量将100份预热材料与10份羧基化聚乙烯、2份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为140℃，热压成型的压力为200kPa，热压成型的时间为50min。
实施例3
本发明提出的一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将12份稻壳粉在98℃下干燥2.2h，并破碎至粒径小于1cm，然后加入30份质量分数为6％的氢氧化钠溶液中，在38℃下浸泡30min，然后加入1份硅烷偶联剂A-151、1份乙烯基三甲氧基硅烷、0.5份硅烷偶联剂KH-550、0.5份硅烷偶联剂KH-560、1.2份硅烷偶联剂KH-570和2.6份十二烷基苯磺酸钠，搅拌80min，洗涤并干燥后得到改性稻壳粉；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将18份改性稻壳粉、24份滑石粉、2.5份纳米碳酸钙、9份纳米氢氧化铝、6份纳米硼酸锌、1.8份偶联剂、0.8份发泡剂、0.28份硬脂酸镧和0.7份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至128℃，保温4.2min，然后在室温下放置12h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为280kPa；其中，所述纳米碳酸钙的平均粒径为30nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为50nm；所述纳米硼酸锌的平均粒径为60nm；
S4、按重量将100份预热材料与9份羧基化聚乙烯、5份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为135℃，热压成型的压力为350kPa，热压成型的时间为50min。
实施例4
本发明提出的一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将13.5份稻壳粉在96℃下干燥2.8h，并破碎至粒径小于1cm，然后加入28份质量分数为8.6％的氢氧化钠溶液中，在34℃下浸泡40min，然后加入2.5份乙烯基三甲氧基硅烷、1.5份硅烷偶联剂KH-550和4份十二烷基苯磺酸钠，搅拌70min，洗涤并干燥后得到改性稻壳粉；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将26份改性稻壳粉、16份滑石粉、4份纳米碳酸钙、5份纳米氢氧化铝、9份纳米硼酸锌、2.3份偶联剂、0.5份发泡剂、0.45份硬脂酸镧和0.5份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至133℃，保温3.8min，然后在室温下放置13.8h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为220kPa；其中，所述纳米碳酸钙的平均粒径为50nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为60nm；所述纳米硼酸锌的平均粒径为40nm；
S4、按重量将100份预热材料与6份羧基化聚乙烯、8份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为128℃，热压成型的压力为400kPa，热压成型的时间为35min。
实施例5
本发明提出的一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将13.5份稻壳粉在95℃下干燥2.5h，并破碎至粒径小于1cm，然后加入32份质量分数为8％的氢氧化钠溶液中，在35℃下浸泡35min，然后加入3.2份硅烷偶联剂A-151和4份十二烷基苯磺酸钠，搅拌80min，洗涤并干燥后得到改性稻壳粉；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将25份改性稻壳粉、20份滑石粉、3.8份纳米碳酸钙、7份纳米氢氧化铝、8份纳米硼酸锌、2.6份偶联剂、0.8份发泡剂、0.35份硬脂酸镧和0.7份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至130℃，保温4min，然后在室温下放置12.5h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为280kPa；其中，所述纳米碳酸钙的平均粒径为20nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为60nm；所述纳米硼酸锌的平均粒径为40nm；
S4、按重量将100份预热材料与8.5份羧基化聚乙烯、7份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为130℃，热压成型的压力为380kPa，热压成型的时间为38min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份将10-15份稻壳粉在90-100℃下干燥2-3h，并破碎至粒径小于1cm，然后加入20-35份质量分数为5-10％的氢氧化钠溶液中，在30-40℃下浸泡20-50min，然后加入2-5份硅烷偶联剂和1-5份十二烷基苯磺酸钠，搅拌50-100min，洗涤并干燥后得到改性稻壳粉；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将10-30份改性稻壳粉、10-25份滑石粉、1-5份纳米碳酸钙、3-10份纳米氢氧化铝、2-10份纳米硼酸锌、1-3份偶联剂、0.1-1份发泡剂、0.1-0.5份硬脂酸镧和0.2-1份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至125-135℃，保温3-5min，然后在室温下放置10-15h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为200-300kPa；
S4、按重量将100份预热材料与3-10份羧基化聚乙烯、2-10份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为120-140℃，热压成型的压力为200-500kPa，热压成型的时间为20-50min。
2.根据权利要求1所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，在S1中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A-151、乙烯基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570中的一种或者多种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，在S3中，改性稻壳粉、滑石粉、纳米碳酸钙、纳米氢氧化铝、纳米硼酸锌、预处理聚苯乙烯的重量比为18-26：16-24：2.5-4：5-9：6-9：100。
4.根据权利要求1-3中任一项所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，在S3中，按重量份将25份改性稻壳粉、20份滑石粉、3.8份纳米碳酸钙、7份纳米氢氧化铝、8份纳米硼酸锌、2.6份偶联剂、0.8份发泡剂、0.35份硬脂酸镧和0.7份过氧化苯甲酰混合均匀后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，然后通入饱和蒸汽加热至130℃，保温4min，然后在室温下放置12.5h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为280kPa。
5.根据权利要求1-4中任一项所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，在S3中，所述纳米碳酸钙的平均粒径为20-50nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为30-60nm；所述纳米硼酸锌的平均粒径为40-70nm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，在S4中，预热材料、羧基化聚乙烯、聚碳酸酯的重量比为100：6-9：5-8。
7.根据权利要求1-6中任一项所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，在S4中，热压成型的温度为128-135℃，热压成型的压力为350-400kPa，热压成型的时间为35-40min。
8.根据权利要求1-7中任一项所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，在S4中，按重量将100份预热材料与8.5份羧基化聚乙烯、7份聚碳酸酯混合均匀，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述稻壳粉/废旧聚苯乙烯木塑复合材料，其中，热压成型的温度为130℃，热压成型的压力为380kPa，热压成型的时间为38min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160224 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |