CN105348670B - 一种木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木塑复合材料及其制备方法。本发明采用农作物秸秆、废PVC塑料和赤泥三种废弃物，并加入活性纳米碳酸钙，与纯PVC树脂以及其它加工助剂制备木塑复合材料。本发明制备的木塑复合材料综合利用了三种废弃物，秸秆纤维具有增强增韧的效果，赤泥填充的木塑复合材料具有高的耐久性和使用寿命，本发明制备出的木塑复合材料具有高强度、高耐久性、良好的防水性。

Description

一种木塑复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及木塑复合材料领域，具体涉及一种利用废旧资源的木塑复合模板及其制备方法。

背景技术

农作物秸秆是农村进行农业生产产生的农林废弃物。全国每年产生数百亿吨的农作物秸秆，"秸秆焚烧"造成的污染成为困扰全国大气环境的污染问题。为农作物秸秆的处理找到一条综合利用的新途径变得尤为重要。

PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性，被广泛应用在交通、建材、汽车等行业。随着PVC塑料的广泛应用，废弃PVC塑料的处理日益引起人们的重视。传统的掩埋、焚烧占用大量土地，造成环境污染。随着环保意识的不断提高，回收再利用成为废弃塑料的首选方案。

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣。一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。目前，处理赤泥的方法大都采用在堆场堆放、筑坝湿法堆存或赤泥干燥脱水后干法堆存。而赤泥的堆存不仅占用大量土地和农田，晒干的赤泥形成的粉尘也到处飞扬。这些方法不但破坏生态环境，同时赤泥中的许多可利用成分还得不到合理的利用。赤泥处理问题困扰着许多生产铝制品的企业，也是环保主要针对的问题。

木塑复合材料是利用PVC、PP、PE等热塑性塑料为主要原料，加入稳定剂、润滑剂、抗冲击改性剂等加工助剂，加入一定量木质纤维填料，经过高温混炼和成型加工而制得的复合材料。秸秆纤维属于木质纤维，可以代替木粉，赤泥可以作为填料，废旧的PVC可以代替部分PVC原料。因此，回收利用农作物秸秆、废PVC塑料和赤泥生产木塑复合材料是解决废弃资源综合利用的有效途径。但是，利用三种废弃物制备木塑复合材料的难点是：废旧PVC塑料流动性差，很难将高份额的秸秆纤维和赤泥添加到热塑性的树脂中，秸秆纤维难以与热塑性树脂形成良好的界面，严重影响材料的性能。如中国专利公开号CN1872915A的专利公开了一种植物纤维废弃秸秆合成的型材，它将废弃的秸秆粉与塑料及助剂混合，挤出冷却成型，所制备的板材强度较低，防水性不高。中国专利公开号CN104251055A的专利公开了一种新型赤泥木塑模板的制备方法，该方法制备出的模板强度低，废弃物添加量低。

基于上述需求，本发明公开了一种利用废旧资源生产木塑复合材料的配方及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种木塑复合材料；本发明的另一个目的在于利用农作物秸秆、废PVC塑料和赤泥作为复合材料的主要填料，为农作物秸秆、废PVC塑料和赤泥的回收再利用找到一条新的途径；本发明的目的还在于公开一种木塑复合材料的制备方法。

本发明的技术方案为：

本发明的木塑复合材料，其原料的重量配比为：PVC树脂粉50份；秸秆粉10～80份；废PVC塑料粉50份；赤泥10～70份；纳米碳酸钙3～18份；稳定剂2～12份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 2～12份；硬脂酸0.2～3.5份；聚乙烯蜡0.2～3.5份；抗冲击改性剂MBS 0.5～15份。

本发明的木塑复合材料，其原料的重量配比还可以为：PVC树脂粉50份；秸秆粉20～60份；废PVC塑料粉50份；赤泥20～60份；纳米碳酸钙5～10份；稳定剂3～9份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 3～10份；硬脂酸0.5～2.5份；聚乙烯蜡0.5～2.5份；抗冲击改性剂MBS 1～12份。

本发明的木塑复合材料，其原料的重量配比优选为：PVC树脂粉50份；秸秆粉20份；废PVC塑料粉50份；赤泥60份；纳米碳酸钙5份；稳定剂3份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 3份；硬脂酸0.5份；聚乙烯蜡0.5份；抗冲击改性剂MBS 1份。

本发明的木塑复合材料，其原料的重量配比优选为：PVC树脂粉50份；秸秆粉30份；废PVC塑料粉50份；赤泥40份；纳米碳酸钙7份；稳定剂5份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 5份；硬脂酸1份；聚乙烯蜡1份；抗冲击改性剂MBS 5份。

本发明的木塑复合材料，其原料的重量配比优选为：PVC树脂粉50份；秸秆粉60份；废PVC塑料粉50份；赤泥20份；纳米碳酸钙8份；稳定剂7份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 8份；硬脂酸1.5份；聚乙烯蜡1.5份；抗冲击改性剂MBS 9份。

本发明的木塑复合材料，其原料的重量配比优选为：PVC树脂粉50份；秸秆粉40份；废PVC塑料粉50份；赤泥30份；纳米碳酸钙10份；稳定剂9份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 10份；硬脂酸2.5份；聚乙烯蜡2.5份；抗冲击改性剂MBS 12份。

本发明的木塑复合材料，所述秸秆粉的粒径范围为80～120目；所述稳定剂可以选择无尘复合铅盐稳定剂和/或无尘稀土复合稳定剂；所述的冲击改性剂MBS系甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物。

本发明的木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)秸秆粉的粒径为80～120目，赤泥粒径范围为400～800目；

(2)将各种原料混合，在90～120℃的Z型捏合机中捏合10～20min；

(3)取出物料，加入加热式开式双辊混炼机中混炼，混炼温度保持在130～140℃，混炼时间为5～10min；

(4)取出混合料，模压成型，成型温度为160～180℃，模压压力为5～10MPa，模压时间为10～20min，出模，即得。

优选的，本发明的木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)秸秆粉的粒径为80～120目，赤泥粒径范围为400～800目；

(2)将各种原料混合，在90℃的Z型捏合机中捏合10min；

(3)取出物料，加入加热式开式双辊混炼机中混炼，混炼温度保持在135℃，混炼时间为5min；

(4)取出混合料，均匀铺装在表面平整的模具中，成型温度为175℃，模压压力为8MPa，模压时间为15min，出模，即得。

优选的，所述的纳米碳酸钙使用时含水率不高于5％。

木塑复合材料的厚度，宽度，长度可根据客户的要求定制。

与现有技术相比，本发明生产的秸秆、废PVC塑料和赤泥木塑复合材料具有如下优点：

(1)本发明制备出的木塑复合材料表面结皮硬、平整，耐磨性，耐久性好，能够节省木材资源；

纳米碳酸钙的加入，可改善PVC的流变性，提高其成型性，使PVC可以更好的包覆农作物秸秆粉和赤泥，提高界面粘结强度，增韧补强，提高木塑复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性。

稳定剂可以减慢反应，保持化学平衡，降低表面张力，防止光、热分解或氧化分解等作用。

PVC塑料加工时易分解、流动性差、冲击强度低、耐候性差，因此需要在加工过程中以改善其性能。所述丙烯酸酯类加工改性剂ACR的加入可以提高与PVC相容性、耐候性、稳定性、加工性，使木塑复合材料具有优良的抗冲击性、低温韧性。

硬脂酸是PVC热稳定剂，具有很好的润滑性和较好的光、热稳定作用。在塑料PVC管中，硬脂酸有助于防止加工过程中的"焦化"，在PVC复合材料加工中添加一种有效的热稳定剂，同时可以防御暴置于硫化物中所引起的成品变色。

聚乙烯蜡提高木塑复合材料产品脱膜后的表面光亮度及光滑度,降低生产成本。

所述的冲击改性剂MBS系甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物，主要作用是改善高分子材料的低温脆化，赋予其更高的韧性，具有提高木塑复合材料的抗冲击性能。

(2)本发明木塑复合材料使用数年后可以100％回收利用。

(3)本发明利用农作物秸秆、废PVC塑料和赤泥生产木塑复合材料的工艺简单，具有可设计性，操作方便，成本低，可重复性好，便于大规模生产。

(4)本发明的木塑复合材料为高附加值，良好机械性能，低成本的木塑复合材料。

具体实施方式

以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的发明范围。该技术领域的技术工程师可根据上述发明的内容作出一些非本质性的改进和调整。

如无特殊说明，所采用的方法是本领域常用的方法。本实施例采用的设备是常用的设备。PVC树脂粉选用齐鲁石化S-700；废PVC树脂粉为市购回收PVC粉；赤泥是铝业公司的废弃物，晒干，粉磨，过筛；纳米碳酸钙来自佛山市科之塑新型材料有限公司；稳定剂选用深圳市森德塑料助剂有限公司CZX768钙锌稳定剂；丙烯酸酯类加工改性剂ACR来自山东莱芜美星化工有限公司；硬脂酸来自深圳市东江环保股份有限公司；聚乙烯蜡来自江阴红盛塑料助剂厂；抗冲击改性剂MBS来自山东万达集团。

实施例1：按下述重量分数称取各原料：

PVC树脂粉50份；秸秆粉20份；废PVC塑料粉50份；赤泥60份；纳米碳酸钙5份；稳定剂3份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 3份；硬脂酸0.5份；聚乙烯蜡0.5份；抗冲击改性剂MBS 1份；

所述秸秆粉的粒径范围为80～120目；所述稳定剂可以选择无尘复合铅盐稳定剂和/或无尘稀土复合稳定剂；所述的冲击改性剂MBS系甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物。

按下述方法生产：纳米碳酸钙使用时含水率不高于5％；

(1)秸秆粉的粒径为80～120目，赤泥粒径范围为400～800目；

(2)将各种原料混合，在90℃的Z型捏合机中捏合10min；

(3)取出物料，加入加热式开式双辊混炼机中混炼，混炼温度保持在135℃，混炼时间为5min；

(4)取出混合料，均匀铺装在表面平整的模具中，成型温度为175℃，模压压力为8MPa，模压时间为15min，出模，即得。

实施例2：按下述重量分数称取各原料：

PVC树脂粉50份；秸秆粉30份；废PVC塑料粉50份；赤泥40份；纳米碳酸钙7份；稳定剂5份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 5份；硬脂酸1份；聚乙烯蜡1份；抗冲击改性剂MBS 5份；

所述秸秆粉的粒径范围为80～120目；所述稳定剂可以选择无尘复合铅盐稳定剂和/或无尘稀土复合稳定剂；所述的冲击改性剂MBS系甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物。

按下述方法生产：纳米碳酸钙使用时含水率不高于5％；

(1)秸秆粉的粒径为80～120目，赤泥粒径范围为400～800目；

(2)将各种原料混合，在90℃的Z型捏合机中捏合10min；

(3)取出物料，加入加热式开式双辊混炼机中混炼，混炼温度保持在135℃，混炼时间为5min；

(4)取出混合料，均匀铺装在表面平整的模具中，成型温度为175℃，模压压力为8MPa，模压时间为15min，出模，即得。

实施例3：按下述重量分数称取各原料：

PVC树脂粉50份；秸秆粉60份；废PVC塑料粉50份；赤泥20份；纳米碳酸钙8份；稳定剂7份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 8份；硬脂酸1.5份；聚乙烯蜡1.5份；抗冲击改性剂MBS 9份；

所述秸秆粉的粒径范围为80～120目；所述稳定剂可以选择无尘复合铅盐稳定剂和/或无尘稀土复合稳定剂；所述的冲击改性剂MBS系甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物。

按下述方法生产：纳米碳酸钙使用时含水率不高于5％；

(1)秸秆粉的粒径为80～120目，赤泥粒径范围为400～800目；

(2)将各种原料混合，在90℃的Z型捏合机中捏合10min；

(3)取出物料，加入加热式开式双辊混炼机中混炼，混炼温度保持在135℃，混炼时间为5min；

(4)取出混合料，均匀铺装在表面平整的模具中，成型温度为175℃，模压压力为8MPa，模压时间为15min，出模，即得。

实施例4：按下述重量分数称取各原料：

PVC树脂粉50份；秸秆粉40份；废PVC塑料粉50份；赤泥30份；纳米碳酸钙10份；稳定剂9份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 10份；硬脂酸2.5份；聚乙烯蜡2.5份；抗冲击改性剂MBS12份；

所述秸秆粉的粒径范围为80～120目；所述稳定剂可以选择无尘复合铅盐稳定剂和/或无尘稀土复合稳定剂；所述的冲击改性剂MBS系甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物。

按下述方法生产：

(1)秸秆粉的粒径为80～120目，赤泥粒径范围为400～800目；

(2)将各种原料混合，在90℃的Z型捏合机中捏合10min；

(3)取出物料，加入加热式开式双辊混炼机中混炼，混炼温度保持在135℃，混炼时间为5min；

(4)取出混合料，均匀铺装在表面平整的模具中，成型温度为175℃，模压压力为8MPa，模压时间为15min，出模，即得。

实施例木塑复合材料的性能如表2所示；

表2农作物秸秆、废PVC塑料和赤泥木塑复合材料的性能

显然，本实验得出的木塑复合材料强度高，质量轻，防水性好，实施例3性能最好，为最佳配比。

Claims (9)

1.一种木塑复合材料，其特征在于，其原料的重量配比为：PVC树脂粉50份；秸秆粉10～80份；废PVC塑料粉50份；赤泥10～70份；纳米碳酸钙3～18份；稳定剂2～12份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 2～12份；硬脂酸0.2～3.5份；聚乙烯蜡0.2～3.5份；抗冲击改性剂MBS 0.5～15份；所述秸秆粉的粒径范围为80～120目；所述稳定剂选择无尘复合铅盐稳定剂和/或无尘稀土复合稳定剂；所述的抗 冲击改性剂MBS系甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物。

2.如权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于，其原料的重量配比为：PVC树脂粉50份；秸秆粉20～60份；废PVC塑料粉50份；赤泥20～60份；纳米碳酸钙5～10份；稳定剂3～9份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 3～10份；硬脂酸0.5～2.5份；聚乙烯蜡0.5～2.5份；抗冲击改性剂MBS 1～12份。

3.如权利要求2所述的木塑复合材料，其特征在于，其原料的重量配比为：PVC树脂粉50份；秸秆粉20份；废PVC塑料粉50份；赤泥60份；纳米碳酸钙5份；稳定剂3份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 3份；硬脂酸0.5份；聚乙烯蜡0.5份；抗冲击改性剂MBS 1份。

4.如权利要求2所述的木塑复合材料，其特征在于，其原料的重量配比为：PVC树脂粉50份；秸秆粉30份；废PVC塑料粉50份；赤泥40份；纳米碳酸钙7份；稳定剂5份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 5份；硬脂酸1份；聚乙烯蜡1份；抗冲击改性剂MBS 5份。

5.如权利要求2所述的木塑复合材料，其特征在于，其原料的重量配比为：PVC树脂粉50份；秸秆粉60份；废PVC塑料粉50份；赤泥20份；纳米碳酸钙8份；稳定剂7份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 8份；硬脂酸1.5份；聚乙烯蜡1.5份；抗冲击改性剂MBS 9份。

6.如权利要求2所述的木塑复合材料，其特征在于，其原料的重量配比为：PVC树脂粉50份；秸秆粉40份；废PVC塑料粉50份；赤泥30份；纳米碳酸钙10份；稳定剂9份；丙烯酸酯类加工改性剂ACR 10份；硬脂酸2.5份；聚乙烯蜡2.5份；抗冲击改性剂MBS 12份。

7.如权利要求1至6任一所述的木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)秸秆粉的粒径为80～120目，赤泥粒径范围为400～800目；

(2)将各种原料混合，在90～120℃的Z型捏合机中捏合10～20min；

(3)取出物料，加入加热式开式双辊混炼机中混炼，混炼温度保持在130～140℃，混炼时间为5～10min；

(4)取出混合料，模压成型，成型温度为160～180℃，模压压力为5～10MPa，模压时间为10～20min，出模，即得。

8.如权利要求7所述的木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)秸秆粉的粒径为80～120目，赤泥粒径范围为400～800目；

(2)将各种原料混合，在90℃的Z型捏合机中捏合10min；

(3)取出物料，加入加热式开式双辊混炼机中混炼，混炼温度保持在135℃，混炼时间为5min；

(4)取出混合料，均匀铺装在表面平整的模具中，成型温度为175℃，模压压力为8MPa，模压时间为15min，出模，即得。

9.如权利要求7或8所述的木塑复合材料的制备方法，其特征在于：纳米碳酸钙使用时含水率不高于5％。