CN105754360B - 一种秸秆基木塑地热地板及基于氟处理下的地板加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆基木塑地热地板及基于氟处理下的地板加工方法，所述地板按质量比由如下组分构成，按质量比由如下组分构成:PVC和聚醚嵌段酰胺共混物30‑35％、纳米级竹炭粉5‑7％、瓷石粉为15‑25％、润滑剂4‑6％、相容剂1‑3％,余分为稻杆与稻壳混合物。在加工方法中，首先将稻秆与稻壳混合物破碎至300目，然后将其进行氟化改性，再将其与瓷石粉混合，加入PVC和聚醚嵌段酰胺共混物、纳米级竹炭粉、润滑剂和相容剂等组分，经挤出机挤出得到成品，本发明利用农作物秸秆和陶瓷加工企业中的生坯废料，替代大量的木质材料，并通过配方优化，制备得到的地热地板具有较高的导热效能、较低的热膨胀率，且不易翘曲变形，可广泛的使用在地热地板领域，具有良好的市场前景。

Description

一种秸秆基木塑地热地板及基于氟处理下的地板加工方法
技术领域
本发明涉及一种木塑复合材料，尤其涉及一种利用秸秆制备木塑地热地板及基于氟处理下的地板加工方法。
背景技术
我国是一个传统的农业大国，每年产生约8亿吨的各类农作物秸秆，其主要应用途径有秸秆还田、秸秆能源化、加工饲料、秸秆人造板等，但是还有一半以上秸秆资源未能得到合理有效的利用，往往被焚烧，对空气形成较大的污染。
随着陶瓷工业的快速发展，陶瓷工业废料日益增多，据测算，我国仅墙、地砖生产每年就产生约五十万吨的生坯废品，这些瓷石废弃物通常以堆积和填埋的简单处理方式为主，造成了土地、矿产资源的巨大浪费和环境污染。
因此，如果把秸秆和陶瓷废弃物回收后加以利用重新加工成制品，不仅可以减少废弃物的排放，减少环境污染，而且可以实现经济的可循环性，具有较高的环保效益和经济效益。
近年来国内外科研开始使用秸秆和热塑性塑料制备复合材料，作为木材产品的替代品，已经广泛使用于园林景观、户外铺板、户外家具以及运输包装业等。但是作为家居环境中重要的地热地板中直接采用木塑复合材料的还非常少见，这主要是因为地热地板的热源一般为埋设于地板下的热水管、发热电缆等。由于地热地板采暖的特殊性，因此地板必须具备优良的热传导性、热稳定性、抗变形性好、力学性能优良和环保性好的要求。目前市面上所销售的木塑地板通常是利用植物纤维与热塑性塑料添加相关助剂，熔融共混挤出成型，存在木质纤维与热塑性塑料界面相容性较差、导热效能低、尺寸稳定性差，极易翘曲等问题，只能作为普通家居地板来使用，不能满足地热地板的日益扩展的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种秸秆基木塑地热地板及基于氟处理下的地板加工方法，该地板是以农作物秸秆(稻秆与稻壳)、陶瓷加工企业中的生坯废料、热塑性塑料(PVC和聚醚嵌段酰胺共混物)为主要原料，通过粉碎、预处理、高混、挤出、养生、覆膜等工序来制造木塑地热地板；该地板具有较高的导热效能、较低的热膨胀系数，且不易翘曲变形，可广泛的使用在地热地板领域，具有良好的市场前景。
本发明解决技术问题采用如下方案：
一种秸秆基木塑地热地板，其特点在于，按质量比由如下组分构成:PVC和聚醚嵌段酰胺共混物30-35％、纳米级竹炭粉5-7％、瓷石粉为15-25％、润滑剂4-6％、相容剂1-3％,余分为稻杆与稻壳混合物。
作为优选，各组分质量比为PVC和聚醚嵌段酰胺共混物32％、纳米级竹炭粉7％、瓷石粉23％、润滑剂6％、相容剂2％,稻杆与稻壳混合物30％。
作为优选，所述稻杆与稻壳混合物按1:1质量比合而成。
作为优选，所述PVC和聚醚嵌段酰胺共混物按7:3质量比混合而成。
作为优选，所述润滑剂为硬脂酸和乙撑双硬脂酸酰胺的混合物，所述硬脂酸和乙撑双硬脂酸酰胺质量比为4：6。
作为优选，所述相容剂为马来酸酐。
本发明同时请求保护一种秸秆基木塑地热地板的加工方法，包括如下步骤：
1)分别将稻秆与稻壳破碎后放入磨粉机中磨粉处理，经过筛分处理后得到300目颗粒。
2)将稻秆与稻壳颗粒按1:1的质量配比混合均匀后，放入烘箱150℃温度条件下，进行4小时干燥处理；
3)将干燥好的稻秆与稻壳颗粒混合物均匀后放入反应釜中，控制稻杆与稻壳粉末的厚度小于1cm，将氮气通入反应釜中，充分置换釜内空气1-2次后，再通入F2/N2混合气体置换反应釜中的氮气，然后在45℃、60℃、75℃各反应1个小时；反应结束后，用氮气置换反应釜中的气体2次，其中氮气置换第一次保持在室温调件下置换1小时，第二次在140℃条件下置换1小时；得氟化处理的稻杆与稻壳颗粒混合物；
4)将瓷石或瓷石废料破碎后放入磨粉机中进行磨粉处理，经过筛分处理后得250-300目瓷石粉；
5)首先将氟化处理稻杆与稻壳的颗粒混合物与瓷石粉放入高速混和分散机混合并加热至90℃，再将PVC和聚醚嵌段酰胺共混物、纳米级竹炭粉、润滑剂和相容剂一起投入高速混和分散机，升温至130-140℃后混合30分钟，然后冷却至50℃待用；
6)将混合好的粒料放入锥型双螺杆挤出机料斗中，温度180℃-190℃、转数25r/min-30r/min、挤出制成木塑复合板；
7)将木塑复合板取出后，放在室温条件下养生48小时；
8)最后将木塑复合板通过覆膜机覆膜得木塑地热地板成品。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明利用农作物秸秆(稻秆与稻壳)和陶瓷加工企业中的生坯废料，替代大量的木质材料，并通过配方优化，制备得到的地热地板具有较高的导热效率、耐热尺寸稳定性、耐湿尺寸稳定性且不易翘曲变形、较好的力学性能和无甲醛释放等优点，可广泛的使用在地热地板领域，具有良好的市场前景。
本发明加工方法中，农作物秸秆(稻秆与稻壳)采用氟化处理技术可以减少纤维素和半纤维中羟基(OH)的数量。另外，农作物秸秆(稻秆与稻壳)表面的氢原子可以发生氟取代反应，氟原子F取代农作物秸秆(稻秆与稻壳)表面的氢原子H后，形成了C-F结构层，这些特征使得农作物秸秆(稻秆与稻壳)表面具有高的热稳定性和憎水憎油的特性，增强了与PVC和聚醚嵌段酰胺共混物塑料基体的界面相容性，并且氟化处理没有破坏农作物秸秆(稻秆与稻壳)的物理结构。
本发明秸秆基木塑地热地板塑料基体采用PVC和聚醚嵌段酰胺共混物可以改善PVC基体的热稳定性、抗老化性、抗冲击性能以及与农作物秸秆(稻秆与稻壳)的界面相容性。
本发明秸秆基木塑地热地板塑料基体加入纳米级竹炭粉可以填充秸秆纤维与塑料基体之间的界面间隙，提高秸秆基木塑地热地板的力学性能、导热性和热稳定性。加入瓷石粉可以进一步提高秸秆基木塑地热地板的导热性和热稳定性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明技术方案做进一步解释说明。
本发明实施例中所使用的各组分中，稻杆来源于合肥市某农田，稻壳来源于合肥市某稻米加工厂，瓷石粉来源于安徽六安市龙穴山瓷石矿，瓷石废料取自陶瓷加工过程中的坯体废料，烧成废料以及陶瓷抛光渣等；PVC(生产厂家：中国石化齐鲁石油化工公司)、聚醚嵌段酰胺(生产厂家：法国阿科玛化工有限公司)、纳米级竹炭粉(生产厂家：衢州现代炭业有限公司)、硬脂酸(生产厂家：广州市启林化工有限公司)和乙撑双硬脂酸酰胺(生产厂家：四川天宇油脂化学有限公司)、相容剂马来酸酐(生产厂家：广州市启林化工有限公司)均为市售商品。
实施例1
一种秸秆基木塑地热地板，按质量比由如下组分构成，稻杆与稻壳混合物35％、PVC和聚醚嵌段酰胺共混物30％、纳米级竹炭粉5％、瓷石粉25％、润滑剂4％、相容剂1％。
其中，稻杆与稻壳混合物按质量比1:2的比例混合而成；PVC和聚醚嵌段酰胺共混物按质量比3:7的比例混合而成；润滑剂为硬脂酸和乙撑双硬脂酸酰胺的混合物，按质量比是6：4；相容剂为马来酸酐。
实施例2
一种秸秆基木塑地热地板，按质量比由如下组分构成，稻杆与稻壳混合物32％、PVC和聚醚嵌段酰胺共混物35％、纳米级竹炭粉6％、瓷石粉18％、润滑剂6％、相容剂3％。
其中，稻杆与稻壳混合物按质量比2:1的比例混合而成；PVC和聚醚嵌段酰胺共混物按质量比5:5的比例混合而成；润滑剂为硬脂酸和乙撑双硬脂酸酰胺的混合物，按质量比是5：5；相容剂为马来酸酐。
实施例3
一种秸秆基木塑地热地板，按质量比由如下组分构成，稻杆与稻壳混合物30％、PVC和聚醚嵌段酰胺共混物32％、纳米级竹炭粉7％、瓷石粉23％、润滑剂6％、相容剂2％。
其中，稻杆与稻壳混合物按质量比1:1的比例混合而成；PVC和聚醚嵌段酰胺共混物按质量比7:3的比例混合而成；润滑剂为硬脂酸和乙撑双硬脂酸酰胺的混合物，按质量比是4：6；相容剂为马来酸酐。
实施例4
一种秸秆基木塑地热地板的加工方法，包括如下步骤：
1)分别将稻秆与稻壳破碎后放入磨粉机中磨粉处理，经过筛分处理后得到300目颗粒。
2)将稻秆与稻壳颗粒按1:1的质量配比混合均匀后，放入烘箱150℃温度条件下，进行4小时干燥处理；
3)将干燥好的稻秆与稻壳颗粒混合物均匀后放入反应釜中，控制稻杆与稻壳粉末的厚度小于1cm，将氮气通入反应釜中，充分置换釜内空气1-2次后(约3小时)，通入F2/N2(混合体积比是3:1)混合气体置换反应釜中的氮气(约2小时)，然后分别在45℃、60℃、75℃温度下各反应1个小时；反应结束后，用氮气置换反应釜中的气体2次，其中氮气置换第一次保持在室温条件下置换1小时，第二次在140℃条件下置换1小时；得氟化处理的颗粒混合物；
4)将瓷石或瓷石废料破碎后放入磨粉机中进行磨粉处理，经过筛分处理后得250-300目瓷石粉；
5)首先将氟化处理的颗粒混合物与瓷石粉放入高速混和分散机混合并加热至90℃，再将PVC和聚醚嵌段酰胺共混物、纳米级竹炭粉、润滑剂和相容剂一起投入高速混和分散机，升温至130-140℃后混合30分钟，然后冷却至50℃待用；
6)将混合好的粒料放入锥型双螺杆挤出机料斗中，温度180℃-190℃、转数25r/min-30r/min、挤出制成木塑复合板；
7)将木塑复合板取出后，放在室温条件下养生48小时；
8)最后将木塑复合板通过覆膜机覆膜木塑地热地板成品。
表1是本发明方法制备的木塑地热地板性能参数
表1

Claims (5)

1.一种秸秆基木塑地热地板，其特征在于，按质量比由如下组分构成:PVC和聚醚嵌段酰胺共混物30-35％、纳米级竹炭粉5-7％、瓷石粉为15-25％、润滑剂4-6％、相容剂1-3％,余分为稻杆与稻壳混合物；
所述秸秆基木塑地热地板的加工方法如下：
1)分别将稻秆与稻壳破碎后放入磨粉机中磨粉处理，经过筛分处理后得到300目颗粒；
2)将稻秆与稻壳颗粒按1:1的质量配比混合均匀后，放入烘箱150℃温度条件下，进行4小时干燥处理；
3)将干燥好的稻秆与稻壳颗粒混合均匀后放入反应釜中，控制稻杆与稻壳混合物的厚度小于1cm，将氮气通入反应釜中，充分置换釜内空气1-2次后，再通入F2/N2混合气体置换反应釜中的氮气，然后在45℃、60℃、75℃下各反应1个小时；反应结束后，用氮气置换反应釜中的气体2次，其中氮气置换第一次保持在室温条件下置换1小时，第二次在140℃条件下置换1小时；得氟化处理的颗粒混合物；
4)将瓷石或瓷石废料破碎后放入磨粉机中进行磨粉处理，经过筛分处理后得250-300目瓷石粉；
5)首先将氟化处理的颗粒混合物与瓷石粉放入高速混合 分散机混合并加热至90℃，再将PVC和聚醚嵌段酰胺共混物、纳米级竹炭粉、润滑剂和相容剂一起投入高速混合 分散机，升温至130-140℃后混合30分钟，然后冷却至50℃待用；
6)将混合好的粒料放入锥型双螺杆挤出机料斗中，温度180℃-190℃、转数25r/min-30r/min、挤出制成木塑复合板；
7)将木塑复合板取出后，放在室温条件下养生48小时；
8)最后将木塑复合板通过覆膜机覆膜得木塑地热地板成品。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆基木塑地热地板，其特征在于，各组分质量比为PVC和聚醚嵌段酰胺共混物32％、纳米级竹炭粉7％、瓷石粉23％、润滑剂6％、相容剂2％,稻杆与稻壳混合物30％。
3.根据权利要求1或2所述的一种秸秆基木塑地热地板，其特征在于，所述PVC和聚醚嵌段酰胺共混物按7:3质量比混合而成。
4.根据权利要求1或2所述的一种秸秆基木塑地热地板，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸和乙撑双硬脂酸酰胺的混合物，所述硬脂酸和乙撑双硬脂酸酰胺质量比为4：6。
5.根据权利要求1或2所述的一种秸秆基木塑地热地板，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐。
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