CN106188833A - 一种抗静电麦秆木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种抗静电麦秆木塑复合材料及其制备方法,其特征在于，包括以下重量份的原料：木质纤维材料20‑70份，聚丙烯树脂50‑150份，偶联剂3‑10份，抗静电剂5‑30份，润滑剂2‑6份，碳酸钙10‑30份，抗氧化剂0.1‑1份，其他助剂3‑5份。制备方法中，先将木质纤维材料、木塑粉料、偶联剂置于高速混合机中热搅拌混合至均匀，得到热混料，然后将热混料置于冷混机中冷却,待热混料温度降至40℃后将配方重量份的抗静电剂、润滑剂和其它助剂加入到冷混机中,搅拌混合均匀后投入到螺杆挤出机中,挤出得到抗静电麦秆木塑复合材料。本发明木塑复合材料以废弃麦秆为木质纤维素原料，通过预处理及配方优化，制备得到的木塑复合材料性能优异，市场化前景好。

Description

一种抗静电麦秆木塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明是一种抗静电麦秆木塑复合材料，它涉及木塑复合材料领域和抗静电聚丙烯基木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
大多数塑料及高分子材料的高绝缘性，耐腐蚀性及耐水性等优良性能，使它在工农业，高科技领域有着广阔的应用空间。但是高绝缘性也从反面为塑料带来静电危害问题。木塑复合材料也有同样的特性，因而木塑复合材料的抗静电性为我们所关注。当木塑复合材料用于高级公寓、疗养所、办公大楼、别墅的建筑材料、装饰材料、家具时，表面的吸尘是一大弊病，大大影响其美观。现在最广泛使用的是导电炭黑。导电炭黑使用量较低时木塑复合材料的电阻率变化很小,导电炭黑的增加引起电阻率下降。导电炭黑能够在基体中形成的连续的导电通路或网络,从而提高了材料的导电性能。
当前木塑材料大多是采用原木木粉或木纤维与塑料复合的,也是在加速木材的消耗。而我国作为农业大国，农作物秸秆作为农业生产的副产物，每年产量都相当大、且分布广，据统计目前我国农作物秸秆产生量每年约8-10亿吨，其中产量最大的当属麦秆。在麦秆利用方面都用于手工艺品和简单装饰用材，虽然近几年对于麦秆人造板的研究越来越多，市场上也出现少量的麦秆人造板产品，但由于麦秆上存在大量的蜡质层和木质部，各种胶黏剂无法起到较好连接作用，使得板材性能不稳定。
为了解决上述问题，在利用麦秆时需进行预处理，除去表面蜡质层，然后将麦秆用于木塑复合材料的生产。在木塑材料生产过程中加入抗静电剂，增加材料的抗静电性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗静电麦秆木塑复合材料及其加工方法，该木塑复合材料是以麦秆，聚丙烯树脂，抗静电剂为主要原料，通过木塑挤出成型工艺来生产抗静电麦秆木塑复合材料。
本发明解决技术问题采用如下方案：
一种抗静电麦秆木塑复合材料,包括以下重量份的原料：
木质纤维材料20-70份，聚丙烯树脂50-150份，偶联剂3-10份，抗静电剂5-30份，润滑剂2-6份，碳酸钙10-30份，抗氧化剂0.1-1份，其他助剂3-5份。
所述木质纤维材料是麦秆放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到20-60目颗粒，然后在烘箱110℃温度条件下，进行24小时干燥处理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。
所述偶联剂是钛酸醋偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
所述润滑剂是石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种。
所述抗静电剂为硅烷改性导电炭黑，按重量份将80份导电炭黑、3份硅烷偶联剂和200mL无水乙醇放入三口瓶中,在60℃下搅拌1.5h,然后抽滤,然后将滤饼置于烘箱中,在105℃条件下烘干,粉碎研磨后制得硅烷改性导电炭黑。
所述抗氧剂为抗氧剂1010。
所述其他助剂为ACR增韧剂。
一种抗静电麦秆木塑复合材料制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1)、将麦秆用20％氢氧化钠浸泡3h，预处理温度为110℃，放入60℃下脱水烘干，再将麦秆放入磨粉机中磨成纤维，得到木粉预料。
2)、将干燥处理后的配方重量份的木质纤维材料、粉料、偶联剂置于高速混合机中热搅拌混合至均匀,搅拌温度为90-110℃,搅拌时间为5-10分钟，得到热混料,备用。
3)、将要求2)得到的热混料置于冷混机中冷却,待热混料温度降至40℃后将配方重量份的抗静电剂、润滑剂和其它助剂加入到冷混机中,搅拌时间为5-10分钟，搅拌混合均匀,得到预混料,备用。
4)将要求3)得到的预混料投入到螺杆挤出机中,挤出得到抗静电麦秆木塑复合材料。锥形双螺杆挤出机的螺杆转速为20-40r/min,料筒温度为150-170℃,口模温度为160-180℃。
本发明木塑复合材料以废弃麦秆为木质纤维素原料，通过预处理及配方优化，制备得到的木塑复合材料性能优异，市场化前景好。
本发明制备工艺简单,工艺条件易控制,可操作性强,重复性好,采用热搅拌混合的搅拌方式,搅拌混合效率高,原料混合均匀度高,所得复合材料的成分均一,性能优异。
以下通过具体实施方式对本发明技术方案做进一步说明。
具体实施方式
实施例1抗静电麦秆木塑复合材料
一种抗静电麦秆木塑复合材料,包括以下重量份的原料：
木质纤维材料20-70份，聚丙烯树脂50-150份，偶联剂3-10份，抗静电剂5-30份，润滑剂2-6份，碳酸钙10-30份，抗氧化剂0.1-1份，其他助剂3-5份。
所述木质纤维材料是麦秆放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到20-60目颗粒，然后在烘箱110℃温度条件下，进行24小时干燥处理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。
所述偶联剂是钛酸醋偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
所述润滑剂是石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种。
所述抗静电剂为硅烷改性导电炭黑，按重量份将80份导电炭黑、3份硅烷偶联剂和200mL无水乙醇放入三口瓶中,在60℃下搅拌1.5h,然后抽滤,然后将滤饼置于烘箱中,在105℃条件下烘干,粉碎研磨后制得硅烷改性导电炭黑。
所述抗氧剂为抗氧剂1010。
所述其他助剂为ACR增韧剂。
实施例2一种实施例1抗静电麦秆木塑复合材料制备方法
1)、将麦秆用20％氢氧化钠浸泡3h，预处理温度为110℃，放入60℃下脱水烘干，再将麦秆放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到40目颗粒，然后在烘箱110℃温度条件下，进行24小时干燥处理，得平均含水率保持在1％以下的木粉预料。
2)、将干燥处理后的配方重量份的木粉预料、树脂粉料、偶联剂置于高速混合机中热搅拌混合至均匀,搅拌温度为90℃,搅拌时间为5分钟，得到热混料,备用。
原料配方：木质纤维材料30份，聚丙烯树脂50份，硅烷偶联剂3份。
3)、将要求2)得到的热混料置于冷混机中冷却,待热混料温度降至40℃后将配方重量份的抗静电剂、润滑剂和其它助剂加入到冷混机中,搅拌时间为5分钟，搅拌混合均匀,得到预混料,备用。
原料配方：抗静电剂5份，润滑剂2份，碳酸钙10份，抗氧化剂0.2份，ACR增韧剂3份。
4)将要求3)得到的预混料投入到螺杆挤出机中,挤出得到抗静电麦秆木塑复合材料。锥形双螺杆挤出机的螺杆转速为20r/min,料筒温度为150℃,口模温度为160℃。
测试材料的物理、力学性能。结果如下：
冲击强度：20KJ/m2，弯曲强度：60MPa，抗静电性能(电阻率)：1012Ω/sq。
实施例2
1)、将麦秆用20％氢氧化钠浸泡3h，预处理温度为110℃，放入60℃下脱水烘干，再将麦秆放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到50目颗粒，然后在烘箱110℃温度条件下，进行24小时干燥处理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。
2)、将干燥处理后的配方重量份的木粉预料、树脂粉料、偶联剂置于高速混合机中热搅拌混合至均匀,搅拌温度为100℃,搅拌时间为8分钟，得到热混料,备用。
原料配方：木粉预料50份，聚丙烯树脂100份，硅烷偶联剂5份。
3)、将要求2)得到的热混料置于冷混机中冷却,待热混料温度降至40℃后将配方重量份的抗静电剂、润滑剂和其它助剂加入到冷混机中,搅拌时间为8分钟，搅拌混合均匀,得到预混料,备用。
原料配方：抗静电剂15份，润滑剂4份，碳酸钙10份，抗氧化剂0.8份，ACR增韧剂5份。
4)将要求3)得到的预混料投入到螺杆挤出机中,挤出得到抗静电麦秆木塑复合材料。锥形双螺杆挤出机的螺杆转速为30r/min,料筒温度为160℃,口模温度为170℃。
测试材料的物理、力学性能。结果如下：
冲击强度：25KJ/m2，弯曲强度：56MPa，抗静电性能(电阻率)：107Ω/sq。
实施例3
1)、将麦秆用20％氢氧化钠浸泡3h，预处理温度为110℃，放入60℃下脱水烘干，再将麦秆放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到60目颗粒，然后在烘箱110℃温度条件下，进行24小时干燥处理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。
2)、将干燥处理后的配方重量份的木粉预料、树脂粉料、偶联剂置于高速混合机中热搅拌混合至均匀,搅拌温度为110℃,搅拌时间为10分钟，得到热混料,备用。
原料配方：木质纤维材料70份，聚丙烯树脂150份，硅烷偶联剂10份，。
3)、将要求2)得到的热混料置于冷混机中冷却,待热混料温度降至40℃后将配方重量份的抗静电剂、润滑剂和其它助剂加入到冷混机中,搅拌时间为10分钟，搅拌混合均匀,得到预混料,备用。
原料配方：抗静电剂30份，润滑剂6份，碳酸钙30份，抗氧化剂1.0份，ACR增韧剂5份
4)将要求3)得到的预混料投入到螺杆挤出机中,挤出得到抗静电麦秆木塑复合材料。锥形双螺杆挤出机的螺杆转速为40r/min,料筒温度为170℃,口模温度为180℃。
测试材料的物理、力学性能。结果如下：
冲击强度：24KJ/m2，弯曲强度：43MPa，抗静电性能(电阻率)：106Ω/sq。
以上实施例中，若无特别说明，其组分均为市购现有技术产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种抗静电麦秆木塑复合材料,其特征在于，包括以下重量份的原料：
木质纤维材料20-70份，聚丙烯树脂50-150份，偶联剂3-10份，抗静电剂5-30份，润滑剂2-6份，碳酸钙10-30份，抗氧化剂0.1-1份，其他助剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电麦秆木塑复合材料,其特征在于，所述木质纤维材料是麦秆放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到20-60目颗粒，然后在烘箱110℃温度条件下，进行24小时干燥处理。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电麦秆木塑复合材料,其特征在于，所述偶联剂是钛酸醋偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电麦秆木塑复合材料,其特征在于，所述润滑剂是石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种抗静电麦秆木塑复合材料,其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
6.根据权利要求1所述的一种抗静电麦秆木塑复合材料,其特征在于，所述其他助剂为ACR增韧剂。
7.一种抗静电麦秆木塑复合材料制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1)、将麦秆用质量分数20％氢氧化钠浸泡3h，预处理温度为110℃，放入60℃下脱水烘干，再将麦秆放入磨粉机中磨成纤维，得到木粉预料。
2)、按配比将干燥处理后的木粉预料、树脂粉料、偶联剂置于高速混合机中热搅拌混合至均匀,搅拌温度为90-110℃,搅拌时间为5-10分钟，得到热混料,备用；
3)、将要求2)得到的热混料置于冷混机中冷却,待热混料温度降至40℃后将配方重量份的抗静电剂、润滑剂和其它助剂加入到冷混机中,搅拌时间为5-10分钟，搅拌混合均匀,得到预混料,备用；
4)将要求3)得到的预混料投入到螺杆挤出机中,挤出得到抗静电麦秆木塑复合材料；锥形双螺杆挤出机的螺杆转速为20-40r/min,料筒温度为150-170℃,口模温度为160-180℃。
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