CN106519604A - 一种秸秆抗菌阻燃复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚酯树脂材料30～50份、秸秆20～40份、复合酶0.5～1.5份、水10～20份、玻璃纤维10～15份、滑石粉2～5份、阻燃剂0.1～0.5份、纳米材料0.3～0.8份、抗菌剂0.1～0.5份、粘合剂1～3份、润滑剂1～3份。本发明提出的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其具有显著的抗菌性能和阻燃效果，加工成型性好，耐老化，耐腐蚀性好，使用寿命长，其制备方法简单、制备条件温和，成本低，有效的解决了秸秆的处理问题，废物利用，安全环保，值得推广。

Description

一种秸秆抗菌阻燃复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种秸秆抗菌阻燃复合材料及其制备方法。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。秸秆是指水稻、小麦、玉米等禾本科农作物成熟脱粒后剩余的茎叶部分，为一种天然纤维素纤维，具有很好的生物降解性能。在工业化以前，秸秆常被用作柴火，编织座垫、床垫、扫帚等家用品，铺垫牲圈、喂养牲畜，堆沤肥还田，甚至用于制作简易房屋的屋顶等。然而，随着煤、电、天然气的普及和各种工业制品的丰富，人们对秸秆的需求减少，大量秸秆的处理成为了一个严重的社会问题，大量秸秆被置于田地里直接燃烧，不仅造成了资源的浪费，还引发了严重的空气污染、火灾等问题。据不完全统计，每年我国就可以产生7亿多吨的秸秆，目前，秸秆的利用率不到30％，因此秸秆的有效利用成了许多工作者致力研究的问题。专利申请号为201510998984.1公开了一种秸秆抗菌阻燃复合材料及其制备方法，将秸秆粉碎后，添加助剂进行混合后，加压固化成型而得，其制备工艺简单，增加了秸秆材料的阻燃性和抗菌性，但由于秸秆中的木质素与纤维素结合不紧密，简单的混合加压方法说得的秸秆材料成型性不好，不利于加工成型，且采用的煎煮提取方式所得的艾蒿和甘草提取物的抗菌性能有效。基于上述陈述，本发明提出了一种秸秆抗菌阻燃复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种秸秆抗菌阻燃复合材料及其制备方法。

一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚酯树脂材料30～50份、秸秆20～40份、复合酶0.5～1.5份、水10～20份、玻璃纤维10～15份、滑石粉2～5份、阻燃剂0.1～0.5份、纳米材料0.3～0.8份、抗菌剂0.1～0.5份、粘合剂1～3份、润滑剂1～3份。

优选的，所述的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚酯树脂材料35～45份、秸秆25～35份、复合酶0.8～1.2份、水12～18份、玻璃纤维11～14份、滑石粉3～4份、阻燃剂0.2～0.4份、纳米材料0.4～0.6份、抗菌剂0.2～0.4份、粘合剂1.5～2.5份、润滑剂1.5～2.5份。

优选的，所述的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚酯树脂材料40份、秸秆30份、复合酶1份、水15份、玻璃纤维12份、滑石粉3.5份、阻燃剂0.3份、纳米材料0.5份、抗菌剂0.3份、粘合剂2份、润滑剂2份。

优选的，所述聚酯树脂材料为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酯弹性体和聚芳酯中的一种或任意组合物。

优选的，所述纳米材料为纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物。

优选的，所述抗菌剂为纳米银离子溶胶、纳米铜离子溶胶、纳米锌离子溶胶、纳米氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵和碳酸锂中的一种或任意组合物。

优选的，所述粘合剂为聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物。

本发明还提出了一种秸秆抗菌阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的秸秆进行粗粉碎，粉碎成0.1～10mm的粗料，加入所述比重的复合酶和水，搅拌混合2～4h后，静置30～50min，进行过滤、干燥得秸秆粉末；

S2、将步骤S1中所得的秸秆粉末加入到粉碎机，粉碎成粒径为0.1～20μm的秸秆纤维，加入述比重的粘合剂，在高温70～110℃下进行充分搅拌混合；

S3、将所述比重的聚酯树脂材料加热至220～280℃，加入步骤S2中完成混合的秸秆纤维和所述比重的玻璃纤维、滑石粉、纳米材料、抗菌剂和润滑剂，以280～420r/min的转速进行搅拌混合，混合20～40min后，得均匀混合料；

S4、将步骤S3中所得的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温180～240℃下挤出后经分段冷水槽冷却至室温后，经切粒机切粒即得。

本发明提出的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其具有显著的抗菌性能和阻燃效果，采用隔热、保温、隔音性能好的秸秆纤维与阻燃性能和力学性能优良的聚酯树脂材料共混制成复合材料，粘合剂的加入有效的改善了秸秆材料的加工成型性，纳米材料的加入有效的提高了复合材料的耐老化，耐腐蚀性，采用本发明制备的复合材料所制的制品使用寿命长，其制备方法简单、制备条件温和，成本低，有效的解决了秸秆的处理问题，废物利用，安全环保，值得推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二酯40份、秸秆30份、复合酶0.8份、水15份、玻璃纤维12份、滑石粉3份、阻燃剂0.4份、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物0.6份、纳米银离子溶胶0.2份、聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物1.5份、润滑剂1.5份。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的秸秆进行粗粉碎，粉碎成8mm的粗料，加入所述比重的复合酶和水，搅拌混合3h后，静置40min，进行过滤、干燥得秸秆粉末；

S2、将步骤S1中所得的秸秆粉末加入到粉碎机，粉碎成粒径为10μm的秸秆纤维，加入述比重的聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物，在高温80℃下进行充分搅拌混合；

S3、将所述比重的聚对苯二甲酸乙二酯加热至250℃，加入步骤S2中完成混合的秸秆纤维和所述比重的玻璃纤维、滑石粉、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物、纳米银离子溶胶和润滑剂，以400r/min的转速进行搅拌混合，混合30min后，得均匀混合料；

S4、将步骤S3中所得的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温200℃下挤出后经分段冷水槽冷却至室温后，经切粒机切粒即得。

实施例二

本发明提出的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸丁二酯30份、秸秆40份、复合酶1.2份、水12份、玻璃纤维11份、滑石粉4份、阻燃剂0.1份、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物0.3份、纳米铜离子溶胶0.4份、聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物2份、润滑剂3份。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的秸秆进行粗粉碎，粉碎成2mm的粗料，加入所述比重的复合酶和水，搅拌混合2.5h后，静置35min，进行过滤、干燥得秸秆粉末；

S2、将步骤S1中所得的秸秆粉末加入到粉碎机，粉碎成粒径为0.1μm的秸秆纤维，加入述比重的聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物，在高温110℃下进行充分搅拌混合；

S3、将所述比重的聚对苯二甲酸丁二酯加热至220℃，加入步骤S2中完成混合的秸秆纤维和所述比重的玻璃纤维、滑石粉、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物、纳米铜离子溶胶和润滑剂，以280r/min的转速进行搅拌混合，混合20min后，得均匀混合料；

S4、将步骤S3中所得的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温180℃下挤出后经分段冷水槽冷却至室温后，经切粒机切粒即得。

实施例三

本发明提出的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚酯弹性体35份、秸秆25份、复合酶1份、水10份、玻璃纤维10份、滑石粉2份、阻燃剂0.5份、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物0.5份、纳米锌离子溶胶0.1份、聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物1份、润滑剂1份。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的秸秆进行粗粉碎，粉碎成5mm的粗料，加入所述比重的复合酶和水，搅拌混合4h后，静置50min，进行过滤、干燥得秸秆粉末；

S2、将步骤S1中所得的秸秆粉末加入到粉碎机，粉碎成粒径为20μm的秸秆纤维，加入述比重的聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物，在高温70℃下进行充分搅拌混合；

S3、将所述比重的聚酯弹性体加热至260℃，加入步骤S2中完成混合的秸秆纤维和所述比重的玻璃纤维、滑石粉、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物、纳米锌离子溶胶和润滑剂，以420r/min的转速进行搅拌混合，混合25min后，得均匀混合料；

S4、将步骤S3中所得的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温240℃下挤出后经分段冷水槽冷却至室温后，经切粒机切粒即得。

实施例四

本发明提出的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚芳酯45份、秸秆35份、复合酶0.5份、水20份、玻璃纤维15份、滑石粉5份、阻燃剂0.2份、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物0.8份、氧化铜0.5份、聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物2.5份、润滑剂2.5份。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的秸秆进行粗粉碎，粉碎成0.1mm的粗料，加入所述比重的复合酶和水，搅拌混合2h后，静置30min，进行过滤、干燥得秸秆粉末；

S2、将步骤S1中所得的秸秆粉末加入到粉碎机，粉碎成粒径为15μm的秸秆纤维，加入述比重的聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物，在高温90℃下进行充分搅拌混合；

S3、将所述比重的聚芳酯加热至280℃，加入步骤S2中完成混合的秸秆纤维和所述比重的玻璃纤维、滑石粉、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物、氧化铜和润滑剂，以350r/min的转速进行搅拌混合，混合40min后，得均匀混合料；

S4、将步骤S3中所得的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温220℃下挤出后经分段冷水槽冷却至室温后，经切粒机切粒即得。

实施例五

本发明提出的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸丁二酯50份、秸秆20份、复合酶1.4份、水18份、玻璃纤维14份、滑石粉3份、阻燃剂0.3份、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物0.4份、纳米银离子溶胶0.3份、聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物3份、润滑剂2份。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的秸秆进行粗粉碎，粉碎成10mm的粗料，加入所述比重的复合酶和水，搅拌混合3.5h后，静置45min，进行过滤、干燥得秸秆粉末；

S2、将步骤S1中所得的秸秆粉末加入到粉碎机，粉碎成粒径为12μm的秸秆纤维，加入述比重的聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物，在高温100℃下进行充分搅拌混合；

S3、将所述比重的聚对苯二甲酸丁二酯加热至240℃，加入步骤S2中完成混合的秸秆纤维和所述比重的玻璃纤维、滑石粉、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物、纳米银离子溶胶和润滑剂，以300r/min的转速进行搅拌混合，混合35min后，得均匀混合料；

S4、将步骤S3中所得的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温190℃下挤出后经分段冷水槽冷却至室温后，经切粒机切粒即得。

将上述实施例一～五中制备出的秸秆抗菌阻燃复合材料的阻燃性能进行分析比较，得出如下结果：

备注：阻燃性按UL-94标准判断。

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)

1.一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚酯树脂材料30～50份、秸秆20～40份、复合酶0.5～1.5份、水10～20份、玻璃纤维10～15份、滑石粉2～5份、阻燃剂0.1～0.5份、纳米材料0.3～0.8份、抗菌剂0.1～0.5份、粘合剂1～3份、润滑剂1～3份。

2.根据权利要求1所述的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚酯树脂材料35～45份、秸秆25～35份、复合酶0.8～1.2份、水12～18份、玻璃纤维11～14份、滑石粉3～4份、阻燃剂0.2～0.4份、纳米材料0.4～0.6份、抗菌剂0.2～0.4份、粘合剂1.5～2.5份、润滑剂1.5～2.5份。

3.根据权利要求1所述的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚酯树脂材料40份、秸秆30份、复合酶1份、水15份、玻璃纤维12份、滑石粉3.5份、阻燃剂0.3份、纳米材料0.5份、抗菌剂0.3份、粘合剂2份、润滑剂2份。

4.根据权利要求1所述的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其特征在于，所述聚酯树脂材料为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酯弹性体和聚芳酯中的一种或任意组合物。

5.根据权利要求1所述的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其特征在于，所述纳米材料为纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的组合物。

6.根据权利要求1所述的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其特征在于，所述抗菌剂为纳米银离子溶胶、纳米铜离子溶胶、纳米锌离子溶胶、纳米氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵和碳酸锂中的一种或任意组合物。

7.根据权利要求1所述的一种秸秆抗菌阻燃复合材料，其特征在于，所述粘合剂为聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的组合物。

8.一种秸秆抗菌阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述比重的秸秆进行粗粉碎，粉碎成0.1～10mm的粗料，加入所述比重的复合酶和水，搅拌混合2～4h后，静置30～50min，进行过滤、干燥得秸秆粉末；

S2、将步骤S1中所得的秸秆粉末加入到粉碎机，粉碎成粒径为0.1～20μm的秸秆纤维，加入述比重的粘合剂，在高温70～110℃下进行充分搅拌混合；

S3、将所述比重的聚酯树脂材料加热至220～280℃，加入步骤S2中完成混合的秸秆纤维和所述比重的玻璃纤维、滑石粉、纳米材料、抗菌剂和润滑剂，以280～420r/min的转速进行搅拌混合，混合20～40min后，得均匀混合料；

S4、将步骤S3中所得的混合料加入到双螺杆挤出机中，在高温180～240℃下挤出后经分段冷水槽冷却至室温后，经切粒机切粒即得。