CN106751987A

CN106751987A - 一种木塑复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN106751987A
Application number: CN201611096652.5A
Authority: CN
Inventors: 郝青
Original assignee: Shaanxi Huanke Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Huanke Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2017-05-31

Abstract

一种木塑复合材料的制备方法，属于材料制备领域，其特征在于包括如下步骤：（1）偶联剂处理：稻壳粉或玻璃纤维与KH‑550偶联剂溶液质量比1∶20，处理；（2）处理后将稻壳粉或玻璃纤维取出并烘干待用；（3）称取处理好的稻壳粉、非医疗回收塑料，混合均匀后放入双螺杆混炼挤出机组中混合造粒，然后将粒子烘干，放于注塑机中注射成型。以稻壳粉和非医疗废弃物作为原料，采用挤出注塑工艺制备回收塑料/稻壳粉木塑复合材料，用偶联剂处理稻壳粉和玻璃纤维后，相对于纯回收塑料，复合材料的拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲弹性均明显得到提高，且制备工艺简单，易于推广应用。

Description

一种木塑复合材料的制备方法

技术领域

本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种木塑复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，由于生活、农业、工业废物日益增加，随着居民环保意识的增强，难降解、高污染的材料正逐步被淘汰。木塑复合材料作为一种具有发展潜力的新型材料，以其原料来源广、价格低廉、性能优异、绿色环保等优势被广泛应用于家具、建筑、工业、车辆船舶、包装运输、体育器材等行业。

我国是水稻种植大国，稻壳粉、稻秸秆等副产品每年产量很大，除利用其造纸或作为牲畜饲料外，大多数是采用掩埋、焚烧等方法处理，这种处理方法不仅浪费资源，而且还会污染环境。非医疗回收塑料是指医疗机构在医疗护理活动中产生的不具有感染性、毒性以及其它危害性的可回收的废塑料。目前，以农业废弃物( 稻壳、秸秆等) 和回收塑料为原料的木塑复合材料的开发和工业化利用，为丰富的农业、工业、生活废弃资源开辟了一个崭新的应用领域，减少了农业资源的浪费，实现了资源的可循环利用，有助于减轻废弃物不合理应用对环境带来的影响。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种木塑复合材料的制备方法。

本发明的技术方案为：

一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）偶联剂处理：稻壳粉或玻璃纤维与KH-550偶联剂溶液质量比1∶20，处理温度为常温，时间为2h；

（2）处理后将稻壳粉或玻璃纤维取出并在80℃的电热鼓风干燥箱中烘干待用；

（3）复合材料的制备：稻壳粉的质量分数为0%~60%，粒径分别为150-850µm；称取处理好的稻壳粉或玻璃纤维、非医疗回收塑料，混合均匀后放入双螺杆混炼挤出机组中混合造粒，然后将粒子烘干，放于注塑机中注射成型。均聚PP 的结晶度较低，一般为45%～50%。较低的结晶度导致均聚PP 具有力学性能低，刚性差、韧性差、尺寸稳定性差和易老化的缺点，表面硬度、耐热性等性能均低于共聚PP。

本发明所述的木塑复合材料的制备方法，所述玻璃纤维的长度为6mm。

本发明所述的木塑复合材料的制备方法，所述稻壳粉使用前在100℃烘箱中干燥12h以上除去表面吸附的水分，使其水分质量分数低于1%。

本发明所述的木塑复合材料的制备方法，所述挤出温度为185℃，挤出机螺杆转速为100r／min，注塑温度为200℃，注塑压力为65 MPa。

本发明所述的木塑复合材料的制备方法，所述KH-550偶联剂溶液的水溶液浓度为3%。

本发明的技术效果在于：

本发明所述的木塑复合材料的制备方法，以稻壳粉和非医疗废弃物作为原料，采用挤出注塑工艺制备回收塑料/稻壳粉木塑复合材料，用偶联剂处理稻壳粉和玻璃纤维后，相对于纯回收塑料，复合材料的拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲弹性均明显得到提高，且制备工艺简单，易于推广应用。

具体实施方式

实施例1

一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（3）复合材料的制备：稻壳粉的质量分数为20%，粒径分别为150-450µm；称取处理好的稻壳粉或玻璃纤维、非医疗回收塑料，混合均匀后放入双螺杆混炼挤出机组中混合造粒，然后将粒子烘干，放于注塑机中注射成型。均聚PP 的结晶度较低，一般为45%。较低的结晶度导致均聚PP 具有力学性能低，刚性差、韧性差、尺寸稳定性差和易老化的缺点，表面硬度、耐热性等性能均低于共聚PP。

随稻壳粉粒径的增加，复合材料的拉伸及弯曲性能均呈现先上升后下降的趋势，以稻壳粉粒径为425µm的回收塑料／稻壳粉木塑复合材料的性能较佳。稻壳粉在基体中的分散性和稻壳粉与基体之间的界面结合是影响木塑复合材料力学性能的主要因素。当稻壳粉粒径过小时，由于稻壳粉的团聚现象加剧，分散性也变差，稻壳粉和塑料之间的界面结合变弱，破坏了塑料基体的整体性和连续性，因此复合材料的力学性能较低。随着稻壳粉粒径的增加，稻壳粉分散逐渐均匀，使稻壳粉与基体的结合力增大，从而提高了力学性能。稻壳粉粒径太大容易在复合材料界面形成空洞缺陷，造成应力集中，从而使复合材料的力学性能降低。

回收塑料／稻壳粉木塑复合材料力学性能基本上随稻壳粉质量分数增加呈上升趋势。在稻壳粉质量分数为60% 时复合材料力学性能较好，但当稻壳粉质量分数大于50% 时，挤出的粒子表面粗糙，不易成型。综合复合材料的力学性能和成型情况，稻壳粉的最佳质量分数为50%。稻壳粉质量分数较少时，稻壳粉对复合材料起到了增强的作用，同时塑料浸入稻壳粉及其微纤表面空隙将其包裹，成为稻壳粉及其微纤之间的粘合剂，此时稻壳粉之间有互相接触、交叉、缠结。当复合材料受到外力作用时，木塑结合界面可将应力塑料基体传递到木纤维上，达到体系中能量相互传递的作用，对体系起到了增强的作用，其力学性能相应提高。当稻壳粉质量分数超过50% 时，其纤维素中羟基形成分子内氢键导致稻壳粉有聚集现象。稻壳粉被基体完全包覆的程度小，破坏了塑料基体的整体性和连续性，使基体粘结性能变差，导致在熔融温度下木塑材料出现熔体流动性差、制品表面粗糙等缺陷。

在玻璃纤维增强木塑复合材料中，稻壳粉、玻璃纤维以及非医疗回收塑料经过高速混合后形成了一种立体的三维网络结构，这种稳定的三维网络结构导致了玻璃纤维增强木塑复合材料的力学性能得以显著提高。在高速混合过程中，玻璃纤维束会分散成若干的玻璃单纤维。而玻璃单纤维与稻壳粉颗之间的摩擦作用，会导致稻壳粉分散产生大量的木纤维微丝，这些微丝与玻璃纤维棒相互缠结在一起，形成了一种中空的三维结构，稻壳粉与非医疗回收塑料分子可以填充在其中的空隙中，从而改善复合材料的力学性能。

实施例2

一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（3）复合材料的制备：稻壳粉的质量分数为60%，粒径分别为500-850µm；称取处理好的稻壳粉或玻璃纤维、非医疗回收塑料，混合均匀后放入双螺杆混炼挤出机组中混合造粒，然后将粒子烘干，放于注塑机中注射成型。均聚PP 的结晶度较低，一般为50%。较低的结晶度导致均聚PP 具有力学性能低，刚性差、韧性差、尺寸稳定性差和易老化的缺点，表面硬度、耐热性等性能均低于共聚PP。

本发明所述的木塑复合材料的制备方法，所述KH-550偶联剂溶液的水溶液浓度为3%。850µm稻壳粉粒径大，相应复合材料表面粗糙，界面之间有空洞，150µm稻壳粉有团聚现象，稻壳粉团之间有空洞夹杂其中，425µm稻壳粉粒径大小合适，与塑料基体之间结合界面均匀连续，显示出良好的界面结合。，稻壳粉和塑料基体之间结合差，回收塑料／稻壳粉复合材料中有明显缝隙，当稻壳粉质量分数为50% 时，稻壳粉与塑料基体混合均匀且能够形成较好连续相。

Claims

1.一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（3）复合材料的制备：稻壳粉的质量分数为0%~60%，粒径分别为150-850µm；称取处理好的稻壳粉或玻璃纤维、非医疗回收塑料，混合均匀后放入双螺杆混炼挤出机组中混合造粒，然后将粒子烘干，放于注塑机中注射成型。

2.根据权利要求1所述的木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维的长度为6mm。

3.根据权利要求1所述的木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述稻壳粉使用前在100℃烘箱中干燥12h以上除去表面吸附的水分，使其水分质量分数低于1%。

4.根据权利要求1所述的木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述挤出温度为185℃，挤出机螺杆转速为100r／min，注塑温度为200℃，注塑压力为65 MPa。

5.根据权利要求1所述的木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述KH-550偶联剂溶液的水溶液浓度为3%。