CN107118458B - 一种非发泡pvc基超高填充生物质纤维复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料及制备方法，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：PVC树脂：100份；生物质纤维粉：150～400份；改性剂：生物质纤维质量的5～30％；引发剂：改性剂质量的3‑15％；稳定剂：5～9份；加工助剂型ACR：2‑6份；增韧改性剂：7～15；外润滑剂3‑6份、内润滑剂0.5‑3份，抗氧剂1‑2份；采用本发明方法制备的非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料，生物质纤维填充量质量比达到60‑80％，具有质轻、表面硬度高、防水、防腐、保温的优点，具有木材可钉、可锯、可刨的加工特点，可广泛用于建筑、运输、包装及家庭装饰领域。

Description

一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于木塑材料技术领域，具体涉及一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料及制备方法。
背景技术
生物质复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的新型环保材料，主要用于建材、家具、物流包装等行业。
我国有比较丰富的生物质资源，据联合国粮农组织资料，我国每年有1.1亿吨麦秸，居世界第一位。具体到林业可利用生物质方面，我国目前拥有用材林7862.58万公顷，薪炭林2139万公顷，竹林484.26万公顷。每年约有1.5亿吨森林采伐剩余物和木材加工产生的废弃物，每年约有1亿吨疏伐树木整枝生物质。这些林业生物质资源为我国林产工业发展生物质产业提供了丰富的原料。作为可循环利用天然资源的生物质及其废弃物的资源化利用，具有良好的经济、社会和生态效益，已逐渐成为21世纪主要的新材料和新能源之一。
目前产业化的PP、PE基生物质复合材料中生物质纤维添加量最高只能达到55％，如中国专利CN105924793A、CN104479388A，利用流动性好的PP作为基材，且对秸秆粉进行化学预处理前提下，秸秆粉添加量仅达43份。以流动性最佳的PE为基材的生物质复合材料如中国专利CN105348843A中生物质纤维最高填充量仅55％。以具有阻燃性的PVC树脂作为基材的生物质复合材料，如中国专利CN105082719A秸秆粉添加量仅10份，专利CN102634220A以PVC树脂为基材，通过对秸秆粉的改性，秸秆粉添加量可达到150份，为中高填充，但机筒温度185℃、机头温度高达190℃，不利于高填充生物质纤维复合材料的加工。中国专利CN201510413300.7通过造粒后再挤出加工成型，其造粒时间长达30min，其加工成型螺杆较长，机筒温度控制分7个区，总体效率低。中国专利CN201510919498.6公布了一种PVC基的生物质复合材料，其中大量使用DOP、环氧大豆油等增塑剂，加工过程会产生大量污染物、产品不绿色，同时经混料、造粒和挤出成型，加工过程效率低。G.Saini等研究发现，用碱液处理甘蔗秸秆可有效增强PVC/甘蔗秸秆/复合材料的力学性能，但其拉伸弹性模量提高了48％、冲击强度提高了14％，且扫描电子显微镜(SEM)结果显示，处理后的甘蔗秸秆与PVC界面结合更好，但首先采用5％NaOH溶液对秸秆纤维处理24h，过程复杂、增加成本，同时若工业化生产会增加废水处理环节(Saini G，Narula A K，Choudhary V，et al.Effect ofparticle sizeand alkali treatment of sugarcane bagasse on thermal，mechanical，and morphological properties of PVC-bagasse composites[J].JReinf PlastCompos，2010，29(5):731–740.)。Kaimeng Xu等将天然生物偶联剂壳聚糖引入到复合材料体系中，壳聚糖分子链中的氨基基团将木粉和PVC基质连接起来，材料加工性能明显加强，但实验结果为木粉含量添加量最佳为30份，未到达高填充或超高填充的目的(Xu K,Li K,Zhong T,et al.Effects of chitosan as biopolymer coupling agent on thethermaland rheological properties of polyvinyl chloride/wood flour composites[J].Composites Part B:Engineering.2014,58:392-399.)。
另外，以上专利和文献报导中除Kaimeng Xu等外均是以改变生物质纤维与树脂基体间的界面相容性为目的，但实际未考虑生物质纤维流动性问题，因此，即使界面相容性具有较大提升，但加工难度大，不利于生物质纤维填充量的提升。
同时由于PP、PE基生物质复合材料加工温度一般均高于210℃，在挤出加工过程，生物质纤维不能承受高温，糊料、放炮过程经常爆发，加工过程风险高。
PVC基生物质复合材料加工温度低于180℃，加工风险小，但由于生物质纤维与PVC树脂相容性差，PVC基木塑复合材料生物质纤维填充量百分比低于30％，直接制备得到的复合材料性能不够理想。同时，由于生物质纤维本身流动性差，不具备热可塑性，即使进行表面处理提升相容性后，与PVC树脂共同挤出制备高填充复合材料，加工也是一大难题。
本发明的目的，是解决上述技术问题，提供一种表面改性剂，提升生物质纤维与PVC树脂相容性，同时赋予生物质纤维一定的热可塑性，达到超高填充的目的，同时降低材料加工难度，提升材料性能。
发明内容
本发明目的在于提供一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料的制备方法。采用喷雾的方法将能够给予生物质纤维一定可塑性的表面改性剂包覆在生物质纤维表面，进一步加入具备两性基团的偶联剂接枝到改性表面改性剂表面，然后将改性后的生物质纤维粉体与PVC干混料高速混合均匀后加入高剪切型锥形双螺杆挤出机中，在挤出过程中，通过偶联剂的作用，提升生物质纤维与PVC树脂间的相容性，大幅提高PVC基木塑中生物质纤维粉体的填充量。
为达到上述目的，非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料由以下重量份数的原料制成：
PVC树脂：100份；生物质纤维：150～400份，优选的是230～400份；改性剂：生物质纤维质量的5～30％，优选的是10-20％；引发剂：改性剂质量的3-15％，优选的是6～12％；稳定剂：5～9份，优选的是6～8份；加工助剂型ACR：2-6份，优选的是3～5份；增韧改性剂：7～15，优选的是9～12份；外润滑剂3-6份，优选的是4～5份；内润滑剂0.5-3份，优选的是1-2份；抗氧剂1-2份。
本发明所使用的生物质纤维粉体选自水稻秸秆粉、小麦秸秆粉、玉米秸秆粉、竹粉或木粉。
本发明所使用的生物质纤维粉体是选自细度为80-120目的粉体，优选的是80目。
本发明所使用的生物质纤维粉体含水率为0.5-10％。
本发明所使用的生物质纤维粉表面改性剂选自：丙烯酸表面改性剂、丙烯酸丁酯、马来酸酐等。
本发明所使用的引发剂选自：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基碳二亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)等。
本发明所使用的PVC树脂选自：SG-5型PVC树脂、超低聚合度PVC树脂、增韧型PVC树脂中的一种或多种。
本发明提供的非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料的制备方法，具体工艺如下：
(a)将干燥的生物质纤维粉体加入料仓可加热的高速混料机中，高速混料机温度设定100-130℃，转速设定1000-1500rpm，在高速搅拌下向高速混料机中喷入雾化的表面改性剂，喷完表面改性剂后持续高速搅拌，待混料机中物料完全干燥且料温达到120℃后，向高速混料机中加入引发剂，持续混料5-10min，待物料温度上升5-15℃后，将物料排除，得到改性生物质纤维粉体；
(b)将PVC树脂、稳定剂、增塑剂、抗冲改性剂、外润滑剂、内润滑剂和抗氧剂全部加入高混机，高速搅拌至料温为100-125℃后排入冷混机将物料冷却至低于50℃后排除，得到PVC干混料。
(c)将改性生物质纤维粉体和PVC干混料加入高混机，高速搅拌5-15min后排入储料罐，得挤出用料；
(d)将挤出用料加入高剪切型锥形双螺杆杆挤出机进行塑化挤出、冷却、定性、牵引、切割即得高填充非发泡PVC基木塑材料。
步骤a中，所述的表面改性剂加入工艺为雾化后的表面改性剂直喷入高速搅拌的物料中。
步骤d中，所述挤出机挤出时，需要温度求，是一种要求具有多段不同温度结构的挤出机，分有四区温度，其中一区温度为155-180℃、二区温度为150-170℃、三区温度为145-165℃、四区温度为145-165℃、合流芯温度为140-160℃、模具温度为165-180℃，挤出机转速为0-20rpm，喂料转速为10-80rpm，挤出机真空度为0.04-0.08MPa，冷却水温度为8-20℃，牵引速度为0.8-1.2m/min。
有益效果
本发明使用PVC加工中成熟的高速混料机进行生物质纤维粉体改性，无需额外设备投资，工艺简单易掌控；
本发明首先采用喷雾的方法将表面改性剂包覆到生物质纤维粉体表面，使生物质纤维在挤出加工过程中具有一定的可塑性，降低非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料的加工难度；
本发明使用一种偶联剂首先与已经包覆在生物质纤维粉体表面的表面改性剂进行反应，进一步在挤出过程中使其与PVC树脂偶联，直接提升非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料的物理力学性能；
本发明采用自主研发特种PVC树脂，降低高填充生物质复合材料的加工温度，降低能耗、提高加工安全性。
本发明所使用生物质纤维粉体多为农作物秸秆这一天然材料，具有生命周期短、废弃后可自然降解等绿色环保有点，即充分利用了取之不尽的再生资源，又解决了农作物秸秆燃烧的环境污染，对治理目前我国秸秆焚烧带来的环境污染，实现农作物秸秆的综合利用和农业可持续发展具有重要作用，具有巨大的社会效益、环境效益和经济效益。
本发明使用原料无毒无害，产品零甲醛，绿色环保。
采用本发明方法制备的非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料，生物质纤维填充量质量比达到60-80％，具有质轻、表面硬度高、防水、防腐、保温的优点，并且具有木材可钉、可锯、可刨的加工特点，可广泛用于建筑、运输、包装及家庭装饰领域。
附图说明
图1为本发明加工工艺流程图。
图2中图谱(a)为本发明中小麦秸秆粉红外图谱、图谱(b)为改性秸秆粉红外图谱(实施例1)和原秸秆粉与改性秸秆粉红外图谱之差(c)。
图3为产品拉伸断裂面SEM图，其中(a)为表面改性剂5％时改性生物质纤维填充产品拉伸断面SEM图(实施例1)，(b)为表面改性剂30％时改性生物质纤维填充产品拉伸断面SEM图(实施例3)。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料由以下重量份数的原料制成：
PVC树脂：100份；生物质纤维：150～400份，优选的是230～400份；改性剂：生物质纤维质量的5～30％，优选的是10-20％；引发剂：改性剂质量的3-15％，优选的是6～12％；稳定剂：5～9份，优选的是6～8份；加工助剂型ACR：2-6份，优选的是3～5份；增韧改性剂：7～15，优选的是9～12份；外润滑剂3-6份，优选的是4～5份；内润滑剂0.5-3份，优选的是1-2份；抗氧剂1-2份。
本发明所使用的生物质纤维粉体选自水稻秸秆粉、小麦秸秆粉、玉米秸秆粉、竹粉或木粉。
本发明所使用的生物质纤维粉体是选自细度为80-120目的粉体，优选的是80目。
本发明所使用的生物质纤维粉体含水率为0.5-10％。
本发明所使用的生物质纤维粉表面改性剂选自：丙烯酸表面改性剂、丙烯酸丁酯、马来酸酐等。
本发明所使用的引发剂选自：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基碳二亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)等。
本发明所使用的PVC树脂选自：SG-5型PVC树脂、超低聚合度PVC树脂、增韧型PVC树脂中的一种或多种。
本发明提供的非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料的制备方法，具体工艺如下：
(a)将干燥的生物质纤维粉体加入料仓可加热的高速混料机中，高速混料机温度设定100-130℃，转速设定1000-1500rpm，在高速搅拌下向高速混料机中喷入雾化的表面改性剂，喷完表面改性剂后持续高速搅拌，待混料机中物料完全干燥且料温达到120℃后，向高速混料机中加入引发剂，持续混料5-10min，待物料温度上升5-15℃后，将物料排除，得到改性生物质纤维粉体；
(b)将PVC树脂、稳定剂、增塑剂、抗冲改性剂、外润滑剂、内润滑剂和抗氧剂全部加入高混机，高速搅拌至料温为100-125℃后排入冷混机将物料冷却至低于50℃后排除，得到PVC干混料。
(c)将改性生物质纤维粉体和PVC干混料加入高混机，高速搅拌5-15min后排入储料罐，得挤出用料；
(d)将挤出用料加入高剪切型锥形双螺杆杆挤出机进行塑化挤出、冷却、定性、牵引、切割即得高填充非发泡PVC基木塑材料。
步骤a中，所述的表面改性剂加入工艺为雾化后的表面改性剂直喷入高速搅拌的物料中。
步骤d中，所述挤出机挤出时，需要温度求，是一种要求具有多段不同温度结构的挤出机，分有四区温度，其中一区温度为155-180℃、二区温度为150-170℃、三区温度为145-165℃、四区温度为145-165℃、合流芯温度为140-160℃、模具温度为165-180℃，挤出机转速为0-20rpm，喂料转速为10-80rpm，挤出机真空度为0.04-0.08MPa，冷却水温度为8-20℃，牵引速度为0.8-1.2m/min。
实施例1：利用表面改性剂B200对小麦秸秆粉进行改性后制备非发泡PVC基超高填充生物质复合材料，具体操作如下：
(1)改性秸秆粉的制备
(1-1)将80目，含水率为0.5％的小麦秸秆粉25kg加入高混机，高混机转速调至1400rpm。
(1-2)待转速达到1400rpm后，开始向高速混料机内喷入雾化的B200表面改性剂1.25kg。
(1-3)表面改性剂喷完后持续搅拌，直到高混机内物料温度上升至120℃。
(1-4)然后缓慢加入112.5g引发剂MDI。
(1-5)MDI加料完毕之后，高混机中物料温度上升至130℃时，将物料排出，即得改性小麦秸秆粉。
(2)PVC干混料的制备
(2-1)将SG5型PVC树脂按配方：PVC 100份、钙锌稳定剂8份、加工助剂ACR 5份、抗冲改性剂CPE 12份、外润滑剂PE蜡5份、硬脂酸2.5份、抗氧剂1份加入高混机后，高混机转速提升至1400rpm。
(2-1)待物料温度上升至120℃时，将物料排入冷混机进行冷却，待物料冷却至50℃时，将物料排除，得PVC干混料。
(3)挤出加工用料的制备
将第(1)步制得的改性小麦秸秆粉和第(2)步制得的PVC干混料按质量比70：30加入高速混料机，混料6min后排出得挤出用料。
(4)非发泡PVC基超高填充生物质复合材料的制备
将挤出用料加入高剪切型锥形双螺杆挤出机料斗中，挤出加工工艺见表1。产品性能见表2。
实施例2：方法同实施例1，只是将第(1-2)步中B200表面改性剂改为5kg，第(1-4)步中MDI改为450g。挤出加工工艺见表1，产品性能见表2。
实施例3：方法同实施例1，只是将第(1-2)步中B200表面改性剂改为7.5kg，第(1-4)步中MDI改为675g。挤出加工工艺见表1，产品性能见表2。
表1实施例1-3加工工艺表
Figure BDA0001271654080000081
注：实施例1-3加工工艺相同，如表1所示。
表2实施例1-3产品性能
Figure BDA0001271654080000082
实施例4：方法同实施例1，只是将第(1-2)步中B200表面改性剂改为5kg，第(1-4)步中MDI改为150g。产品性能见表3。
实施例5：方法同实施例1，只是将第(1-2)步中B200表面改性剂改为5kg，第(1-4)步中MDI改为750g。产品性能见表3。
表3实施例2、实施例4和实施例5产品性能
Figure BDA0001271654080000083
实施例6：方法同实施例1，只是将第(1-1)中小麦秸秆粉改用100目，第(1-2)步中B200表面改性剂改为5kg，第(1-4)步中MDI改为450g。产品性能见表4。
实施例7：方法同实施例1，只是将第(1-1)中小麦秸秆粉改用120目，第(1-2)步中B200表面改性剂改为5kg，第(1-4)步中MDI改为450g。产品性能见表4。
表4实施例2、实施例6和实施例7产品性能
Figure BDA0001271654080000091
实施例8：方法同实施例1，只是将第(1-2)步中B200表面改性剂改为5kg，第(1-4)步中MDI改为450g。第(3)步中改性小麦秸秆粉与PVC树脂质量比改为60：40。产品性能见表4。
实施例9：方法同实施例1，只是将第(1-2)步中B200表面改性剂改为5kg，第(1-4)步中MDI改为450g。第(3)步中改性小麦秸秆粉与PVC树脂质量比改为80：20。产品性能见表4。
表4实施例2、实施例8和实施例9产品性能
Figure BDA0001271654080000092
实施例10：PVC干混料助剂调整制备非发泡PVC基超高填充生物质复合材料，具体操作如下：
(1)改性秸秆粉的制备
(1-1)将80目，含水率为0.5％的小麦秸秆粉25kg加入高混机，高混机转速调至1400rpm。
(1-2)待转速达到1400rpm后，开始向高速混料机内喷入雾化的B200表面改性剂5kg。
(1-3)表面改性剂喷完后持续搅拌，直到高混机内物料温度上升至120℃。
(1-4)然后缓慢加入450g引发剂MDI。
(1-5)MDI加料完毕之后，高混机中物料温度上升至130℃时，将物料排出，即得改性小麦秸秆粉。
(2)PVC干混料的制备
(2-1)将SG5型PVC树脂按配方：PVC 100份、钙锌稳定剂7份、加工助剂ACR4份、抗冲改性剂CPE11份、外润滑剂PE蜡4份、硬脂酸2份、抗氧剂1.5份加入高混机后，高混机转速提升至1400rpm。
(2-1)待物料温度上升至120℃时，将物料排入冷混机进行冷却，待物料冷却至50℃时，将物料排除，得PVC干混料。
(3)挤出加工用料的制备
将第(1)步制得的改性小麦秸秆粉和第(2)步制得的PVC干混料按质量比80：20加入高速混料机，混料6min后排出得挤出用料。
(4)非发泡PVC基超高填充生物质复合材料的制备
将挤出用料加入高剪切型锥形双螺杆挤出机料斗中，挤出加工工艺见表5。产品性能见表6。
实施例11：方法同实施例10，只是将第(2-1)步改为：PVC 100份、钙锌稳定剂5份、加工助剂ACR 2份、抗冲改性剂CPE7份、外润滑剂PE蜡3份、硬脂酸0.5份、抗氧剂1份。挤出加工工艺见表5，产品性能见表6。
实施例12：方法同实施例10，只是将第(2-1)步改为：PVC 100份、钙锌稳定剂9份、加工助剂ACR6份、抗冲改性剂CPE15份、外润滑剂PE蜡6份、硬脂酸3份、抗氧剂2份。挤出加工工艺见表5，产品性能见表6。
表5实施例10-12加工工艺表
Figure BDA0001271654080000111
表6实施例10-12产品性能
Figure BDA0001271654080000112
实施例13：方法同实施例10，只是将第(1-1)步中小麦秸秆粉改为杨木粉。产品性能见表7。
实施例14：方法同实施例10，只是将第(1-1)步中小麦秸秆粉改为竹粉。产品性能见表7。
实施例15：方法同实施例10，只是将第(1-1)步中小麦秸秆粉改为橡树木粉。产品性能见表7。
表6实施例10、13-15产品性能
Figure BDA0001271654080000113
实施例16：方法同实施例10，只是将第(2-1)步中SG-5型PVC树脂改为熔融温度较低的特种PVC。加工性能见表8，产品性能见表9。
实施例17：方法同实施例10，只是将第(2-1)步中SG-5型PVC树脂改为较高聚合度的特种PVC。加工性能见表8，产品性能见表9。
表8实施例10、16、17加工工艺表
Figure BDA0001271654080000121
表9实施例10、16、17产品性能
Figure BDA0001271654080000122
实施例18：方法同实施例10，只是将第(1-1)步中含水率为0.5％的小麦秸秆粉改为含水率为5％的小麦秸秆粉。产品性能见表10。
实施例19：方法同实施例10，只是将第(1-1)步中含水率为0.5％的小麦秸秆粉改为含水率为10％的小麦秸秆粉。产品性能见表10。
表10实施例10、18、19产品性能
Figure BDA0001271654080000131
实施例20：方法同实施例10，只是将第(1-2)步中B200改为丙烯酸丁酯，第(1-4)步中MDI改为DCC。产品性能见表11。
实施例21：方法同实施例10，只是将第(1-2)步中B200改为马来酸酐，第(1-4)步中MDI改为DMAP。产品性能见表11。
表11实施例10、20、21产品性能
Figure BDA0001271654080000132
比较例1：根据中国专利CN201510413300.7，以植物纤维为生物质原料，以其公布的生物质原料最高填充量100份制备PVC基生物质复合材料，工艺如下：
(a)按如下配方称量物料：高分子树脂PVC40公斤、橡胶粉粒6公斤、天然植物纤维40公斤、CPE2公斤、硬脂酸锌质6公斤、UV90.5公斤、抗氧剂10102公斤、硅烷偶联剂2公斤、钛白粉5公斤；
(b)先将天然植物纤维加如干燥设备中，控制温度在100-105℃，时间11-13分钟，检测原料干燥到水分小于1％，再用高速混料机将包括橡胶粉粒所有原料混合均匀，高速混料机内所有原料在混料时温度控制在90-105℃，时间28分钟；再用高温造粒机将高速混料机内所有原料造粒，控制高温造粒机内温度在115-120℃，时间35分钟后将形成可供双螺杆挤出机用的粒料；
(c)再将(b)所得粒料加入到双螺杆挤出机挤出成型，双螺杆挤出机7个温控区温度分别为50℃、60℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、双螺杆挤出机机头温度为130℃、双螺杆挤出机挤出板材再经过冷却、冷却水入口温度23℃以下，控制冷却水流量0.6立方米/分钟；双螺杆挤出机挤出板材速度为0.9-1.1米/分钟。产品性能见表12。
比较例2：根据中国专利CN201510919498.6，以木粉为原料，按其公布的杉木粉最高填充量为200份制备PVC基生物质复合材料，工艺如下：
(a)取100份(质量份数)含水率少于等于5％、粒径在80目的杉木粉，10份环氧大豆油，10份棕榈油，混好均匀后，加入密炼机中，保持温度70℃，连续密炼60分钟，然后取出自然冷却，待用；
(b)取步骤(a)所得纤维80份，聚氯乙烯20份，DOP10份，SBS10份，硫磺3份，1200目碳酸钙8份，在高混机中共混30分钟，待用。
(c)将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为190℃，机头压力3MPa，螺杆转速80r/min。
(d)为便于制品比较，将(c)所得粒料按实施例1中挤出加工工艺进行制品加工。制品性能见表12。
表11实施例1、比较例1和比较例2产品性能
Figure BDA0001271654080000141
附图解释
图2中改性的秸秆粉(图谱a)3400cm-1左右的-OH峰强度明显降低，这是由于引发剂分子结构中反应活性很高的-NCO与纤维素中的羟基反应使得羟基大量减少。这使纤维素表面极性降低，进而与非极性PVC树脂更好的粘合。
图3中图(a)断裂面孔洞较大较多，出现较明显的界面相分离结构，说明生物质纤维与PVC树脂基体相容性差，界面结合力交差；图(b)有少许孔洞但木粉在树脂基体中分散均匀，存在连续相，说明生物质纤维与PVC树脂相容性较好。

Claims (3)

1.一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料，其特征在于，所述非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料由以下重量份数的原料制成：
PVC树脂：100份；生物质纤维粉：230～400份；丙烯酸表面改性剂：生物质纤维粉质量的10-20％；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)：丙烯酸表面改性剂质量的6～12％；稳定剂：6～8份；加工助剂型ACR：3～5份；抗冲改性剂：9～12份；外润滑剂4～5份、内润滑剂1-2份，抗氧剂1-2份；
所述的生物质纤维粉选自水稻秸秆粉、小麦秸秆粉、玉米秸秆粉、竹粉或木粉，所述的生物质纤维粉细度为80-100目；
所述的生物质纤维粉含水率为0.5-5％；
所述的PVC树脂选自：SG-5型PVC树脂、超低聚合度PVC树脂中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料的制备方法，其特征在于有如下工艺步骤：
(a)将干燥的生物质纤维粉加入料仓可加热的高速混料机中，高速混料机温度设定100-130℃，转速设定1000-1500rpm，在高速搅拌下向高速混料机中喷入雾化的丙烯酸表面改性剂，喷完表面改性剂后持续高速搅拌，待混料机中物料完全干燥且料温达到120℃后，向高速混料机中加入MDI，持续混料5-10min，待物料温度上升5-15℃后，将物料排出，得到改性生物质纤维粉；
(b)将PVC树脂、稳定剂、加工助剂型ACR、抗冲改性剂、外润滑剂、内润滑剂和抗氧剂全部加入高混机，高速搅拌至料温为100-125℃后排入冷混机将物料冷却至低于50℃后排出，得到PVC干混料；
(c)将改性生物质纤维粉和PVC干混料加入高混机，高速搅拌5-15min后排入储料罐，得挤出用料；
(d)将挤出用料加入高剪切型锥形双螺杆挤出机进行塑化挤出、冷却、定型、牵引、切割即得高填充非发泡PVC基木塑材料。
3.根据权利要求2所述的一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料的制备方法，其特征在于：步骤d中，所述挤出机挤出时，需要温度设定，是一种要求具有多段不同温度结构的挤出机，分有四区温度，其中一区温度为155-180℃、二区温度为150-170℃、三区温度为145-165℃、四区温度为145-165℃、合流芯温度为140-160℃、模具温度为165-180℃，挤出机转速为8-20rpm，喂料转速为10-80rpm，挤出机真空度为0.04-0.08MPa，冷却水温度为8-20℃，牵引速度为0.8-1.2m/min。
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