CN107540950A

CN107540950A - 一种利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法

Info

Publication number: CN107540950A
Application number: CN201710933611.5A
Authority: CN
Inventors: 戚海冰
Original assignee: Guangxi Province Nanning City Guierchuang Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Guangxi Province Nanning City Guierchuang Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2018-01-05

Abstract

本发明公开了一种利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法，其方法包括：甘蔗渣除髓、粉碎过筛，用石灰水上清液浸泡，加热，加入硬脂酸、分子蒸馏单甘脂通过胶体磨进行甘蔗渣微纤化，得到微细纤维；以聚丙烯为基材中添加精细胶粉（FRP）为聚丙烯成核剂，再加入硅烷偶联剂、马来酸酐接枝物、助剂和甘蔗超细纤维混炼高温和高剪切力作用下，采用“熔融挤出‑热拉伸‑淬冷”方法，后经风干，制粒机制粒得到甘蔗渣超细纤维/聚丙烯热拉伸复合材料。本方法操作简单，生产的材料具有良好的刚性、耐冲击性、机械强度、耐高温性等优点。

Description

一种利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法

技术领域

本发明涉及生物基塑料领域，具体是一种利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法。

背景技术

目前，塑料在汽车上的应用越来越多，从当前汽车使用的材料来看，无论是车外部件、车内部件、功能与结构件等许多都是塑料部件。使用塑料可以减轻汽车自重，如车外主要部件有保险杠、挡泥板、车轮罩等；车内的主要部件有仪表板、车门内板、座椅等；功能与结构件主要有油箱、散热器水室、风扇叶等。许多车用市场也有向轻质化发展。轻型车辆市场对树脂如尼龙、聚丙烯、聚氨酯和其他工程塑料的需求量非常大。

甘蔗渣是制糖工业的主要副产品，是一种重要的可再生生物质资源。普遍情况甘蔗渣经常被废弃，或者多数只用做燃料，其利用率很低，不仅造成了资源的浪费，而且还带来了环境的污染。甘蔗渣的农药残留量很低，且木质化程度高。而且甘蔗渣作为生物质原料具有明显的优势：甘蔗渣来源集中、产量大，收集简单、运输半径小、成本低、且甘蔗成分相对稳定、性质均一等，因此可以作为制备塑料的原料。

中国专利（CN201410017710.5）公开的一种以木质纤维为原料制备生物基塑料的方法，其制备的塑料达到了一定的力学强度，但其机械强度，抗冲击性强度和耐热性对于用作为汽车塑料还有些不足。中国专利（CN201110222635.2）公开的一种甘蔗渣聚丙烯生物基塑料及其制备方法。其制备的塑料有表面光滑、力学性能优良、制造成本低、安全无毒的特点。但上述专利的方法没有对聚丙烯进行改性，聚丙烯有脆化温度高，耐冲击性差，高温刚性和透明性不足的缺点，为了扩大聚丙烯的应用领域，延长其使用寿命，就必须对聚丙烯进行改性。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种机械强度高、力学性能好、抗冲击性强度高、耐高温、变废为宝的一种汽车塑料的生产方法。

本发明的技术方案如下：

（1）甘蔗渣超细纤维制备：以100份甘蔗渣为原料，除髓、粉碎过40～100目筛网；用3～5倍的1～2%石灰水上清液浸泡2～4小时，加热至60℃；加入15～35份硬脂酸、15～35份分子蒸馏单甘脂充分溶解后循环通过胶体磨进行甘蔗渣微纤化，得到甘蔗渣超细纤维。

甘蔗渣中的半纤维素与碱溶液的-OH反应而被去除，甘蔗渣纤维束也出现分解细化，半纤维素少更易微纤化，纤维表面得到改善。1%是最合适的甘蔗渣碱液处理浓度,此浓度处理过后的甘蔗渣制作复合材料可使复合材料的力学性能大大提高。除髓可以提高甘蔗渣的表面强度，添加硬脂酸和分子蒸馏单甘脂起到润滑的作用，使甘蔗渣更易磨成超细纤维。

（2）甘蔗渣超细纤维/聚丙烯复合材料：以50～100份聚丙烯为基材，添加3～10份精细胶粉（FRP），再加入10～20份硅烷偶联剂、8份马来酸酐接枝物、0.5份过氧化二异丙、3份苯乙烯、0.5份二硫代氨基甲酸酯和20～40份甘蔗超细纤维混炼；在170～200℃和高剪切力作用下，采用“熔融挤出-热拉伸-淬冷”；经风干机风干，制粒机制粒得到甘蔗渣超细纤/聚丙烯维热拉伸复合材料，即为汽车塑料的原材料。

在聚丙烯中加入FRP加快结晶过程，FRP有质轻而硬，不导电，机械强度高，耐腐蚀等优点，加快结晶过程的同时还可增加材料的性能。加入偶联剂增加材料黏度。加入马来酸酐接酯物和过氧化二异丙、苯乙烯、二硫代氨基甲酸酯对聚丙烯改性，此方法的各组分配比为提高材料性能的最优配比，加入甘蔗渣超细纤维混和，赋予制品良好的机械性能。

所述的石灰水为质量分数1%的石灰水上清液。

所述的硬脂酸为25～30份。

所述的分子蒸馏单甘脂为25～30份。

所述的硅烷偶联剂为氨基硅烷。

所述的精细胶粉（FRP）为4～7份。

本发明主要有以下优势：

1.甘蔗渣通过碱处理，拉伸和弯曲强度可以分别增加了14%和16 %。纤维的分解细化导致纤维的拉伸强度以及长径比得到提高，从而使由碱处理后纤维制备的复合材料的力学性能得到相应提高。

2.硬脂酸和单甘脂使加入的物料更容易混合均匀，使甘蔗渣磨得更细。

3.在聚丙烯中玻璃钢能加快结晶过程，增加成核密度，降低成型收缩率，赋予制品良好的机械性能，提高其刚性、耐冲击性和透明性能。

4.聚丙烯、马来酸酐接枝物和甘蔗渣纤维制备材料，无溶剂后处理，改善了聚丙烯低温脆性大、热变形温度低、易收缩等性能。经过改进抗冲击性能、明显提高了。

5.本方法操作简单，生产的材料具有良好的刚性、耐冲击性、机械强度、耐高温性等优点。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进一步说明。

实施例1：

（1）100份甘蔗渣，除髓、粉碎过60目筛网；用3.5倍的1%石灰水上清液浸泡2.5小时，加热至60℃；加入19份硬脂酸、31份分子蒸馏单甘脂充分溶解后循环通过胶体磨进行甘蔗渣微纤化，得到甘蔗渣超细纤维；

（2）70份聚丙烯为基材，添加4份精细胶粉（FRP），再加入12份氨基硅烷、8份马来酸酐接枝物、0.5份过氧化二异丙、3份苯乙烯、0.5份二硫代氨基甲酸酯和25份甘蔗超细纤维混炼；在180℃和高剪切力作用下，采用“熔融挤出-热拉伸-淬冷”；经风干机风干，制粒机制粒得到甘蔗渣超细纤维/聚丙烯热拉伸复合材料，即为汽车塑料的原材料。

实施例2：

（1）100份甘蔗渣，除髓、粉碎过50目筛网；用4倍的2%石灰水上清液浸泡3小时，加热至60℃；加入25份硬脂酸、18份分子蒸馏单甘脂充分溶解后循环通过胶体磨进行甘蔗渣微纤化，得到甘蔗渣超细纤维；

（2）80份聚丙烯为基材，添加6份精细胶粉（FRP），再加入14份氨基硅烷、8份马来酸酐接枝物、0.5份过氧化二异丙、3份苯乙烯、0.5份二硫代氨基甲酸酯和38份甘蔗超细纤维混炼；在195℃和高剪切力作用下，采用“熔融挤出-热拉伸-淬冷”；经风干机风干，制粒机制粒得到甘蔗渣超细纤/维聚丙烯热拉伸复合材料即为汽车塑料的原材料。

实施例3：

（1）100份甘蔗渣，除髓、粉碎过80目筛网；用4.5倍的1%石灰水上清液浸泡3.5小时，加热至60℃；加入15份硬脂酸、35份分子蒸馏单甘脂充分溶解后循环通过胶体磨进行甘蔗渣微纤化，得到甘蔗渣超细纤维；

（2）95份聚丙烯为基材，添加9份精细胶粉（FRP），再加入19份氨基硅烷、8份马来酸酐接枝物、0.5份过氧化二异丙、3份苯乙烯、0.5份二硫代氨基甲酸酯和31份甘蔗超细纤维混炼；在185℃和高剪切力作用下，采用“熔融挤出-热拉伸-淬冷”；经风干机风干，制粒机制粒得到甘蔗渣超细纤维/聚丙烯热拉伸复合材料，即为汽车塑料的原材料。

实施例4：

（1）100份甘蔗渣，除髓、粉碎过100目筛网；用5倍的1%石灰水上清液浸泡2小时，加热至60℃；加入25份硬脂酸、27份分子蒸馏单甘脂充分溶解后循环通过胶体磨进行甘蔗渣微纤化，得到甘蔗渣超细纤维；

（2）66份聚丙烯为基材，添加7份精细胶粉（FRP），再加入18份氨基硅烷、8份马来酸酐接枝物、0.5份过氧化二异丙、3份苯乙烯、0.5份二硫代氨基甲酸酯和29份甘蔗超细纤维混炼；在190℃和高剪切力作用下，采用“熔融挤出-热拉伸-淬冷”；经风干机风干，制粒机制粒得到甘蔗渣超细纤维/聚丙烯热拉伸复合材料，即为汽车塑料的原材料。

现有技术与本发明实施例的性能参数比对表：

	拉伸强度, MPa	弯曲强度，MPa	冲击强度，KJ/m²	热变形温度℃
					CN201110222635.2中的最优实施例	34.2	33.6	11.6	72.4
实施例1	35.9	34.2	12.9	74.6
					实施例2	37.7	38.5	13.7	77.4
实施例3	36.3.	35.8	13.3	76.3
					实施例4	38.8	40.8	14.2	80.5

Claims

1.一种利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）甘蔗渣超细纤维制备：以100份甘蔗渣为原料，除髓、粉碎过40～100目筛网；用甘蔗渣3～5倍体积的1～2%石灰水上清液浸泡2～4小时，加热至60℃；加入15～30份硬脂酸、15～30份分子蒸馏单甘脂充分溶解后循环通过胶体磨进行甘蔗渣微纤化，得到甘蔗渣超细纤维；

（2）甘蔗渣超细纤维/聚丙烯复合材料制备：以50～100份聚丙烯为基材，添加3～10份精细胶粉，再加入10～20份硅烷偶联剂、8份马来酸酐接枝物、0.5份过氧化二异丙、3份苯乙烯、0.5份二硫代氨基甲酸酯和20～40份甘蔗超细纤维混炼；在170～200℃和高剪切力作用下，采用“熔融挤出-热拉伸-淬冷”；最后经风干机风干、制粒机制粒得到甘蔗渣超细纤维/聚丙烯热拉伸复合材料，即为汽车塑料的原材料。

2.根据权利要求1所述的利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法，其特征在于，所述的石灰水上清液为质量分数1%的石灰水上清液。

3.根据权利要求1所述的利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法，其特征在于，所述的硬脂酸为25～30份。

4.根据权利要求1所述的利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法，其特征在于，所述的分子蒸馏单甘脂为25～30份。

5.根据权利要求1所述的利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为氨基硅烷。

6.根据权利要求1所述的利用甘蔗渣和聚丙烯制备汽车塑料的方法，其特征在于，所述的精细胶粉（FRP）为4～7份。