CN108504053A - 一种环保型木塑复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环保型木塑复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维干燥;(2)电晕处理;(3)将用磷酸、γ―氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水混合搅拌;(4)将处理好的椰糠和黄麻纤维浸渍;(5)取出,自然晾干;(6)将改性聚对苯二甲酸乙二酯、海因环氧树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯干燥;(7)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、聚酰亚胺微球、六方氮化硼、硅油、12‑羟基硬脂酸混合;(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒。本发明的目的是提供一种环保型木塑复合材料的制备方法,所制备的材料绿色环保,弹性及韧性都很好,同时耐冲击性能佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保型木塑复合材料的制备方法。
背景技术
中国是农业大国,植物纤维资源丰富,价格低廉,天然植物纤维作为复合成分来替代塑胶成分的潜在优势已引起人们的广泛注意,稻秸秆粉、稻壳粉、木粉、竹粉等农林副产品的利用对环境保护有重要意义。在如今倡导低碳经济情况下,木塑复合材料的研究越来越受到重视。木塑复合材料的研制和开发有助于减少塑料的“白色污染”,也有助于减轻农林废弃物对环境带来的影响,并充分利用自然资源。因此,研究开发具有良好的力学性能,同时绿色环保的复合材料对于缓解环境压力,节约能源和降低成本都具有很大的价值。
发明内容
要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种环保型木塑复合材料的制备方法,所制备的材料绿色环保,弹性及韧性都很好,同时耐冲击性能佳。
技术方案:一种环保型木塑复合材料的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维放入干燥箱中,在温度60-65℃下干燥,控制椰糠和黄麻纤维的含水率为7%-9%;
(2)将干燥后的椰糠和黄麻纤维分别进行电晕处理,椰糠:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为12-15mm,处理功率为500W,温度为20-30℃;黄麻纤维:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为8-12mm,处理功率为600W,温度为20-30℃;
(3)将用2-5份磷酸、4-8份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和30-40份去离子水混合搅拌10-20min;
(4)将20-30份处理好的椰糠和黄麻纤维浸渍,其中,浸渍时间为1-2min,其中,椰糠和黄麻纤维的比例为1:1;
(5)取出,自然晾干;
(6)将40-60份改性聚对苯二甲酸乙二酯、20-30份海因环氧树脂和5-10份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度90-100℃下干燥3-4h;
(7)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、1-3份聚酰亚胺微球、1-2份六方氮化硼、2-3份硅油、1-2份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合5-10min;
(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为220-230℃,螺杆转速为30-50r/min。
进一步优选的,所述步骤(1)中椰糠粒径为10-20mm。
进一步优选的,所述步骤(1)中黄麻纤维长度为为30-40mm。
进一步优选的,所述改性聚对苯二甲酸乙二酯的方法为:
第一步:配置多巴胺盐酸溶液,加入氢氧化钠溶液,调节pH值为8.5;
第二步:加入聚对苯二甲酸乙二酯,避光浸泡振荡12-18h,去离子水清洗烘干即得。
进一步优选的,所述步骤(2)中椰糠的处理距离为13mm,黄麻纤维的处理距离为10mm。
进一步优选的,所述聚酰亚胺微球粒径为30-50nm。
进一步优选的,所述多巴胺盐酸溶液的浓度为3-10mg/mL。
有益效果:
1.椰糠和黄麻纤维经电晕处理和改性处理后能大大提高其表面润湿性以及与改性聚对苯二甲酸乙二酯、海因环氧树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯之间的交合性,从而提高材料的力学性能。
2.多巴胺中的功能基团能够将纤维和树脂之间有效结合,改善复合材料界面的连接性能。
3.本发明材料添加了椰糠和黄麻纤维,易降解,绿色环保,且实现了废弃物的有效利用,而且添加椰糠和黄麻纤维的材料和未添加椰糠和黄麻纤维的材料的力学性能并没有很大的差别,本发明材料的弯曲强度和拉伸强度分别达到了56.88MPa和42.19MPa,弹性及韧性都很好,同时其冲击强度达到了44.01KJ/m2,耐冲击性能佳。
具体实施方式
实施例1
一种环保型木塑复合材料的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维放入干燥箱中,在温度60℃下干燥,控制椰糠和黄麻纤维的含水率为7%;
(2)将干燥后的椰糠和黄麻纤维分别进行电晕处理,椰糠:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为12mm,处理功率为500W,温度为20℃;黄麻纤维:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为8mm,处理功率为600W,温度为20℃;
(3)将用2份磷酸、4份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和30份去离子水混合搅拌10min;
(4)将20份处理好的椰糠和黄麻纤维浸渍其中,浸渍时间为1min,其中,椰糠和黄麻纤维的比例为1:1;
(5)取出,自然晾干;
(6)将40份改性聚对苯二甲酸乙二酯、20份海因环氧树脂和5份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度90℃下干燥3h;
(7)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、1份聚酰亚胺微球、1份六方氮化硼、2份硅油、1份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合5min;
(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为220℃,螺杆转速为30r/min。
实施例2
一种环保型木塑复合材料的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维放入干燥箱中,在温度60℃下干燥,控制椰糠和黄麻纤维的含水率为8%;
(2)将干燥后的椰糠和黄麻纤维分别进行电晕处理,椰糠:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为13mm,处理功率为500W,温度为25℃;黄麻纤维:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为9mm,处理功率为600W,温度为25℃;
(3)将用3份磷酸、5份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和35份去离子水混合搅拌15min;
(4)将25份处理好的椰糠和黄麻纤维浸渍其中,浸渍时间为1.5min,其中,椰糠和黄麻纤维的比例为1:1;
(5)取出,自然晾干;
(6)将45份改性聚对苯二甲酸乙二酯、25份海因环氧树脂和6份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度95℃下干燥3.5h;
(7)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、2份聚酰亚胺微球、1.5份六方氮化硼、2.5份硅油、1.5份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合7min;
(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为220℃,螺杆转速为35r/min。
实施例3
一种环保型木塑复合材料的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维放入干燥箱中,在温度65℃下干燥,控制椰糠和黄麻纤维的含水率为8%;
(2)将干燥后的椰糠和黄麻纤维分别进行电晕处理,椰糠:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为14mm,处理功率为500W,温度为25℃;黄麻纤维:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为10mm,处理功率为600W,温度为25℃;
(3)将用4份磷酸、6份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和35份去离子水混合搅拌15min;
(4)将25份处理好的椰糠和黄麻纤维浸渍其中,浸渍时间为1.5min,其中,椰糠和黄麻纤维的比例为1:1;
(5)取出,自然晾干;
(6)将50份改性聚对苯二甲酸乙二酯、25份海因环氧树脂和8份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度95℃下干燥3.5h;
(7)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、2份聚酰亚胺微球、1.5份六方氮化硼、2.5份硅油、1.5份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合8min;
(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为230℃,螺杆转速为40r/min。
实施例4
一种环保型木塑复合材料的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维放入干燥箱中,在温度65℃下干燥,控制椰糠和黄麻纤维的含水率为9%;
(2)将干燥后的椰糠和黄麻纤维分别进行电晕处理,椰糠:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为15mm,处理功率为500W,温度为30℃;黄麻纤维:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为12mm,处理功率为600W,温度为30℃;
(3)将用5份磷酸、8份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和40份去离子水混合搅拌20min;
(4)将30份处理好的椰糠和黄麻纤维浸渍其中,浸渍时间为2min,其中,椰糠和黄麻纤维的比例为1:1;
(5)取出,自然晾干;
(6)将60份改性聚对苯二甲酸乙二酯、30份海因环氧树脂和10份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度100℃下干燥4h;
(7)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、3份聚酰亚胺微球、2份六方氮化硼、3份硅油、2份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合10min;
(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为230℃,螺杆转速为50r/min。
对比例1
本实施例与实施例1的差别在于以椰糠代替黄麻纤维,具体为:
一种复合材料的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠放入干燥箱中,在温度60℃下干燥,控制椰糠的含水率为7%;
(2)将干燥后的椰糠进行电晕处理,输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为12mm,处理功率为500W,温度为20℃;
(3)将用2份磷酸、4份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和30份去离子水混合搅拌10min;(4)将20份处理好的椰糠浸渍其中,浸渍时间为1min;
(5)取出,自然晾干;
(6)将40份改性聚对苯二甲酸乙二酯、20份海因环氧树脂和5份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度90℃下干燥3h;
(7)取出,加入晾干后的椰糠、1份聚酰亚胺微球、1份六方氮化硼、2份硅油、1份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合5min;
(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为220℃,螺杆转速为30r/min。
对比例2
本实施例与实施例1的差别在于椰糠和黄麻纤维不经过电晕处理,具体为:
一种环保型木塑复合材料的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维放入干燥箱中,在温度60℃下干燥,控制椰糠和黄麻纤维的含水率为7%;
(2)将用2份磷酸、4份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和30份去离子水混合搅拌10min;
(3)将20份干燥好的椰糠和黄麻纤维浸渍其中,浸渍时间为1min,其中,椰糠和黄麻纤维的比例为1:1;
(4)取出,自然晾干;
(5)将40份改性聚对苯二甲酸乙二酯、20份海因环氧树脂和5份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度90℃下干燥3h;
(6)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、1份聚酰亚胺微球、1份六方氮化硼、2份硅油、1份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合5min;
(7)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为220℃,螺杆转速为30r/min。
对比例3
本实施例与实施例1的差别在于以海因环氧树脂代替改性聚对苯二甲酸乙二酯,具体为:
一种环保型木塑复合材料的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维放入干燥箱中,在温度60℃下干燥,控制椰糠和黄麻纤维的含水率为7%;
(2)将干燥后的椰糠和黄麻纤维分别进行电晕处理,椰糠:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为12mm,处理功率为500W,温度为20℃;黄麻纤维:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为8mm,处理功率为600W,温度为20℃;
(3)将用2份磷酸、4份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和30份去离子水混合搅拌10min;
(4)将20份处理好的椰糠和黄麻纤维浸渍其中,浸渍时间为1min,其中,椰糠和黄麻纤维的比例为1:1;
(5)取出,自然晾干;
(6)将60份海因环氧树脂和5份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度90℃下干燥3h;
(7)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、1份聚酰亚胺微球、1份六方氮化硼、2份硅油、1份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合5min;
(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为220℃,螺杆转速为30r/min。
表1环保型木塑复合材料的力学性能指标
产品名称 | 弯曲强度(MPa) | 拉伸强度(MPa) | 冲击强度(KJ/m2) |
实施例1 | 56.68 | 41.85 | 43.86 |
实施例2 | 56.79 | 42.03 | 43.92 |
实施例3 | 56.88 | 42.19 | 44.01 |
实施例4 | 56.81 | 42.11 | 43.94 |
对比例1 | 58.72 | 42.93 | 45.51 |
对比例2 | 53.17 | 37.76 | 38.86 |
对比例3 | 49.69 | 34.85 | 36.27 |
本发明方法所制备的环保型木塑复合材料的力学性能指标见上表,我们可以看到本申请添加了椰糠和黄麻纤维,易降解,绿色环保,且实现了废弃物的有效利用,而且添加椰糠和黄麻纤维的材料和未添加椰糠和黄麻纤维的材料的力学性能并没有很大的差别,本发明材料的弯曲强度和拉伸强度分别达到了56.88MPa和42.19MPa,弹性及韧性都很好,同时其冲击强度达到了44.01KJ/m2,耐冲击性能佳。
Claims (7)
1.一种环保型木塑复合材料的制备方法,其特征在于:成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将粉碎好的椰糠和裁切好的黄麻纤维放入干燥箱中,在温度60-65℃下干燥,控制椰糠和黄麻纤维的含水率为7%-9%;
(2)将干燥后的椰糠和黄麻纤维分别进行电晕处理,椰糠:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为12-15mm,处理功率为500W,温度为20-30℃;黄麻纤维:输入电压为220V,处理时间为5s,处理距离为8-12mm,处理功率为600W,温度为20-30℃;
(3)将用2-5份磷酸、4-8份γ―氨丙基三乙氧基硅烷和30-40份去离子水混合搅拌10-20min;
(4)将20-30份处理好的椰糠和黄麻纤维浸渍其中,浸渍时间为1-2min,其中,椰糠和黄麻纤维的比例为1:1;
(5)取出,自然晾干;
(6)将40-60份改性聚对苯二甲酸乙二酯、20-30份海因环氧树脂和5-10份聚对苯二甲酸丁二醇酯放入烘箱中,在温度90-100℃下干燥3-4h;
(7)取出,加入晾干后的椰糠和黄麻纤维、1-3份聚酰亚胺微球、1-2份六方氮化硼、2-3份硅油、1-2份12-羟基硬脂酸,加入高速混合机中进行混合5-10min;
(8)将混合物料加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒,挤出温度为220-230℃,螺杆转速为30-50r/min。
2.根据权利要求1所述的一种环保型木塑复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中椰糠粒径为10-20mm。
3.根据权利要求1所述的一种环保型木塑复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中黄麻纤维长度为为30-40mm。
4.根据权利要求1所述的一种环保型木塑复合材料的制备方法,其特征在于:所述改性聚对苯二甲酸乙二酯的方法为:
第一步:配置多巴胺盐酸溶液,加入氢氧化钠溶液,调节pH值为8.5;
第二步:加入聚对苯二甲酸乙二酯,避光浸泡振荡12-18h,去离子水清洗烘干即得。
5.根据权利要求1所述的一种环保型木塑复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中椰糠的处理距离为13mm,黄麻纤维的处理距离为10mm。
6.根据权利要求1所述的一种环保型木塑复合材料的制备方法,其特征在于:所述聚酰亚胺微球粒径为30-50nm。
7.根据权利要求4所述的一种环保型木塑复合材料的制备方法,其特征在于:所述多巴胺盐酸溶液的浓度为3-10mg/mL。
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CN201810263660.7A CN108504053A (zh) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 一种环保型木塑复合材料的制备方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113512212A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-10-19 | 东北林业大学 | 一种改性聚酯纤维增强木塑复合材料的制备方法 |
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CN1346380A (zh) * | 1999-12-28 | 2002-04-24 | 金泽等 | 高分子材料的改性方法及其用途 |
CN103102654A (zh) * | 2012-12-19 | 2013-05-15 | 上海秋橙新材料科技有限公司 | 木粉填充pet复合材料及其制备方法 |
CN106280290A (zh) * | 2015-05-18 | 2017-01-04 | 上海圳拓实业有限公司 | 一种聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法 |
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2018
- 2018-03-28 CN CN201810263660.7A patent/CN108504053A/zh not_active Withdrawn
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CN113512212A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-10-19 | 东北林业大学 | 一种改性聚酯纤维增强木塑复合材料的制备方法 |
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