CN109135006A - 一种低voc型pe木塑型材高光润滑母料的制备方法 - Google Patents

一种低voc型pe木塑型材高光润滑母料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法，属于母料技术领域。本发明以稻秸秆粉、稻壳粉和木粉为填充材料，以聚乙烯为基体材料，采用混炼模压制备PE木塑型高光润滑母料，稻壳粉外表覆盖有光滑、角质化的二氧化硅膜，形成一种非极性表层结构，使稻壳粉与基体聚乙烯较好地界面结合，使木塑型母料力学性能得到提高；本发明利用漆酶改性填充材料，加入环氧大豆油，使填充材料的玻璃化温度降低，漆酶可以使木材纤维间产生胶合作用，漆酶处理后的木材表面壳状物质变得松散并出现孔洞有利于明胶的渗透，提高复合材料的胶合强度，液体石蜡的加入，填充材料由亲水性变为疏水性，降低含水率，使填充材料与塑料的界面结合性有显著提高。

Description

一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法，属于母料技术领域。
背景技术
塑料作为当今四大材料之一，广泛应用于人们的日常生活和国民经济建设的各个领域。而塑料制品高度依赖于石油资源，因为能源危机对石油的消耗越来越大，塑料在使用过程中具有不可降解的特性，可使土壤环境恶化影响农作物的生长，且燃烧时可产生毒气。因此利用可再生的自然资源通过化学转化替代石油产品对缓解能源危机及环境污染具有重要意义。
木材加工剩余物的利用率很低，寻求新的加工方式开发新产品替代石油化学品是重要的研究方向之一，木材的塑化是研究的热点。木材热塑化是木材综合利用技术的重大突破，同时亦为木材化学、纤维素化学及高分子材料等领域开辟了新的研究方向。将传统的纤维素酯化或醚化改性反应应用于木材化学改性可使木材转化为可熔可溶的新一类高分子材料。木材热塑化可以保留木材原有的基本特性，并具有塑料一样的加工性能，可单独或与合成高聚物共混热压加工成为各类塑料制品或用于制造自黏合型木材和微粒板。
塑料母料是把塑料助剂超常量地载附于树脂中而制成的浓缩体；可以直接用于制造塑料制品。因而，它是当今世界塑料助剂应用的最主要形式之一。塑料母料的传统加工方法是采用机械共混、双螺杆挤出等物理方法。
塑料挤出造粒技术将配方中各种原材料严格计量并充分混和后，送入混炼设备充分混炼塑化，此混合料通过各种造粒设备制成供挤出、注塑等成型加工用的粒料的工序称为造粒。一般造粒后的母料能很方便地与将要使用的塑料材料混合后加工，从而改善、提高、塑料材料强度或各种特殊的性能及功能，如导电、阻燃、增韧、增强、降低成本、易加工等。塑料造粒是塑料产品加工过程中的重要环节。多数塑料原料合成后都需制成颗粒状才能使用，这一技术直接影响到塑料产品质量的好坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有木塑母料中界面结合性不好的问题，提供了一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将稻秸秆粉、稻壳粉和木粉混合，并置于60～80℃的烘箱中干燥至恒重，得混合粉体，按重量份数计，分别称取10～30份混合粉体、20～40份无水乙醇-水溶液、2～7份硅烷偶联剂KH570、11～15份漆酶、1～2份环氧大豆油，将混合粉体、无水乙醇-水溶液和硅烷偶联剂KH570进行高速剪切处理，调节体系pH，加入漆酶和环氧大豆油，继续反应1～2h，得悬浮液，抽滤得滤饼，滤饼放50～60℃烘箱下干燥1～2天，冷却至室温并研磨，即得改性粉体；
（2）按重量份数计，分别称取20～40份改性粉体、10～15份明胶、4～9份液体石蜡、30～50份聚乙烯，分别将改性粉体、明胶、液体石蜡与聚乙烯置于混炼机中混炼，再置入平板硫化机中，模压成型，得PE木塑型高光润滑母料。
步骤（1）所述的混合粉体为稻秸秆粉、稻壳粉和木粉按质量比为1∶1∶0.5混合。
步骤（1）所述的高速剪切处理为在3000～4000r/min高速剪切分散10～15min，得混合物，调节剪切速率至1000～2000r/min，在反应温度为65～75℃，向混合物中加入硅烷偶联剂KH570，反应1～2h。
步骤（1）所述的调节体系pH为用质量分数为10%草酸溶液调节体系pH为3～5。
步骤（2）所述的混炼条件为混炼温度165～175℃，混炼时间6～10min。
步骤（2）所述的模压成型条件为模压温度为180～200℃，压力为12～13MPa，时间为12～15min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以稻秸秆粉、稻壳粉和木粉为填充材料，以聚乙烯为基体材料，采用混炼模压制备PE木塑型高光润滑母料，由于稻壳粉中纤维素含有大量多极性羟基和酚羟基等官能团，且稻壳粉外表覆盖有光滑、角质化的二氧化硅膜，形成一种非极性表层结构，使稻壳粉与基体聚乙烯较好地界面结合，使木塑型母料力学性能得到提高；
（2）本发明利用漆酶改性填充材料，加入环氧大豆油，使填充材料的玻璃化温度降低，漆酶是一种含四个铜离子的多酚氧化酶，在氧气的条件下，漆酶能够催化酚羟基进行单电子氧化还原反应，产生酚氧自由基和水，酚氧自由基进一步发生聚合反应从而使木材纤维间产生胶合作用，漆酶处理后的木材表面壳状物质变得松散并出现孔洞有利于明胶的渗透，明胶具有良好的生物相容性、生物可降解性、溶胶-凝胶的可逆转换性，提高复合材料的胶合强度，液体石蜡的加入，填充材料由亲水性变为疏水性，降低含水率，使填充材料与塑料的界面结合性有显著提高。
具体实施方式
按质量比为1∶1∶0.5将稻秸秆粉、稻壳粉和木粉混合，并置于60～80℃的烘箱中干燥至恒重，得混合粉体，按重量份数计，分别称取10～30份混合粉体、20～40份无水乙醇-水溶液、2～7份硅烷偶联剂KH570、11～15份漆酶、1～2份环氧大豆油，将混合粉体加入无水乙醇-水溶液中，在3000～4000r/min高速剪切分散10～15min，得混合物，调节剪切速率至1000～2000r/min，在反应温度为65～75℃，向混合物中加入硅烷偶联剂KH570，用质量分数为10%草酸溶液调节体系pH为3～5，反应1～2h后，加入漆酶和环氧大豆油，继续反应1～2h，得悬浮液，抽滤得滤饼，滤饼放50～60℃烘箱下干燥1～2天，冷却至室温并研磨，即得改性粉体；按重量份数计，分别称取20～40份改性粉体、10～15份明胶、4～9份液体石蜡、30～50份聚乙烯，分别将改性粉体、明胶、液体石蜡与聚乙烯置于混炼机中，在混炼温度为165～175℃，混炼6～10min，再置入平板硫化机中，在模压温度为180～200℃，压力为12～13MPa，时间为12～15min，模压成型，得PE木塑型高光润滑母料。
实例1
按质量比为1∶1∶0.5将稻秸秆粉、稻壳粉和木粉混合，并置于60℃的烘箱中干燥至恒重，得混合粉体，按重量份数计，分别称取10份混合粉体、20份无水乙醇-水溶液、2份硅烷偶联剂KH570、11份漆酶、1份环氧大豆油，将混合粉体加入无水乙醇-水溶液中，在3000r/min高速剪切分散10min，得混合物，调节剪切速率至1000r/min，在反应温度为65℃，向混合物中加入硅烷偶联剂KH570，用质量分数为10%草酸溶液调节体系pH为3，反应1h后，加入漆酶和环氧大豆油，继续反应1h，得悬浮液，抽滤得滤饼，滤饼放50℃烘箱下干燥1天，冷却至室温并研磨，即得改性粉体；按重量份数计，分别称取20份改性粉体、10份明胶、4份液体石蜡、30份聚乙烯，分别将改性粉体、明胶、液体石蜡与聚乙烯置于混炼机中，在混炼温度为165℃，混炼6min，再置入平板硫化机中，在模压温度为180℃，压力为12MPa，时间为12min，模压成型，得PE木塑型高光润滑母料。
实例2
按质量比为1∶1∶0.5将稻秸秆粉、稻壳粉和木粉混合，并置于70℃的烘箱中干燥至恒重，得混合粉体，按重量份数计，分别称取20份混合粉体、30份无水乙醇-水溶液、5份硅烷偶联剂KH570、13份漆酶、1份环氧大豆油，将混合粉体加入无水乙醇-水溶液中，在3500r/min高速剪切分散12min，得混合物，调节剪切速率至1500r/min，在反应温度为70℃，向混合物中加入硅烷偶联剂KH570，用质量分数为10%草酸溶液调节体系pH为4，反应1h后，加入漆酶和环氧大豆油，继续反应1h，得悬浮液，抽滤得滤饼，滤饼放55℃烘箱下干燥1天，冷却至室温并研磨，即得改性粉体；按重量份数计，分别称取30份改性粉体、12份明胶、6份液体石蜡、40份聚乙烯，分别将改性粉体、明胶、液体石蜡与聚乙烯置于混炼机中，在混炼温度为170℃，混炼8min，再置入平板硫化机中，在模压温度为190℃，压力为12MPa，时间为13min，模压成型，得PE木塑型高光润滑母料。
实例3
按质量比为1∶1∶0.5将稻秸秆粉、稻壳粉和木粉混合，并置于80℃的烘箱中干燥至恒重，得混合粉体，按重量份数计，分别称取30份混合粉体、40份无水乙醇-水溶液、7份硅烷偶联剂KH570、15份漆酶、2份环氧大豆油，将混合粉体加入无水乙醇-水溶液中，在4000r/min高速剪切分散15min，得混合物，调节剪切速率至2000r/min，在反应温度为75℃，向混合物中加入硅烷偶联剂KH570，用质量分数为10%草酸溶液调节体系pH为5，反应2h后，加入漆酶和环氧大豆油，继续反应2h，得悬浮液，抽滤得滤饼，滤饼放60℃烘箱下干燥2天，冷却至室温并研磨，即得改性粉体；按重量份数计，分别称取40份改性粉体、15份明胶、9份液体石蜡、50份聚乙烯，分别将改性粉体、明胶、液体石蜡与聚乙烯置于混炼机中，在混炼温度为175℃，混炼10min，再置入平板硫化机中，在模压温度为200℃，压力为13MPa，时间为15min，模压成型，得PE木塑型高光润滑母料。
对照例：东莞某公司生产的PE木塑型高光润滑母料。
将实例及对照例的PE木塑型高光润滑母料进行检测，具体检测如下：
维卡软化点温度的测定：参照GB/T1633-2000热塑性塑料维卡软化温度（VST）的测定的B50法测定。
表面自由能的测定：采用的全自动纤维角测定仪，以水、乙二醇和二碘甲烷为接触角测试液的三液法测定。
熔体流动速率的测定：参照GB3682-2000热塑性塑料熔体质流动速率和熔体体积流动速率的测定方法。
具体检测结果如表1。
表1性能表征对比表
由表1可知，本发明制备的PE木塑型高光润滑母料具有良好的界面相容性。

Claims (6)

1.一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将稻秸秆粉、稻壳粉和木粉混合，并置于60～80℃的烘箱中干燥至恒重，得混合粉体，按重量份数计，分别称取10～30份混合粉体、20～40份无水乙醇-水溶液、2～7份硅烷偶联剂KH570、11～15份漆酶、1～2份环氧大豆油，将混合粉体、无水乙醇-水溶液和硅烷偶联剂KH570进行高速剪切处理，调节体系pH，加入漆酶和环氧大豆油，继续反应1～2h，得悬浮液，抽滤得滤饼，滤饼放50～60℃烘箱下干燥1～2天，冷却至室温并研磨，即得改性粉体；
（2）按重量份数计，分别称取20～40份改性粉体、10～15份明胶、4～9份液体石蜡、30～50份聚乙烯，分别将改性粉体、明胶、液体石蜡与聚乙烯置于混炼机中混炼，再置入平板硫化机中，模压成型，得PE木塑型高光润滑母料。
2.根据权利要求1所述的一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的混合粉体为稻秸秆粉、稻壳粉和木粉按质量比为1∶1∶0.5混合。
3.根据权利要求1所述的一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的高速剪切处理为在3000～4000r/min高速剪切分散10～15min，得混合物，调节剪切速率至1000～2000r/min，在反应温度为65～75℃，向混合物中加入硅烷偶联剂KH570，反应1～2h。
4.根据权利要求1所述的一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的调节体系pH为用质量分数为10%草酸溶液调节体系pH为3～5。
5.根据权利要求1所述的一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的混炼条件为混炼温度165～175℃，混炼时间6～10min。
6.根据权利要求1所述的一种低VOC型PE木塑型材高光润滑母料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的模压成型条件为模压温度为180～200℃，压力为12～13MPa，时间为12～15min。
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