CN109503988A - 一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，包括如下重量份的组分：聚氯乙烯100份、造纸副产物10‑50份、碳酸钙80‑150份、加工助剂1‑3份、热稳定剂2‑7份、抗冲改性剂3‑10份、润滑剂0.5‑4份；所述造纸副产物选自腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的至少一种。其制备方法包括如下步骤：将聚氯乙烯和热稳定剂加入热混机中混合均匀；继续加入造纸副产物、加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂混合，再加入碳酸钙混合，充分混合后冷却得到混合物料；将所述混合物料加入到锥双挤出机中进行挤出，挤出物料经后处理得到所述造纸副产物/聚氯乙烯复合材料。本发明可以有效增强PVC跟填充材料的相容性，并赋予材料良好的力学性能，并且降低成本。

Description

一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯复合材料制备领域，尤其涉及一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是一种重要的常用高分子材料，在塑料行业市场占有率仅次于聚乙烯，因此PVC跟人们的日常生活密切相关，主要应用于型材(占PVC用量的25％)、管材(占PVC用量的20％)、膜类(占PVC用量的10％)、板材等。因此PVC具有很广泛的应用。但是PVC中的添加剂存在性价比低的制约因素。
我国是造纸业大国，造纸过程中的大量的剩余物--造纸副产物大部分被当做燃料烧掉或进入污水系统，不但得不到高效利用，还对生态环境造成极大的破坏。因此，把造纸副产物转化为材料进行循环利用，将是具有重要经济和社会意义的项目。
将造纸副产物添加到聚氯乙烯中，既能够解决PVC助剂性价比不高的问题，给PVC行业带来了一种新的添加剂，具有添加量小，不仅能够增加相容性，还能提高PVC的力学性能，又能解决造纸副产物大量焚烧带来的环境污染等问题。
发明内容
本发明旨在提供一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，以及该造纸副产物/聚氯乙烯复合材料的制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，包括如下重量份的组分：
所述造纸副产物选自腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的至少一种。其粒径范围优选100-300目。
作为优选的技术方案，聚氯乙烯选自型号为SG-3、SG-5、SG-7、SG-8中的至少一种；
碳酸钙可以是重质碳酸钙或者轻质碳酸钙，粒径范围优选200-2000目；
优选的，所述加工助剂是以甲基丙烯酸甲酯为主体的丙烯酸树脂；
优选的，所述热稳定剂选自钙锌热稳定剂、铅盐类热稳定剂、有机锡类热稳定剂的至少一种。
优选的，所述抗冲改性剂为氯化聚乙烯(CPE)、含有CPE的改性聚合物、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯三元共聚物(MBS)中的至少一种；
优选的，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡、石蜡硬脂酸铅中的至少一种。
本发明还进一步提供所述造纸副产物/聚氯乙烯复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一，将聚氯乙烯和热稳定剂加入热混机中混合均匀；
步骤二，将造纸副产物、加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂加入到步骤一的混合物中混合，再加入碳酸钙混合，充分混合后冷却得到混合物料；
步骤三，将所述混合物料加入到锥双挤出机中进行挤出，挤出物料经后处理得到所述造纸副产物/聚氯乙烯复合材料。
作为优选的技术方案，步骤一和步骤二中的混合温度为100-120℃；步骤二中，将所述混合物料放入冷混机中降温至20-40℃。
优选的，步骤三中所述锥双挤出机的设定温度范围为160-200℃，挤出速度为5-20rpm。
步骤三中所述后处理，根据产品的实际需要可以包括定型、冷却、牵引、切割等工序。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：
(1)本发明制备的造纸副产物/聚氯乙烯复合材料综合力学性能好；
(2)本发明与其他制备方法相比操作简单，效果好；
(3)本发明将可生物降解的造纸副产品-造纸副产物和传统的塑料聚氯乙烯有机地结合起来，能够改变造纸副产物燃烧带来的环境污染问题，为造纸副产物开辟了一种新的应用领域；同时也提高了聚氯乙烯复合材料的性能；
(4)本发明通过聚氯乙烯常用的加工机械设备来进行加工，工业化大规模生产加工无需添加新的设备。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
各实施例中，造纸副产物均经过干燥、粉碎、过筛，得到200目的造纸废弃物粉末。碳酸钙选用1250目轻质碳酸钙，其他原料皆为市售产品。
实施例1
一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料的制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行制备材料：
步骤(1)：先把PVC、热稳定剂按比例称量好，常温下混合均匀，将该物理混合物加入到热混机中热混机的温度设定在100℃；
步骤(2)：步骤(1)搅拌时间为10分钟后，将造纸副产物、加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂，加入到热混机内，搅拌5分钟后，再加入CaCO3，搅拌5分钟后，将料放入冷混机中给混合物降温至40℃；
步骤(3)：将冷混后的物料加入到锥双挤出机中，锥双挤出机设定温度范围为：170℃，挤出速度为：10rpm进行挤出，挤出物料经过定型、冷却、牵引、切割后成为成品。
实施例2
一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料的制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行制备材料：
步骤(1)：先把PVC、热稳定剂按比例称量好，常温下混合均匀，将该物理混合物加入到热混机中热混机的温度设定在110℃；
步骤(2)：步骤(1)搅拌时间为10分钟后，将造纸副产物、加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂，加入到热混机内，搅拌5分钟后，再加入CaCO3，搅拌7分钟后，将料放入冷混机中给混合物降温至40℃；
步骤(3)：将冷混后的物料加入到锥双挤出机中，锥双挤出机设定温度范围为：170℃，挤出速度为：10rpm进行挤出，挤出物料经过定型、冷却、牵引、切割后成为成品。
实施例3
一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料的制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行制备材料：
步骤(1)：先把PVC、热稳定剂按比例称量好，常温下混合均匀，将该物理混合物加入到热混机中热混机的温度设定在110℃；
步骤(2)：步骤(1)搅拌时间为10分钟后，将造纸副产物、加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂，加入到热混机内，搅拌5分钟后，再加入CaCO3，搅拌8分钟后，将料放入冷混机中给混合物降温至40℃；
步骤(3)：将冷混后的物料加入到锥双挤出机中，锥双挤出机设定温度范围为：180℃，挤出速度为：10rpm进行挤出，挤出物料经过定型、冷却、牵引、切割后成为成品。
实施例4
一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料的制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行制备材料：
步骤(1)：先把PVC、热稳定剂按比例称量好，常温下混合均匀，将该物理混合物加入到热混机中热混机的温度设定在110℃；
步骤(2)：步骤(1)搅拌时间为10分钟后，将造纸副产物、加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂，加入到热混机内，搅拌5分钟后，再加入CaCO3，搅拌8分钟后，将料放入冷混机中给混合物降温至40℃；
步骤(3)：将冷混后的物料加入到锥双挤出机中，锥双挤出机设定温度范围为：180℃，挤出速度为：10rpm进行挤出，挤出物料经过定型、冷却、牵引、切割后成为成品。
实施例5
一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料的制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行制备材料：
步骤(1)：先把PVC、热稳定剂按比例称量好，常温下混合均匀，将该物理混合物加入到热混机中热混机的温度设定在110℃；
步骤(2)：步骤(1)搅拌时间为10分钟后，将造纸副产物、加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂，加入到热混机内，搅拌5分钟后，再加入CaCO3搅拌8分钟后，放入冷混机中给混合物降温至40℃；
步骤(3)：将冷混后的物料加入到锥双挤出机中，锥双挤出机设定温度范围为：180℃，挤出速度为：10rpm进行挤出，挤出物料经过定型、冷却、牵引、切割后成为成品。
对比例
一种常规PVC复合材料，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行制备材料：
步骤(1)：先把PVC、热稳定剂按比例称量好，常温下混合均匀，将该物理混合物加入到热混机中热混机的温度设定在110℃；
步骤(2)：步骤(1)搅拌时间为10分钟后，将加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂，加入到热混机内，搅拌5分钟后，再加入CaCO3，搅拌8分钟后，放入冷混机中给混合物降温至40℃；
步骤(3)：将冷混后的物料加入到锥双挤出机中，锥双挤出机设定温度范围为：180℃，挤出速度为：10rpm进行挤出，挤出物料经过定型、冷却、牵引、切割后成为成品。
用哑铃制样机对实施例1-5、对比例进行制备测试样条，采用万能电子拉力试验机(KY800C，由江都市开源实验机械厂制造)和电子冲击试验机(山东安尼麦特仪器有限公司生产)，按照标准GB/T 9341、GB/T 1043进行弯曲强度、弯曲模量、冲击性能测试，其结果见表1：
表1造纸副产物/聚氯乙烯复合材料性能指标
通过结果可以看出，添加造纸副产物后，本发明造纸副产物/聚氯乙烯复合材料性能显著提高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
所述造纸副产物选自腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的至少一种。
2.如权利要求1所述的造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述造纸副产物的粒径范围为100-300目。
3.如权利要求1所述的造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，其特征在于，聚氯乙烯选自型号为SG-3、SG-5、SG-7、SG-8中的至少一种。
4.如权利要求1所述的造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，其特征在于，碳酸钙是重质碳酸钙或者轻质碳酸钙，粒径范围为200-2000目。
5.如权利要求1所述的造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述加工助剂是以甲基丙烯酸甲酯为主体的丙烯酸树脂。
6.如权利要求1所述的造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述热稳定剂选自钙锌热稳定剂、铅盐类热稳定剂、有机锡类热稳定剂的至少一种。
7.如权利要求1所述的造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述抗冲改性剂选自氯化聚乙烯、含有氯化聚乙烯的改性聚合物、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯三元共聚物中的至少一种。
8.如权利要求1所述的造纸副产物/聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡、石蜡硬脂酸铅中的至少一种。
9.制备权利要求1-8任一项所述造纸副产物/聚氯乙烯复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将聚氯乙烯和热稳定剂加入热混机中混合均匀；
步骤二，将造纸副产物、加工助剂、抗冲改性剂、润滑剂加入到步骤一的混合物中混合，再加入碳酸钙混合，充分混合后冷却得到混合物料；
步骤三，将所述混合物料加入到锥双挤出机中进行挤出，挤出物料经后处理得到所述造纸副产物/聚氯乙烯复合材料。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤一和步骤二中的混合温度为100-120℃；步骤二中，将所述混合物料放入冷混机中降温至20-40℃；步骤三中所述锥双挤出机的设定温度范围为160-200℃，挤出速度为5-20rpm。
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