CN109749194A - 一种增强型pe木塑复合型材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增强型PE木塑复合型材，其组成成分按重量份数计如下：PE树脂20～50份；植物纤维30～70份；造纸废弃物3～30份；马来酸酐0.1～10份；引发剂0.01～5份；碳酸钙5～20份；润滑剂1～5份。还涉及一种增强型PE木塑复合型材的制备方法。其优点在于，通过向常规PE材料配方中，添加造纸废弃物，降低成本，提高废弃物利用率，降低环境压力；此外，通过引入马来酸酐对造纸废弃物进行改性，提高了与基体树脂间相容性，从而改善了木塑复合型材的力学性能及热稳定性。

Description

一种增强型PE木塑复合型材及其制备方法

技术领域

本发明涉及PE复合材料技术领域，尤其涉及一种增强型PE木塑复合型材及其制备方法。

背景技术

现有常规聚乙烯(polyethylene，PE)基复合材料，以PE树脂、碳酸钙、相容剂、润滑剂等助剂为组份，经高速混料机混合，高温熔融挤出，再通过注塑工艺制备复合材料。

据统计目前超过95％的造纸废弃物仍作为工业制浆的废弃物，浓缩后燃烧或随废水直接流入河流，制浆废水的排放不仅造成资源的浪费，同时又严重污染环境。造纸废弃物的资源化利用对社会经济的发展和环境保护具有现实意义。

造纸废弃物与植物纤维结构相似，均含有极性基团，而PE则主要为非极性基团，若直接将造纸废弃物和PE直接混合，易出现两相间相容性较差的现象，导致PE木塑复合型材的力学性能下降。

因此，亟需一种能够提高造纸废弃物与PE树脂的相容性，增强力学性能的PE木塑复合型材。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种增强型PE木塑复合型材及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种增强型PE木塑复合型材，其组成成分按重量份数计如下：

PE树脂 20～50份

植物纤维 30～70份

造纸废弃物 3～30份

马来酸酐 0.1～10份

引发剂 0.01～5份

碳酸钙 5～20份

润滑剂 1～5份。

优选地，所述植物纤维为木粉、秸秆粉、竹粉、稻糠粉中的一种或多种的混合物。

优选地，所述造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的一种或多种的混合物，所述造纸废弃物的粒径50～2000目。

优选地，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或多种的混合物。

优选地，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种的混合物。

本发明还提供一种增强型PE木塑复合型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将PE树脂、植物纤维、造纸废弃物、马来酸酐、引发剂、碳酸钙和润滑剂按比例加入至高速混合机中热混，得到初混物料；

步骤2、将所述初混物料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，得到增强型PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将所述增强型PE木塑复合材料粒子加入到锥形双螺杆挤出机中挤出成型，得到增强型PE木塑复合材料。

优选地，在所述步骤1中，将PE树脂、植物纤维、造纸废弃物、马来酸酐、引发剂、碳酸钙和润滑剂按比例加入混合机中热混5～30min，升温至30～70℃。

优选地，在所述步骤2中，挤出造粒的条件为：温度为140～220℃，转速为10～30r/min。

优选地，在所述步骤3中，挤出成型的条件为：温度为140～210℃，压力为12～30MPa。

优选地，在所述步骤1中，还包括：

在混合机热混后，将物料放入冷混锅中冷却至室温，得到初混材料。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的一种增强型PE木塑复合型材及其制备方法，通过向常规PE材料配方中，添加造纸废弃物，降低成本，提高废弃物利用率，降低环境压力；此外，通过引入马来酸酐对造纸废弃物进行改性，提高了与基体树脂间相容性，从而改善了木塑复合型材的力学性能及热稳定性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例1

本实施例的一种增强型PE木塑复合材料，由以下重量份数的原料组成：

PE树脂40份、木粉45份、制浆废液提取物2份、马来酸酐(maleic anhydride，MAH)0.2份、碳酸钙10份、过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide，DCP)0.02份、硬脂酸2份。

本实施例的增强型PE木塑复合材料的制备方法如下：

步骤1、将制浆废液提取物干燥、粉碎、过筛，得到200目的制浆废液提取物；

将40份PE树脂、45份木粉、2份制浆废液提取物、0.2份MAH、0.02份DCP、10份碳酸钙、2份硬脂酸按比例加入混合机中热混5min，高速混合搅拌至物料温度达到30℃左右时，迅速将物料放入冷混锅中冷却，降温至室温，得到初混材料；

步骤2、将初混材料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，温度为145℃，转速为30r/min，得到增强型PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将增强型PE木塑复合材料粒子输送至锥形双螺杆挤出机，温度为140℃，压力为30MPa，得到增强型PE木塑复合型材。

实施例2

本实施例的一种增强型PE木塑复合材料，由以下重量份数的原料组成：

PE树脂40份、秸秆粉45份、制浆废液提取物3份、马来酸酐(MAH)0.3份、碳酸钙10份、过氧化二苯甲酰(benzoyl peroxide，BPO)BPO 0.03份、硬脂酸钙2份。

本实施例的增强型PE木塑复合材料的制备方法如下：

步骤1、将制浆废液提取物干燥、粉碎、过筛，得到200目的制浆废液提取物；

将40份PE树脂、45份秸秆粉、3份制浆废液提取物、0.3份MAH、0.03份BPO、10份碳酸钙、2份硬脂酸钙按比例加入混合机中热混10min，高速混合搅拌至物料温度达到40℃左右时，迅速将物料放入冷混锅中冷却，降温至室温，得到初混材料；

步骤2、将初混材料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，温度为155℃，转速为25r/min，得到增强型PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将增强型PE木塑复合材料粒子输送至锥形双螺杆挤出机，温度为150℃，压力为25MPa，得到增强型PE木塑复合型材。

实施例3

本实施例的一种增强型PE木塑复合材料，由以下重量份数的原料组成：

PE树脂40份、竹粉45份、制浆废液提取物5份、马来酸酐(MAH)0.5份、碳酸钙10份、偶氮二异丁腈(azodiisobutyronitrile，AIBN)0.05份、硬脂酸锌2份。

本实施例的增强型PE木塑复合材料的制备方法如下：

步骤1、将制浆废液提取物干燥、粉碎、过筛，得到200目的制浆废液提取物；

将40份PE树脂、45份竹粉、5份制浆废液提取物、0.5份MAH、0.05份AIBN、10份碳酸钙、2份硬脂酸锌按比例加入混合机中热混15min，高速混合搅拌至物料温度达到45℃左右时，迅速将物料放入冷混锅中冷却，降温至室温，得到初混材料；

步骤2、将初混材料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，温度为160℃，转速为30r/min，得到增强型PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将增强型PE木塑复合材料粒子输送至锥形双螺杆挤出机，温度为160℃，压力为20MPa，得到增强型PE木塑复合型材。

实施例4

本实施例的一种增强型PE木塑复合材料，由以下重量份数的原料组成：

PE树脂40份、稻糠粉45份、浆渣8份、马来酸酐(maleic anhydride，MAH)0.8份、碳酸钙10份、过硫酸钾0.08份、乙撑双硬脂酰胺2份。

本实施例的增强型PE木塑复合材料的制备方法如下：

步骤1、将浆渣干燥、粉碎、过筛，得到200目的浆渣；

将40份PE树脂、45份稻糠粉、8份浆渣、0.8份MAH、0.08份过硫酸钾、10份碳酸钙、2份乙撑双硬脂酰胺按比例加入混合机中热混20min，高速混合搅拌至物料温度达到50℃左右时，迅速将物料放入冷混锅中冷却，降温至室温，得到初混材料；

步骤2、将初混材料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，温度为170℃，转速为10r/min，得到增强型PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将增强型PE木塑复合材料粒子加入锥形双螺杆挤出机，温度为170℃，压力为15MPa，得到增强型PE木塑复合型材。

实施例5

本实施例的一种增强型PE木塑复合材料，由以下重量份数的原料组成：

PE树脂40份、竹粉45份、浆渣10份、马来酸酐(MAH)1份、碳酸钙10份、过硫酸钾0.1份、硬脂酸2份。

本实施例的增强型PE木塑复合材料的制备方法如下：

步骤1、将造纸废弃物干燥、粉碎、过筛，得到200目的造纸废弃物；

将40份PE树脂、45份竹粉、10份浆渣、1份MAH、0.1份过硫酸钾、10份碳酸钙、2份硬脂酸按比例加入混合机中热混30min，高速混合搅拌至物料温度达到60℃左右时，迅速将物料放入冷混锅中冷却，降温至室温，得到初混材料；

步骤2、将初混材料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，温度为220℃，转速为15r/min，得到增强型PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将增强型PE木塑复合材料粒子加入锥形双螺杆挤出机，温度为220℃，压力为12MPa，得到增强型PE木塑复合型材。

实施例6

本实施例的一种增强型PE木塑复合材料，由以下重量份数的原料组成：

PE树脂40份、稻糠粉45份、浆渣12份、马来酸酐(MAH)1.2份、碳酸钙10份、过氧化二异丙苯(DCP)0.12份、聚乙烯蜡2份。

本实施例的增强型PE木塑复合材料的制备方法如下：

步骤1、将浆渣干燥、粉碎、过筛，得到200目的浆渣；

将40份PE树脂、45份稻糠粉、12份浆渣、1.2份MAH、0.12份DCP、10份碳酸钙、2份聚乙烯蜡按比例加入混合机中热混25min，高速混合搅拌至物料温度达到70℃左右时，迅速将物料放入冷混锅中冷却，降温至室温，得到初混材料；

步骤2、将初混材料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，温度为220℃，转速为10r/min，得到增强型PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将增强型PE木塑复合材料粒子加入锥形双螺杆挤出机，温度为210℃，压力为12MPa，得到增强型PE木塑复合型材。

对比例1

本对比例为常规PE复合材料，由以下重量份数的原料组成：

PE树脂40份、木粉45份、碳酸钙10份、PE-g-MAH 2份、硬脂酸2份。

步骤1、将40份PE树脂、45份木粉、10份碳酸钙、2份PE-g-MAH、2份硬脂酸按比例加入混合机中热混20min，高速混合搅拌至物料温度达到60℃左右时，迅速将物料放入冷混锅中冷却，降温至40℃，得到初混材料；

步骤2、将初混材料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，温度为175℃，转速为15r/min，得到PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将PE木塑复合材料粒子输送至锥形双螺杆挤出机，温度为150℃，压力为25MPa，得到PE阻燃复合型材。

对比例2

本对比例为常规PE复合材料，由以下重量份数的原料组成：

PE树脂40份、秸秆粉45份、碳酸钙10份、PE-g-MAH 5份、聚乙烯蜡2份。

步骤1、将40份PE树脂、45份秸秆粉、10份碳酸钙、5份PE-g-MAH、2份聚乙烯蜡按比例加入混合机中热混25min，高速混合搅拌至物料温度达到70℃左右时，迅速将物料放入冷混锅中冷却，降温至室温，得到初混材料；

步骤2、将初混材料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，温度为170℃，转速为20r/min，得到PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将PE木塑复合材料粒子加入锥形双螺杆挤出机，温度为160℃，压力为15MPa，得到PE木塑复合型材。

根据GB/T29418-2012《塑木复合材料产品物理力学性能测试》对实施例1～6与对比例1～2进行检测，其性能如下表所示。

由上表可知，通过使用马来酸酐对造纸废弃物进行改性后PE木塑复合材料的力学性能进一步提高，吸水率下降。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种增强型PE木塑复合型材，其特征在于，其组成成分按重量份数计如下：

PE树脂20～50份

植物纤维30～70份

造纸废弃物3～30份

马来酸酐0.1～10份

引发剂0.01～5份

碳酸钙5～20份

润滑剂1～5份。

2.根据权利要求1所述的增强型PE木塑复合型材，其特征在于，所述植物纤维为木粉、秸秆粉、竹粉、稻糠粉中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的增强型PE木塑复合型材，其特征在于，所述造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的一种或多种的混合物，所述造纸废弃物的粒径50～2000目。

4.根据权利要求1所述的增强型PE木塑复合型材，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的增强型PE木塑复合型材，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种的混合物。

6.一种增强型PE木塑复合型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将PE树脂、植物纤维、造纸废弃物、马来酸酐、引发剂、碳酸钙和润滑剂按比例加入至高速混合机中热混，得到初混物料；

步骤2、将所述初混物料加入到平行双螺杆挤出机中挤出造粒，得到增强型PE木塑复合材料粒子；

步骤3、将所述增强型PE木塑复合材料粒子加入到锥形双螺杆挤出机中挤出成型，得到增强型PE木塑复合材料。

7.根据权利要求6所述的增强型PE木塑复合型材的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，将PE树脂、植物纤维、造纸废弃物、马来酸酐、引发剂、碳酸钙和润滑剂按比例加入混合机中热混5～30min，升温至30～70℃。

8.根据权利要求6所述的增强型PE木塑复合型材的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，挤出造粒的条件为：温度为140～220℃，转速为10～30r/min。

9.根据权利要求6所述的增强型PE木塑复合型材的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，挤出成型的条件为：温度为140～210℃，压力为12～30MPa。

10.根据权利要求6所述的增强型PE木塑复合型材的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，还包括：

在混合机热混后，将物料放入冷混锅中冷却至室温，得到初混材料。