CN1101838C - 秸秆/塑料复合材料的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的秸秆/塑料复合材料的生产方法，是将粉碎处理后的秸秆用表面处理剂处理后，再与塑料一起加热熔融混合，然后用压机压制成板材或用挤出机或注塑机直接成型。本发明方法简单、易行，不需要专门设备，生产过程无“三废”产生，而且秸秆处理量大，投资小，生产效率高；所获材料成本低，综合性能优越，可替代中、高密度纤维板用于强化复合地板基材、家具、装饰材料等领域，同时也为秸秆的有效利用开拓了一条新的途径。

Description

秸秆/塑料复合材料的生产方法
本发明涉及农作物秸秆的处理、利用技术领域，是一种将秸秆粉碎处理后，与塑料混合生产秸秆/塑料复合材料的方法。
我国是一个农业大国，农业生产过程所产生的农作物秸秆资源极为丰富，如何将秸秆资源积极有效地利用起来为人类服务，是一个极其重要而又有深远意义的课题。据了解，目前对秸秆的处理、利用主要采用焚烧、造纸、气化等三种方法。秸秆焚烧处理是一种最原始的处理方式，它不仅污染环境，而且浪费资源，是国家严令禁止的。秸秆造纸虽然能够产生较好的经济效益，不失为一种利用秸秆资源的好方法，但在造纸过程中产生的“三废”严重污染环境。气化是将秸秆在高温下不完全燃烧产生的气体收集作为燃料使用。该方法虽然能使秸秆资源得到有效地利用，但生产成本高、效率低，经济效益差，同时也存在环境污染问题。另外，我国森林资源匮乏，加之森林保护法实施力度逐渐加强，这将造成我国在今后较长一段时间内木材供应量大幅度减少，因此，迫切需要开发新型材料替代木材。
本发明的目的之一是克服已有技术的缺点，拟提供一种新的处理、利用秸秆的方法，即将秸秆加入到塑料中来制作秸秆/塑料复合材料，使之既有效地利用秸秆资源，又不会污染环境，且所生产的复合材料兼有木材特性，又优于木材，可作为木材广泛使用，并价格低廉。
本发明的目的之二是在上述基本构思的基础上，提供一种生产秸秆/塑料复合材料的具体方法。
本发明的目的之一是由这样一种技术解决方案达到：即将粉碎处理后的秸秆用表面处理剂处理后，再与塑料一起加热熔融混合，然后用压机压制成板材，或用挤出机或注塑机直接成型制成产品。
本发明的目的之二拟提供的生产秸秆/塑料复合材料的具体方法如下：
①将秸秆粉碎为粒度30～80目后，在60～80℃下干燥0.5～4小时；
②在秸秆粉中加入按秸秆粉用量计质量为0.5～10％的表面处理剂混匀，并在温度60～170℃下处理5～10分钟；
③将处理后的秸秆20～85％(质量)与塑料15～80％(质量)一起，在温度130～200℃下熔融混合5～20分钟；
④将混匀的物料用压机直接压制成板材，压制温度为160～190℃，压制时间为0.2～1小时，压制压力为3～5MPa，或者将混匀的物料冷却粉碎后，再用挤出机或注塑机成型，成型温度为130～190℃，螺杆转速30～100转/分。
其中所用秸秆可选用稻秆、麦秆、高粱秆和玉米秆，最好选用稻秆和麦秆。
所用的表面处理剂可选用脲醛树脂、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯。
所用的塑料可选用聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯热塑性塑料，其中可含有0～30％(质量)的回收塑料。
本发明与已有技术相比，具有以下优点：
1.由于本发明在整个生产过程无有害气体、废水、残渣产生，加之所生产的秸秆/塑料复合材料在使用过程中无甲醛等有害气体释放，因此不会造成环境污染和给人体带来损害，是一种值得推崇的秸秆绿色环保处理方法和绿色环保材料。
2.由于本发明秸秆处理量大，其用量最高可达85％，而且其来源丰富、成本低廉，因而不仅可节省大量价格较为昂贵的塑料，降低纯塑料制品的成本，而且还为秸秆资源的有效利用开辟了一条新的途径。
3.本发明方法工艺简单、易行，不需要专门的设备，一般塑料厂就可实施。即使新建一条年产100万平方米的地板基材生产线，只需投资500万元，一年就可获利1000～2000万元(按地板基材售价每平方米35元计)，故投资小，经济效益高。
4.本发明生产的秸秆/塑料复合材料，不仅可以象木材一样锯、刨、打孔和油漆，而且机械强度高，吸水性比木材小，尺寸稳定性比木材好，还具有阻燃性，由于其综合性能优于中、高密度纤维板(见表1)，因此可替代中、高密度纤维板用于强化复合地板基材、家具、装饰材料等。
下面给出实施例并作进一步说明，但本发明不局限于这些例子。
实施例一
①将选用的麦秆用饲料粉碎机粉碎，30目筛子过筛后，在温度80℃下干燥2小时以除去其中所含的水份。
②将干燥后的麦秆粉倒入高速捏合机中，加入按麦秆粉总量计质量为0.5％的钛酸酯偶联剂混匀，并在温度60℃下处理10分钟，以增强秸秆与塑料界面间的相互作用，提高结合力。
③将经表面处理剂处理的麦秆粉60％(质量)和聚氯乙烯塑料40％(质量)一起，在温度180℃下，于双辊开炼机上混合15分钟塑化后拉成片。
④将物料片在80℃下干燥2小时后，叠成一定厚度，用压机压制成板材，压制温度180℃，压制时间0.5小时，压制压力3MPa，板厚度为4毫米，板材的主要性能如表1所示。
实施例二
①将选用的麦秆用饲料粉碎机粉碎，80目筛子过筛后，在温度80℃下干燥2小时。
②将干燥后的麦秆粉置于高速捏合机中，加入按麦秆粉总量计质量为10％的脲醛树脂混匀，并在温度60℃下处理5分钟。
③将经表面处理剂处理的麦秆粉60％(质量)和聚乙烯塑料40％(质量)一起，在温度165℃下，于密炼机中熔融混合10～15分钟出料。
④待冷却后将团块料用塑料粉碎机粉碎得粒料，粒料的粒径控制在1～2毫米。所获粒料经80℃，2小时干燥，用注塑机注塑成型得最终制品，成型温度130～180℃。
实施例三
①将选用的麦秆用饲料粉碎机粉碎，80目筛子过筛后，在温度60℃下干燥4小时。
②将干燥后的麦秆粉置于高速捏合机中，加入按麦秆粉总量计质量为5％的马来酸酐接枝聚丙烯粗混合，再将其置于密炼机中熔融混匀，温度170℃，时间5分钟。
③将经表面处理剂处理的麦秆粉60％(质量)，加入40％(质量)的聚丙烯塑料，保持温度170℃，再熔融混合10分钟出料。
④待冷却后将团块料用塑料粉碎机粉碎得粒料，粒料的粒径控制在1～2毫米。所获粒料在80℃下干燥1小时后，用注塑机注塑成型得最终制品，成型温度130～185℃。
实施例四
①将选用的稻秆用饲料粉碎机粉碎，60目筛子过筛后，在温度60℃下干燥4小时。
②将干燥后的稻秆粉置于高速捏合机中，加入按稻秆粉总量计质量为1％的钛酸酯偶联剂混合，并在温度60℃下处理10分钟。
③将经表面处理剂处理过的稻秆粉70％(质量)和聚丙烯塑料30％(质量)一起，在温度170℃下，于双辊开炼机中混合10～20分钟，待塑化均匀后下片。
④将物料片在80℃下干燥2小时后，叠成一定厚度，再在压机上压制成4毫米厚的板材。压制温度170℃，压制时间20～30分钟，压制压力3MPa。
实施例五
①将选用的麦秆和稻秆各50％用饲料粉碎机粉碎，60目筛子过筛后，在温度70℃下干燥1小时。
②将干燥后的稻、麦秆粉置于高速捏合机中，加入按稻、麦秆粉总量计质量为1％的钛酸酯偶联剂混匀，并在温度60℃下处理10分钟。
③将经表面处理剂处理过的稻、麦秆粉共50％(质量)和聚乙烯塑料50％(质量)，其中回收聚乙烯占塑料总组分30％(质量)一起，在温度130～180℃于双螺杆挤出机上熔融混合挤出，造粒得粒料。
④该粒料通过在60℃下，干燥2小时后，用注塑机注塑成型得最终制品，成型温度为130～180℃。
                                       表1
测试项目 测试标准 秸秆/塑料复合材料     中密度纤维板(特级标准)
    吸水率(％)     GB1034-89     0.5     ≤15
    密度(g/cm3)     GB1033-89     1.4     ≥1.0
    含水量(％)     GB1034-89     0.10     4～10
    弯曲强度(MPa)     GB11718.8-89     59     29
    平面拉伸强度(MPa)     GB11718.7-89     3.05     0.62
    弹性模量(MPa)     GB11718.8-89     4308     2070
    断裂伸长率(％)     GB1040-79     10     /

Claims (8)

1.一种秸秆/塑料复合材料的生产方法，其特征在于将粉碎处理后的秸秆用表面处理剂处理后，再与塑料一起加热熔融混合，然后用压机压制成板材，或用挤出机或注塑机直接成型。
2.根据权利要求1所述的秸秆/塑料复合材料的生产方法，其特征在于：
①将秸秆粉碎为粒度30～80目后，在60～80℃下干燥0.5～4小时；
②在秸秆粉中加入按秸秆粉总量计质量为0.5～10％的表面处理剂混匀，并在温度60～170℃下处理5～10分钟；
③将处理后的秸秆粉20～85％(质量)与塑料15～80％(质量)一起，在温度130～200℃下熔融混合5～20分钟；
④将混匀的物料用压机直接压制成板材，压制温度为160～190℃，压制时间为0.2～1小时，压制压力为3～5MPa，或者将混匀的物料冷却粉碎后，再用挤出机或注塑机成型，成型温度为130～190℃，螺杆转速30～100转/分。
3.根据权利要求1或2所述的秸秆/塑料复合材料的生产方法，其特征在于秸秆可选用稻秆、麦秆、高粱秆和玉米秆。
4.根据权利要求1或2所述的秸秆/塑料复合材料的生产方法，其特征在于秸秆可选用稻秆和麦秆。
5.根据权利要求1或2所述的秸秆/塑料复合材料的生产方法，其特征在于表面处理剂可选用脲醛树脂、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯。
6.根据权利要求1或2所述的秸秆/塑料复合材料的生产方法，其特征在于塑料可选用聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯热塑性塑料。
7.根据权利要求1或2所述的秸秆/塑料复合材料的生产方法，其特征在于所使用的塑料中可含有0～30％(质量)的回收塑料。
8.根据权利要求6所述的秸秆/塑料复合材料的生产方法，其特征在于所使用的塑料中可含有0～30％(质量)的回收塑料。
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