CN111100471A - 一种添加改性造纸废弃物的pe基注塑材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料及其制备方法，包括以下重量份的组分：改性造纸废弃物30‑70份；树脂PE30‑70份；增塑剂1‑10份；润滑剂1‑10份；其中，所述改性造纸废弃物，由占所述造纸废弃物质量5‑30％的改性剂和占造纸废弃物质量0.5‑3％的相转移剂对所述造纸废弃物进行接枝改性得到的。本发明的制备方法先将造纸废弃物进行改性，后添加到PE材料里面，改善了造纸废弃物的分散性，提高了PE与造纸废弃物间的相容性，进而使得材料性能得到改善，表面光滑程度得到提高。

Description

一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料及其制备方法。
背景技术
近些年来，因具有优异的性能，PE、PP等烯烃类材料被应用于越来越多的场所，与此同时，产生的塑料废弃物也越来越多，废弃物若处理不当，会使得“白色污染”现象日益严重。因此，添加高纤维类成分处理塑料废弃物的方法成为趋势，但随纤维含量提高，纤维分散性变差，致使其表面粗糙、力学性能差。
制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到大量的造纸废弃物副产品，但迄今为止，超过95％的造纸废弃物仍直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料及其制备方法，本发明方法先将造纸废弃物进行改性，后添加到PE材料里面，改善了造纸废弃物的分散性，提高了PE与造纸废弃物间的相容性，进而使得材料性能得到改善，表面光滑程度得到提高。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本发明一方面提供一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0002347867700000011
其中，所述改性造纸废弃物，由占所述造纸废弃物质量5-30％的改性剂和占造纸废弃物质量0.5-3％的相转移剂对所述造纸废弃物进行接枝改性得到的。
优选的，所述造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮、纸浆废液提取物和含硅白泥中的一种或几种，其粒径为50-5000目。
优选的，所述造纸废弃物的接枝改性条件为：反应温度80-200℃，反应时间60-150min。
优选的，所述改性剂为硬脂酸、乙酸酐、苯甲酰氯和乙酰氯中的一种或几种。
优选的，所述相转移剂为吡啶、环糊精、聚乙二醇、四丁基硫酸氢铵、三丁胺、四丁基溴化铵、三辛基甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。
优选的，所述增塑剂为丙三醇、环氧大豆油、柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三正丁酯中一种或几种。
优选的，所述润滑剂为PE蜡。
本发明另一方面提供添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将造纸废弃物、改性剂和相转移剂在密炼机内进行接枝改性，制得改性造纸废弃物；
(2)将经步骤(1)制得的改性造纸废弃物与树脂PE、增塑剂和润滑剂混合均匀，制得初混物料；
(3)将所述初混物料加入双螺杆挤出机，挤出造粒，即得添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料。
优选的，步骤(2)中，所述双螺杆挤出机的挤出条件为：一区到六区温度为120-200℃，机头温度为120-200℃，螺杆转速为100-300rpm。
优选的，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7-10g/10min。
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：
(1)本发明的制备方法对造纸废弃物进行接枝改性，改善了其分散性，提高了其与树脂材料间的相容性，提高了复合材料的力学性能；
(2)本发明的制备方法将改性造纸废弃物添加到树脂材料中，降低了复合材料成本，进而降低注塑产品价格；
(3)本发明的制备方法对造纸废弃物进行再利用，提高了其价值，避免直接排入江河或浓缩后烧掉。
具体实施方式
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。
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。
实施例1
一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：改性纸浆废液提取物60份、树脂PE 40份、ATBC 5份、PE蜡2份；其中，所述改性纸浆废液提取物，由占纸浆废液提取物质量5％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量0.5％的环糊精对所述纸浆废液提取物进行接枝改性得到的。
添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先把纸浆废液提取物干燥、粉碎至200目后置于密炼机内，然后加入占纸浆废液提取物质量5％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量0.5％的环糊精，转速为200rpm，在160℃条件下对纸浆废液提取物改性100min，制得改性纸浆废液提取物；
(2)将经步骤(1)制得的60份改性纸浆废液提取物与40份树脂PE、5份ATBC和2份PE蜡混合均匀，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7g/10min，制得初混物料；
(3)将初混物料置于平行双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度分别为120℃、125℃、125℃、175℃、175℃、175℃，机头温度为170℃，螺杆转速为200rpm，制得PE基注塑材料；将复合材料加入注塑机内，注塑成型，注塑机温度为175℃，注射压力为65bar，保压压力为70bar，冷却时间为25s，通过注塑制得PE基注塑产品。
实施例2
一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：改性纸浆废液提取物60份、树脂PE 40份、ATBC 5份、PE蜡2份；其中，所述改性纸浆废液提取物，由占纸浆废液提取物质量10％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量1％的环糊精对所述纸浆废液提取物进行接枝改性得到的。
添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先把纸浆废液提取物干燥、粉碎至200目后置于密炼机内，然后加入占纸浆废液提取物质量10％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量1％的环糊精，转速为200rpm，在160℃条件下对纸浆废液提取物改性150min，制得改性纸浆废液提取物；
(2)将经步骤(1)制得的60份改性纸浆废液提取物与40份树脂PE、5份ATBC和2份PE蜡混合均匀，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7g/10min，制得初混物料；
(3)将初混物料置于平行双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度分别为120℃、125℃、125℃、175℃、175℃、175℃，机头温度为170℃，螺杆转速为200rpm，制得PE基注塑材料；将复合材料加入注塑机内，注塑成型，注塑机温度为175℃，注射压力为65bar，保压压力为70bar，冷却时间为25s，通过注塑制得PE基注塑产品。
实施例3
一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：改性纸浆废液提取物60份、树脂PE 40份、ATBC 5份、PE蜡2份；其中，所述改性纸浆废液提取物，由占纸浆废液提取物质量20％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量2％的环糊精对所述纸浆废液提取物进行接枝改性得到的。
添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先把纸浆废液提取物干燥、粉碎至200目后置于密炼机内，然后加入占纸浆废液提取物质量20％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量2％的环糊精，转速为200rpm，在160℃条件下对纸浆废液提取物改性180min，制得改性纸浆废液提取物；
(2)将经步骤(1)制得的60份改性纸浆废液提取物与40份树脂PE、5份ATBC和2份PE蜡混合均匀，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7g/10min，制得初混物料；
(3)将初混物料置于平行双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度分别为120℃、125℃、125℃、175℃、175℃、175℃，机头温度为170℃，螺杆转速为200rpm，制得PE基注塑材料；将复合材料加入注塑机内，注塑成型，注塑机温度为175℃，注射压力为60bar，保压压力为65bar，冷却时间为25s，通过注塑制得PE基注塑产品。
实施例4
一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：改性纸浆废液提取物60份、树脂PE 40份、ATBC 5份、PE蜡2份；其中，所述改性纸浆废液提取物，由占纸浆废液提取物质量20％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量3％的环糊精对所述纸浆废液提取物进行接枝改性得到的。
添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先把纸浆废液提取物干燥、粉碎至200目后置于密炼机内，然后加入占纸浆废液提取物质量20％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量3％的环糊精，转速为200rpm，在160℃条件下对纸浆废液提取物改性200min，制得改性纸浆废液提取物；
(2)将经步骤(1)制得的60份改性纸浆废液提取物与40份树脂PE、5份ATBC和2份PE蜡混合均匀，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7g/10min，制得初混物料；
(3)将初混物料置于平行双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度分别为120℃、125℃、125℃、175℃、175℃、175℃，机头温度为170℃，螺杆转速为200rpm，制得PE基注塑材料；将复合材料加入注塑机内，注塑成型，注塑机温度为175℃，注射压力为60bar，保压压力为65bar，冷却时间为25s，通过注塑制得PE基注塑产品。
实施例5
一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：改性纸浆废液提取物60份、树脂PE 40份、ATBC 5份、PE蜡2份；其中，所述改性纸浆废液提取物，由占纸浆废液提取物质量30％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量3％的环糊精对所述纸浆废液提取物进行接枝改性得到的。
添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先把纸浆废液提取物干燥、粉碎至200目后置于密炼机内，然后加入占纸浆废液提取物质量30％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量3％的环糊精，转速为200rpm，在160℃条件下对纸浆废液提取物改性150min，制得改性纸浆废液提取物；
(2)将经步骤(1)制得的60份改性纸浆废液提取物与40份树脂PE、5份ATBC和2份PE蜡混合均匀，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7g/10min，制得初混物料；
(3)将初混物料置于平行双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度分别为120℃、125℃、125℃、175℃、175℃、175℃，机头温度为170℃，螺杆转速为200rpm，制得PE基注塑材料；将复合材料加入注塑机内，注塑成型，注塑机温度为175℃，注射压力为60bar，保压压力为65bar，冷却时间为25s，通过注塑制得PE基注塑产品。
实施例6
一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：改性纸浆废液提取物60份、树脂PE 40份、ATBC 5份、PE蜡2份；其中，所述改性纸浆废液提取物，由占纸浆废液提取物质量20％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量2％的环糊精对所述纸浆废液提取物进行接枝改性得到的。
添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先把纸浆废液提取物干燥、粉碎至200目后置于密炼机内，然后加入占纸浆废液提取物质量20％的硬脂酸和占纸浆废液提取物质量2％的环糊精，转速为200rpm，在160℃条件下对纸浆废液提取物改性150min，制得改性纸浆废液提取物；
(2)将经步骤(1)制得的60份改性纸浆废液提取物与40份树脂PE、5份ATBC和2份PE蜡混合均匀，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7g/10min，制得初混物料；
(3)将初混物料置于平行双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度分别为120℃、125℃、125℃、175℃、175℃、175℃，机头温度为170℃，螺杆转速为200rpm，PE基注塑材料；将复合材料加入注塑机内，注塑成型，注塑机温度为175℃，注射压力为65bar，保压压力为70bar，冷却时间为25s，通过注塑制得PE基注塑产品。
对比例1
一种PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：树脂PE 40份、木粉60份、ATBC 5份、PE蜡2份。
PE基注塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将40份树脂PE、60份木粉、5份ATBC和2份PE蜡混合均匀，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7g/10min，制得初混物料；
(2)将初混物料置于平行双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度分别为130℃、140℃、150℃、180℃、180℃、180℃，机头温度为180℃，螺杆转速为200rpm，制得PE基注塑材料；将复合材料加入注塑机内，注塑成型，注塑机温度为180℃，注射压力为70bar，保压压力为75bar，冷却时间为25s，通过注塑制得PE基注塑产品。
对比例2
一种PE基注塑材料，包括以下重量份的组分：树脂PE 40份、木粉60份、环氧大豆油5份、PE蜡2份。
PE基注塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将40份树脂PE、60份木粉、5份环氧大豆油和2份PE蜡混合均匀，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7g/10min，制得初混物料；
(2)将初混物料置于平行双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度分别为130℃、140℃、150℃、180℃、180℃、180℃，机头温度为180℃，螺杆转速为200rpm，制得PE基注塑材料；将复合材料加入注塑机内，注塑成型，注塑机温度为180℃，注射压力为70bar，保压压力为75bar，冷却时间为25s，通过注塑制得PE基注塑产品。
依据GB/T 9341-2008/ISO 178:2001《塑料弯曲性能的测定》以及GB/T1043.1-2008/ISO 179-1:2000《塑料简支梁冲击性能的测定》对上述实施例1-6和对比例1-2进行性能检测，结果如表1所示。
表1 PE基复合材料力学性能检测结果
弯曲强度(MPa) 弯曲模量(MPa) 冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>)
实施例1 44.71 1947 18.43
实施例2 45.33 2003 19.21
实施例3 46.21 2018 19.98
实施例4 46.32 2094 20.03
实施例5 45.46 2046 18.84
实施例6 45.10 2004 18.07
对比例1 40.56 1843 15.31
对比例2 39.87 1786 14.79
通过表1所示的数据结果可以看出，使用改性造纸废弃物的材料力学性能优于传统复合材料，能满足使用要求。
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)

1.一种添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
Figure FDA0002347867690000011
其中，所述改性造纸废弃物，由占所述造纸废弃物质量5-30％的改性剂和占造纸废弃物质量0.5-3％的相转移剂对所述造纸废弃物进行接枝改性得到的。
2.根据权利要求1所述的添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，其特征在于，所述造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮、纸浆废液提取物和含硅白泥中的一种或几种，其粒径为50-5000目。
3.根据权利要求1所述的添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，其特征在于，所述造纸废弃物的接枝改性条件为：反应温度80-200℃，反应时间60-150min。
4.根据权利要求1所述的添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，其特征在于，所述改性剂为硬脂酸、乙酸酐、苯甲酰氯和乙酰氯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，其特征在于，所述相转移剂为吡啶、环糊精、聚乙二醇、四丁基硫酸氢铵、三丁胺、四丁基溴化铵、三辛基甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，其特征在于，所述增塑剂为丙三醇、环氧大豆油、柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三正丁酯中一种或几种。
7.根据权利要求1所述的添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料，其特征在于，所述润滑剂为PE蜡。
8.根据权利要求1-7任一项所述的添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将造纸废弃物、改性剂和相转移剂在密炼机内进行接枝改性，制得改性造纸废弃物；
(2)将经步骤(1)制得的改性造纸废弃物与树脂PE、增塑剂和润滑剂混合均匀，制得初混物料；
(3)将所述初混物料加入双螺杆挤出机，挤出造粒，即得添加改性造纸废弃物的PE基注塑材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述双螺杆挤出机的挤出条件为：一区到六区温度为120-200℃，机头温度为120-200℃，螺杆转速为100-300rpm。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述PE基注塑材料在190℃、2.16kg条件下，其熔体流动速率为7-10g/10min。
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