CN111793322A - 一种高抗冲可降解氨基模塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高抗冲可降解氨基模塑料及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：使用粉碎机将粗植物纤维进行粉碎，再使用振动筛得到180～250μm的粉料，将所得植物纤维在80℃下干燥12ｈ至含水量<2%；按一定配比分别称取氨基模塑料、植物纤维、分散剂、偶联剂，待用；将上述称量好的植物纤维、氨基模塑料、分散剂、偶联剂等混合均匀，球磨一定时间，过筛200目，并压制出标准试样，即得高抗冲可降解氨基模塑料。应用本发明制备得到的产品可降解率达到58%，缺口冲击强度达到2.05KJ/m2，弯曲强度达到96.67 MPa。
Description
技术领域
本发明涉及化工材料制备技术领域，尤其涉及一种高抗冲可降解氨基模塑料及其制备方法。
背景技术
氨基模塑料是由甲醛与尿素或植物纤维共缩聚而成的树脂，再与各种助剂复合而成的一种热固性塑料。它具有易成型、收缩率低、尺寸精度高、加工性能好等优点。其制品具有优异的耐热性、阻燃性和良好的机械强度，同时具有优异的电绝缘性。因此被广泛应用于与日常生活密切相关的用品，以及电器的外壳、电梯按钮、电器部件、线圈的托架和电器开关等。
植物纤维是地球上丰富的可再生资源，它是由自然界中自然生长的植物中所提取的。按照其在植物部位中的不同可分为：叶部纤维（如剑麻、蕉麻）、韧皮纤维（如亚麻、苎麻、黄麻）、种子纤维（如棉、木棉）以及果实纤维（如椰壳纤维）。植物纤维来源广泛，即可从自然界中获取，也可以人工种植，带来可观的经济效益，促进了农牧业的发展。植物纤维是由纤维素、半纤维素、木质素以及果胶等组成，其中最主要部分为纤维素，在其含量约占40~70%。与传统纤维相比，植物纤维拉伸强度较低，部分植物纤维如亚麻纤维具有不逊于玻璃纤维的杨氏模量。这说明，植物纤维的力学性能良好，可在某些领域代替传统纤维。
在石油原料日益紧张和人们对环保要求不断提高的今天，发展氨基模塑料特别是高性能的氨基模塑料尤为重要，氨基模塑料普遍存在的脆性与不可降解性能，这使本发明的实际应用价值得以体现，虽然国内外关于提高氨基模塑料的电性能、弹性、耐热性等方面的开发取得一定阶段上的进展，但是利用天然植物纤维的应用研究方面文献报道鲜见。
中国专利CN 201410455356.4 公开了一种注塑级植物纤维增强氨基模塑料及其制备方法，其配方组成中添加了大量的植物来源生物质作为增强组分。生产工艺为：将尿素、甲醛溶液及辅料先预聚成脲醛树脂，将脲醛树脂、氯化钠、氯化铵、填料等加入混合干燥反应釜，混合均匀，经真空混合、聚合制得注塑级植物纤维增强氨基模塑料，但是考虑到可降解率低、弯曲强度低等方面，现有技术就显得略有不足。
中国专利CN 201410455254.2公开了一种高耐冲植物纤维增韧氨基模塑料及其制备方法，其配方组成中添加了大量的植物来源生物质作为增强组分。生产工艺为：将尿素、甲醛溶液及辅料先预聚成脲醛树脂，将脲醛树脂、氯化钠、氯化铵、填料等加入混合干燥反应釜，混合均匀，经真空混合、聚合制得高耐冲植物纤维增韧氨基模塑料。应用本发明制备得到的氨基模塑料制品残余甲醛迁移量为2.089～2.479mg/dm2，耐缺口冲击强度为2.45～2.75KJ/m2，但是考虑到流动性差、弯曲强度低等方面，现有技术就显得略有不足。
中国专利CN 201010186569.3公开了一种新型低收缩率氨基模塑料的配方和制备方法。其组分包括尿素、甲醛、三聚氰胺、甘油、分散剂、氯化铵、氯化钠体系、颜料、填料、纤维素和低收缩剂。本发明特征在于：(1)低收缩剂选用水溶性异氰酸酯基弹性体；(2)该低收缩剂能在树脂体系中均匀分散，并能提高模塑料的表面光泽度，且不影响颜料的着色性和模塑料的其他性能；(3)该低收缩剂能以较少添加量实现模塑料收缩率要求。本发明模塑料制备方法为：先将尿素、甲醛和氯化钠按配比混合搅拌均匀，制得树脂原浆，然后将原浆移入反应釜，并加入低收缩剂和其他助剂，经真空捏合和聚合，制得成型收缩率＜0.6％、后收缩率＜0.4％的氨基模塑料，但是考虑到缺口冲击强度低、游离甲醛高等方面，现有技术就显得略有不足。
中国专利CN 201410455255.7 公开了一种新型填料改性氨基模塑料及其制备方法，所述新型填料改性氨基模塑料中新型填料重量与氨基模塑料的重量百分比为1-15％；所述新型填料改性氨基模塑料的制备方法包括如下步骤：无机填料的纯化；制备新型填料；按上述配比分别称取新型填料与氨基模塑料，混合均匀，球磨，过筛，并压制出标准试样，控制上模压制温度为150-160℃，下模压制温度为140-150℃，即得新型填料改性氨基模塑料。应用本发明制备得到的氨基模塑料制品韧性提高，缺口冲击强度达到2.50～2.78KJ/m2；由于新型填料独特的层状结构，有效地抑制了甲醛的迁移，残余甲醛迁移量减少为2.135～2.589mg/dm2；且使用的新型填料为价廉的无机材料，这样可以降低成本，但是考虑到可降解率低、流动性差等方面，现有技术就显得略有不足。
中国专利CN 201410539064.9 公开了一种长效抑菌氨基模塑料。本发明的银纳米线复合抑菌助剂的重量份数为：银纳米线0份～50份并不包括0份、纳米锌化合物0份～25份并不包括0份、醇化合物10份～100份、蒸馏水10份～100份、六次甲基四胺0.1份～5份，本发明的一种长效抑菌氨基模塑料的重量份数为：尿素2000份～4000份、甲醛4000份～8000份、三聚氰胺200份～400份、银纳米线复合助剂10份～150份、六次甲基四胺50份～150份、氨基磺酸铵氯化钠20份～50份、填料100份～500份、纤维素1000份～2500份、甘油20份～100份、分散剂1份～100份，该长效抑菌氨基模塑料成型制品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、粪肠球菌的抗菌率大于99.9％，抗菌活性值大于4，力学性能和成型性好，但是考虑到成本较高、固化效果差等方面，现有技术就显得略有不足。
发明内容
本发明提供一种高抗冲可降解氨基模塑料及其制备方法，解决现有氨基模塑料脆性和不可降解等技术问题。该类氨基模复合材料具有韧性高、可降解、绿色环保好等优点。
本发明采用以下技术方案：一种高抗冲可降解氨基模塑料，其原料按质量份数配比如下：植物纤维5-40份，氨基模塑料100份，分散剂0.5-5份，偶联剂1-4份，甘油5-7份，氯化钠0.2-1份，氯化铵0.6-1份，碳酸钙2-4份，抗菌剂0.1-0.2份，颜料0.1-1份，纳米氧化锌0. 3-0.7份，六次甲基四胺0.1-0.2份，抗氧剂1-3份，纳米蒙脱土0.5-0.9份，氧化聚乙烯9-13份，硬脂酸钠0.2-0.4份，纳米二氧化钛0.5-2.5份，三乙醇胺0.05-0.15份。。
作为本发明的一种优选技术方案：所述植物纤维选自稻壳、竹粉、杨木粉、蔗渣纤维、椰壳纤维、香蕉纤维茶粉、核桃粉、中药渣中一种或几种。
作为本发明的一种优选技术方案：所述氨基模塑料为脲甲醛树脂、尿素甲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂为基体。
作为本发明的一种优选技术方案：所述分散剂选自聚乙二醇200、三聚磷酸钠、六偏硫酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、纤维素衍生物、古尔胶、甲基戊醇或OP-10中一种。
作为本发明的一种优选技术方案：所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硬脂酸钠、硅烷偶联剂KH570、钛酸酯偶联剂NDZ-311中一种。
作为本发明的一种优选技术方案：所述抗菌剂采用银系母粒。
作为本发明的一种优选技术方案：所述稀土光敏剂采用FeSt3或CeSt。
作为本发明的一种优选技术方案：所述抗氧剂采用抗氧剂1010或TDPA。
一种制备所述的高抗冲可降解氨基模塑料的方法，步骤为：
第一步：按照质量份数配比称取植物纤维、氨基模塑料、分散剂、偶联剂、甘油、氯化钠、氯化铵、碳酸钙、抗菌剂、纳米氧化锌、颜料、六次甲基四胺、稀土光敏剂、乙酰丙酮铁、苯并蒽酮、抗氧剂、纳米蒙脱土、氧化聚乙烯、硬脂酸铈、乙烯丙烯酸共聚物、丙烯酸异辛酯、顺丁烯二酸酐、纳米二氧化钛和三乙醇胺；
第二步：使用粉碎机将粗植物纤维进行粉碎，再使用振动筛得到180～250μm的粉料，将所得植物纤维在80℃下干燥12ｈ至含水量<2%；
第三步：将植物纤维添加至90℃鼓风干燥，用偶联剂处理，在双螺杆挤出机在110-150℃造粒；
第四步：将上述称量好的植物纤维、氨基模塑料、分散剂、偶联剂混合均匀，球磨后过筛200目，并压制出标准试样，即得高抗冲可降解氨基模塑料。
作为本发明的一种优选技术方案：所述球磨时间为0.5-3h，控制上模压制温度为150-160 ℃，下模压制温度为145-155 ℃，即得高抗冲可降解氨基模塑料。
有益效果
本发明所述一种高抗冲可降解氨基模塑料及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、该类氨基模复合材料具有韧性高、可降解、绿色环保好等优点。；
2、植物纤维具有性能优良、环境友好、可生物降解等优势，使制备的氨基模复合材料综合性能优异，可降解率达到58%。
3、植物纤维具有很好的增强增韧功能，可提高氨基模塑料缺口冲击强度达到冲击强度为2.05KJ/m2,弯曲强度达到96.67 MPa。
4、偶联剂本身具有润滑作用，提高了氨基模塑料的加工性能，流动性为136mm，可塑性良好。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
实施例1：
一种高抗冲可降解氨基模塑料，所述高抗冲可降解氨基模塑料的原料按质量份数配比如下：植物纤维5-40份，氨基模塑料100份，分散剂0.5-5份，偶联剂1份，甘油5份，氯化钠0.2份，氯化铵1份，碳酸钙2份，抗菌剂0.1份，颜料0.1份，纳米氧化锌0.7份，六次甲基四胺0.2份，抗氧剂3份，纳米蒙脱土0.9份，氧化聚乙烯13份，硬脂酸钠0.2份，纳米二氧化钛2.5份，三乙醇胺0.05份。
所述抗菌剂采用银系母粒；所述稀土光敏剂采用FeSt3或CeSt；所述抗氧剂采用抗氧剂1010或TDPA。
一种高抗冲可降解氨基模塑料的制备方法，所述制备方法为：
第一步：使用粉碎机将5kg稻壳进行粉碎，再使用振动筛得到180～250μm的粉料，将所得稻壳粉在80℃下干燥12ｈ至含水量<2%。
第二步：分别称取1kg稻壳、20kg氨基模塑料、0.005kg六偏硫酸钠、0.01kg硅烷偶联剂KH550，待用。
第三步：将上述称量好的稻壳粉、氨基模塑料、六偏硫酸钠、硅烷偶联剂KH550混合均匀，球磨0.5h，过筛200目，并压制出标准试样，控制上模压制温度为150-160 ℃，下模压制温度为145-155 ℃，即得高抗冲可降解氨基模塑料。
实施例2：
一种高抗冲可降解氨基模塑料，所述高抗冲可降解氨基模塑料的原料按质量份数配比如下：植物纤维5-40份，氨基模塑料100份，分散剂0.5-5份，偶联剂3份，甘油6份，氯化钠1份，氯化铵0.6份，碳酸钙3份，抗菌剂0.2份，颜料0.6份，纳米氧化锌0.6份，六次甲基四胺0.2份，抗氧剂2份，纳米蒙脱土0.6份，氧化聚乙烯10份，硬脂酸钠0.4份，纳米二氧化钛2.0份，三乙醇胺0.1份。
所述抗菌剂采用银系母粒；所述稀土光敏剂采用FeSt3或CeSt；所述抗氧剂采用抗氧剂1010或TDPA。
一种高抗冲可降解氨基模塑料及其制备方法，所述制备方法为：
第一步：使用粉碎机将5kg蔗渣纤维进行粉碎，再使用振动筛得到180～250μm的粉料，将所得蔗渣纤维粉在80℃下干燥12ｈ至含水量<2%。
第二步：分别称取1kg蔗渣纤维、5kg氨基模塑料、0.05kg十二烷基硫酸钠、0.04kg硅烷偶联剂KH570，待用。
第三步：将上述称量好的蔗渣纤维粉、氨基模塑料、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂KH570等混合均匀，球磨2h，过筛200目，并压制出标准试样，控制上模压制温度为150-160℃，下模压制温度为145-155 ℃，即得高抗冲可降解氨基模塑料。
实施例3：
一种高抗冲可降解氨基模塑料，所述高抗冲可降解氨基模塑料的原料按质量份数配比如下：植物纤维5-40份，氨基模塑料100份，分散剂0.5-5份，偶联剂4份，甘油7份，氯化钠1份，氯化铵1份，碳酸钙2份，抗菌剂0.2份，颜料1份，纳米氧化锌0.3份，六次甲基四胺0.1份，抗氧剂3份，纳米蒙脱土0.5份，氧化聚乙烯13份，硬脂酸钠0.2份，纳米二氧化钛0.5份，三乙醇胺0.05份。
所述抗菌剂采用银系母粒；所述稀土光敏剂采用FeSt3或CeSt；所述抗氧剂采用抗氧剂1010或TDPA。
一种高抗冲可降解氨基模塑料及其制备方法，所述制备方法为：
第一步：使用粉碎机将5kg香蕉纤维茶粉进行粉碎，再使用振动筛得到180～250μm的粉料，将所得香蕉纤维茶粉在80℃下干燥12ｈ至含水量<2%。
第二步：分别称取1kg香蕉纤维茶粉、2.5kg氨基模塑料、0.03kg古尔胶、0.02kg钛酸酯偶联剂NDZ-311，待用。
第三步：将上述称量好的香蕉纤维茶粉、氨基模塑料、古尔胶、钛酸酯偶联剂NDZ-311混合均匀，球磨3h，过筛200目，并压制出标准试样，控制上模压制温度为150-160 ℃，下模压制温度为145-155 ℃，即得高抗冲可降解氨基模塑料。
实施例４
一种高抗冲可降解氨基模塑料，所述高抗冲可降解氨基模塑料的原料按质量份数配比如下：植物纤维5-40份，氨基模塑料100份，分散剂0.5-5份，偶联剂2份，甘油5份，氯化钠0.2份，氯化铵0.6份，碳酸钙4份，抗菌剂0.2份，颜料1份，纳米氧化锌0.3份，六次甲基四胺0.1份，抗氧剂3份，纳米蒙脱土0.9份，氧化聚乙烯9份，硬脂酸钠0.2份，纳米二氧化钛2.5份，三乙醇胺0.15份。
所述抗菌剂采用银系母粒；所述稀土光敏剂采用FeSt3或CeSt；所述抗氧剂采用抗氧剂1010或TDPA。
一种高抗冲可降解氨基模塑料及其制备方法，所述制备方法为：
第一步：使用粉碎机将5kg中药渣进行粉碎，再使用振动筛得到180～250μm的粉料，将所得中药渣粉在80℃下干燥12ｈ至含水量<2%。
第二步：分别称取1kg中药渣粉、10kg氨基模塑料、0.02kg OP-10、0.02kg硬脂酸钠，待用。
第三步：将上述称量好的中药渣粉、氨基模塑料、OP-10、硬脂酸钠混合均匀，球磨3h，过筛200目，并压制出标准试样，控制上模压制温度为150-160 ℃，下模压制温度为145-155 ℃，即得高抗冲可降解氨基模塑料。
取实施例1-4制备的高抗冲可降解氨基模塑料进行性能测试对比，测试结果如表1所示。
表1 新型抗菌氨基模塑料的杀菌率、力学性能与加工性能
| 样品 | 降解率 | 缺口冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>） | 弯曲强度（MPa） | 流动性（mm） |
| 氨基模塑料 | 25% | 1.46 | 78.92 | 145 |
| 实施例1 | 46% | 1.84 | 87.24 | 141 |
| 实施例2 | 53% | 1.96 | 95.66 | 139 |
| 实施例3 | 58% | 2.05 | 96.67 | 143 |
| 实施例4 | 48% | 1.83 | 94.15 | 146 |
由表1可以看出，实施例1-4制备的氨基模塑料可降解率、弯曲强度与冲击强度明显提高，特别是实施例3制备的氨基模塑料可降解率达到58%,弯曲强度与冲击强度分别为96.67MPa、2.05KJ/m2；相对而言实施例1-4制备的氨基模塑料流动性能变化不大。
Claims (10)
1.一种高抗冲可降解氨基模塑料，其特征在于，所述高抗冲可降解氨基模塑料的原料按质量份数配比如下：植物纤维5-40份，氨基模塑料100份，分散剂0.5-5份，偶联剂1-4份，甘油5-7份，氯化钠0.2-1份，氯化铵0.6-1份，碳酸钙2-4份，抗菌剂0.1-0.2份，颜料0.1-1份，纳米氧化锌0. 3-0.7份，六次甲基四胺0.1-0.2份，抗氧剂1-3份，纳米蒙脱土0.5-0.9份，氧化聚乙烯9-13份，硬脂酸钠0.2-0.4份，纳米二氧化钛0.5-2.5份，三乙醇胺0.05-0.15份。
2.根据权利要求1所述的一种高抗冲可降解氨基模塑料，其特征在于：所述植物纤维选自稻壳、竹粉、杨木粉、蔗渣纤维、椰壳纤维、香蕉纤维茶粉、核桃粉、中药渣中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种高抗冲可降解氨基模塑料，其特征在于：所述氨基模塑料为脲甲醛树脂、尿素甲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂为基体。
4.根据权利要求1所述的一种高抗冲可降解氨基模塑料，其特征在于：所述分散剂选自聚乙二醇200、三聚磷酸钠、六偏硫酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、纤维素衍生物、古尔胶、甲基戊醇或OP-10中一种。
5.根据权利要求1所述的一种高抗冲可降解氨基模塑料，其特征在于：所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硬脂酸钠、硅烷偶联剂KH570、钛酸酯偶联剂NDZ-311中一种。
6.根据权利要求1所述的一种高抗冲可降解氨基模塑料，其特征在于：所述抗菌剂采用银系母粒。
7.根据权利要求1所述的一种高抗冲可降解氨基模塑料，其特征在于：所述稀土光敏剂采用FeSt3或CeSt。
8.根据权利要求1所述的一种高抗冲可降解氨基模塑料，其特征在于：所述抗氧剂采用抗氧剂1010或TDPA。
9.一种制备权利要求1-8任一所述高抗冲可降解氨基模塑料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：按照质量份数配比称取植物纤维、氨基模塑料、分散剂、偶联剂、甘油，氯化钠，氯化铵，碳酸钙，抗菌剂，颜料，纳米氧化锌，六次甲基四胺，抗氧剂，纳米蒙脱土，氧化聚乙烯，硬脂酸钠，纳米二氧化钛，三乙醇胺；
第二步：使用粉碎机将植物纤维进行粉碎，再使用振动筛得到180～250μm的粉料，将所得植物纤维在80℃下干燥12ｈ至含水量<2%；
第三步：将植物纤维添加至90℃鼓风干燥，用偶联剂处理，在双螺杆挤出机在110-150℃造粒；
第四步：将上述称量好的植物纤维、氨基模塑料、分散剂、偶联剂混合均匀，球磨后过筛200目，并压制出标准试样，即得高抗冲可降解氨基模塑料。
10.根据权利要求9所述一种高抗冲可降解氨基模塑料的制备方法，其特征在于：所述第四步中球磨时间为0.5-3h，控制上模压制温度为150-160 ℃，下模压制温度为145-155℃，即得高抗冲可降解氨基模塑料。
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| US20030176538A1 (en) * | 2000-07-31 | 2003-09-18 | Wu Dong Yang | Cellulose reinforced composite composition |
| CN101864143A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-10-20 | 冯绍华 | 仿木氨基模塑料专用料 |
| CN105038120A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-11 | 德清县联诚氨基塑料制品有限公司 | 一种密胺树脂 |
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- 2020-07-29 CN CN202010743412.XA patent/CN111793322A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201020 |
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