CN113105701A - 一种pvc/甘蔗渣复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,包括将收集回来的甘蔗渣晒干后进行破碎,浸泡到质量分数为15~22%的氢氧化钠溶液中6~10h,然后捞出用水进行洗涤,烘干后粉碎过200~300目网晒,备用;将步骤S1中的甘蔗渣粉末加入到反应釜中,然后加入乙酸乙酯搅拌10~15min,再加入聚乳酸,然后在45~60℃下反应3~5h,冷却,过滤,干燥,备用;将步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂和偶联剂加入到双螺杆挤出机中,转速为60~80r/min,挤出成型温度为一区125~150℃,二区160~165℃,最后在175~180℃挤出,得到所述复合材料。
Description
技术领域
本发明属于PVC复合材料技术领域,具体涉及一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法。
背景技术
木塑复合材料是将植物纤维与塑料混合加工而成的材料,它兼有木材和塑料的优点,由于在塑料中添加植物纤维代替部分难降解的塑料,使这种材料具有绿色、环保的特点,符合现代社会可持续发展的理念,有广阔的应用、发展前景。木塑复合材料使用中存在的主要问题是吸水性强、力学强度特别是冲击强度低,限制了它的市场推广。
甘蔗渣主要成分为50%的纤维,25%的半纤维和25%的木质素,甘蔗渣作为一种丰富的再生资源,其高值化利用一直以来受到各界人士的关注,目前甘蔗渣主要利用方式有以下几种:生物发电、造纸、燃料乙醇和高密度纤维板材。甘蔗渣与一些高分子材料复合时,甘蔗渣中含有一些极性基团,像PVC为弱极性,两者在复合时,复合界面相容性较差,并且甘蔗渣中的植物纤维表面存在大量羟基,容易形成氢键而聚集,从而导致甘蔗渣不能在PVC中均匀分布。
发明内容
针对以上现有技术中存在甘蔗渣表面含有极性基团,和PVC复合时,界面相容性差,且甘蔗渣表面存在大量羟基易形成氢键聚集,存在甘蔗渣不能在PVC中均匀分布,最终导致复合材料的拉伸和冲击性能差的问题,本发明的目的是提供一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
S1:将收集回来的甘蔗渣晒干后进行破碎,浸泡到质量分数为15~22%的氢氧化钠溶液中6~10h,然后捞出用水进行洗涤,烘干后粉碎过200~300目网晒,备用。
S2:将步骤S1中的甘蔗渣粉末加入到反应釜中,然后加入乙酸乙酯搅拌10~15min,再加入聚乳酸,然后在45~60℃下反应3~5h,冷却,过滤,干燥,备用。
S3:将步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂和偶联剂加入到双螺杆挤出机中,转速为60~80r/min,挤出成型温度为一区125~150℃,二区160~165℃,最后在175~180℃挤出,得到所述复合材料。
作为优选方案,上述所述的聚乳酸选自分子量为0.5~1.6万聚乳酸。
作为优选方案,上述所述的步骤S1中的甘蔗渣粉末和聚乳酸的质量比为(2~4):(0.45~0.96)。
作为优选方案,上述所述的添加剂为一种乙酰化聚乳酸酯,其结构式为:
作为优选方案,上述所述的步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂的重量比为(1.5~3.8):(3~6):(0.45~0.88)。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明中,甘蔗渣晒干后进行破碎,浸泡到质量分数为15~22%的氢氧化钠溶液中,捞出用水进行洗涤,烘干后粉碎过200~300目网晒,加入到反应釜中,加入乙酸乙酯搅拌,再加入聚乳酸,在45~60℃下反应3~5h,冷却,过滤,干燥,将改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂和偶联剂加入到双螺杆挤出机中,挤出,得到所述复合材料,经过测试可以得知拉伸强度均在27.4MPa以上,冲击强度均在7.41kJ/m2以上,具有良好的拉伸和冲击性能。
2、本发明中,首先使用氢氧化钠溶液对甘蔗渣进行浸泡处理,然后使用聚乳酸在高温高压下进行改性处理之后,再和PVC树脂进行复合,有效的解决甘蔗渣因为表面极性基团丰富而和PVC树脂界面相容性差,难以复合的问题;另外其中使用一种特别的添加剂乙酰化聚乳酸酯,有效的解决了改性后的甘蔗渣和PVC树脂复合后其复合材料拉伸性能和冲击性能差的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1~4制备复合材料的拉伸强度图;
图2为本发明实施例1~4制备复合材料的冲击强度图。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明,本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1:将收集回来的甘蔗渣晒干后进行破碎,浸泡到质量分数为15%的氢氧化钠溶液中6h,然后捞出用水进行洗涤,烘干后粉碎过200目网晒,备用。
S2:将步骤S1中的甘蔗渣粉末加入到反应釜中,然后加入乙酸乙酯搅拌10min,再加入分子量为0.5万的聚乳酸,然后在45℃下反应3h,冷却,过滤,干燥,备用;其中步骤S1中的甘蔗渣粉末和聚乳酸的质量比为2:0.45。
S3:将步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂和偶联剂加入到双螺杆挤出机中,转速为60r/min,挤出成型温度为一区125℃,二区160~165℃,最后在175℃挤出,得到所述复合材料;其中步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂的重量比为1.5:3:0.45。
实施例2
一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1:将收集回来的甘蔗渣晒干后进行破碎,浸泡到质量分数为22%的氢氧化钠溶液中10h,然后捞出用水进行洗涤,烘干后粉碎过300目网晒,备用。
S2:将步骤S1中的甘蔗渣粉末加入到反应釜中,然后加入乙酸乙酯搅拌15min,再加入分子量为1.6万的聚乳酸,然后在60℃下反应5h,冷却,过滤,干燥,备用;其中步骤S1中的甘蔗渣粉末和聚乳酸的质量比为4:0.96。
S3:将步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂和偶联剂加入到双螺杆挤出机中,转速为80r/min,挤出成型温度为一区150℃,二区165℃,最后在180℃挤出,得到所述复合材料;其中步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂的重量比为3.8:6:0.88。
实施例3
一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1:将收集回来的甘蔗渣晒干后进行破碎,浸泡到质量分数为18%的氢氧化钠溶液中8h,然后捞出用水进行洗涤,烘干后粉碎过250目网晒,备用。
S2:将步骤S1中的甘蔗渣粉末加入到反应釜中,然后加入乙酸乙酯搅拌12min,再加入分子量为0.9万的聚乳酸,然后在50℃下反应4h,冷却,过滤,干燥,备用;其中步骤S1中的甘蔗渣粉末和聚乳酸的质量比为3:0.69。
S3:将步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂和偶联剂加入到双螺杆挤出机中,转速为70r/min,挤出成型温度为一区135℃,二区162℃,最后在177℃挤出,得到所述复合材料;其中步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂的重量比为2.2:4:0.63。
实施例4
一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1:将收集回来的甘蔗渣晒干后进行破碎,浸泡到质量分数为20%的氢氧化钠溶液中9h,然后捞出用水进行洗涤,烘干后粉碎过280目网晒,备用。
S2:将步骤S1中的甘蔗渣粉末加入到反应釜中,然后加入乙酸乙酯搅拌14min,再加入分子量为1.3万的聚乳酸,然后在55℃下反应5h,冷却,过滤,干燥,备用;其中步骤S1中的甘蔗渣粉末和聚乳酸的质量比为3.5:0.88。
S3:将步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂和偶联剂加入到双螺杆挤出机中,转速为75r/min,挤出成型温度为一区140℃,二区164℃,最后在178℃挤出,得到所述复合材料;其中步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂的重量比为3.7:5.8:0.86。
实验例
性能测试——进行拉伸性能和冲击性能检测:采用万能试验机CMT-6104,按照标准GB/T1040.4-2006进行测试实施例1~4中制备的复合材料的拉伸强度,拉伸速率为2.2mm/min;采用简支梁冲击试验机,按照GB/T1043.1-2008测试实施例1~4中制备的复合材料的冲击强度,冲击速率为2.8m/s,冲击能量为2.5J,测试结果如附图1~2所示。
从附图1中可以看出,本发明实施例1~4制备的PVC/甘蔗渣复合材料的拉伸强度均在27.4MPa以上,冲击强度均在7.41kJ/m2以上,说明本发明制备的PVC/甘蔗渣复合材料具有优异的力学性能。
Claims (5)
1.一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
S1:将收集回来的甘蔗渣晒干后进行破碎,浸泡到质量分数为15~22%的氢氧化钠溶液中6~10h,然后捞出用水进行洗涤,烘干后粉碎过200~300目网晒,备用;
S2:将步骤S1中的甘蔗渣粉末加入到反应釜中,然后加入乙酸乙酯搅拌10~15min,再加入聚乳酸,然后在45~60℃下反应3~5h,冷却,过滤,干燥,备用;
S3:将步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂和偶联剂加入到双螺杆挤出机中,转速为60~80r/min,挤出成型温度为一区125~150℃,二区160~165℃,最后在175~180℃挤出,得到所述复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,其特征在于,所述的聚乳酸选自分子量为0.5~1.6万聚乳酸。
3.根据权利要求1所述的一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,其特征在于,所述的步骤S1中的甘蔗渣粉末和聚乳酸的质量比为(2~4):(0.45~0.96)。
5.根据权利要求1所述的一种PVC/甘蔗渣复合材料的制备方法,其特征在于,所述的步骤S2中改性后的甘蔗渣粉末、PVC树脂、添加剂的重量比为(1.5~3.8):(3~6):(0.45~0.88)。
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