CN113105701B - 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：
其中n＝2～4。
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 (3)
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；其中，甘蔗渣粉末和聚乳酸的质量比为（2~4）:（0.45~0.96）；
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；
所述的添加剂为一种乙酰化聚乳酸酯，其结构式为：
，其中n=2~4；
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）。
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。
3.一种PVC/甘蔗渣复合材料，其特征在于，所述复合材料根据权利要求1~2任意一项所述的制备方法制备得到。
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