CN113956569A - 一种猫砂盆用木塑专用料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料改性技术领域，具体涉及一种猫砂盆用木塑专用料及其制备方法。本发明以聚丙烯为基体树脂，芦苇纤维和花生壳纤维为填充材料，具体包括以下重量份的组份：芦苇纤维30‑60份，花生壳纤维10‑30份，聚丙烯20‑50份，偶联剂2‑5份，润滑剂2‑3份，光稳定剂0.2‑0.5份，阻燃剂1‑2份。所述润滑剂为主要是PE蜡，硬脂酸锌，硬脂酸钙等一种或两种复合使用，所述偶联剂为马来酸酐接枝聚丙烯，阻燃剂为聚磷酸铵。方法具体是将各种基体原料和加工助剂通过熔融共混挤出得到的一种复合粒料，本发明的猫砂盆用木塑专用料制备的器件有力学性能好、环保和防水等优点，对宠物及人体无害，完全满足猫砂盆的使用要求。

Description

一种猫砂盆用木塑专用料及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料改性技术领域，具体涉及一种猫砂盆用木塑专用料及其制备方法。
背景技术
木质纤维作为一种天然材料，具有来源广、无污染等优点，广泛的应用于建筑、纺织等领域。但是某些木质纤维的加工性差，吸水性大，易腐蚀变形且容易燃烧，这些缺点限制了木质纤维的应用。PP作为一种常见的通用塑料，具较低的吸水率、优异的电绝缘性、高的机械强度等优点。除此之外，PP也具有较高的可塑性，这项特性使得PP材料正在逐步替代木制产品得到更为广为的应用。这使得PP在制备木塑材料中存在巨大潜力。因此，以PP为基体树脂添加木粉、稻壳、花生壳、秸秆等天然植物纤维混合成新的木质材料的研究成为当前木塑领域的热门课题。
芦苇纤维来源于植物芦苇；芦苇是一种可生物降解的天然植物材料，其含有较长的纤维，具有长径比大，密度较低的特点；花生壳是一种天然的原材料，其来源广泛，成分主要为有机化合物，含有丰富的木质素、纤维素、蛋白质等，花生壳纤维长度较短，由于二者均含有大量的植物纤维，可以改善复合材料的力学性能，因此二者均可作为制备木塑材料的优秀原材料。
聚丙烯(PP)是一种无毒的半透明颗粒，熔点约为190℃，长期使用温度范围在-30℃到140℃之间。PP具较低的吸水率、优异的电绝缘性、高的机械强度等优点，这些特征使PP在机械、电子器件和建筑等领域得到广泛的应用。除此之外，PP也具有可塑性，这项特性使得PP材料正在逐步替代木制产品得到更为广为的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种猫砂盆用木塑专用料，将PP和芦苇纤维、花生壳纤维以及其他添加剂共混，从而提材料的力学系能以及耐用性。本发明制备的一种猫砂盆用木塑专用料是一种满足宠物猫砂盆用的新型环保材料。
为了实现以上目的，本发明的技术方案首先提供一种猫砂盆用木塑专用料，所述木塑专用料至少由以下质量份数的原料制备。
Figure BDA0003345575920000011
Figure BDA0003345575920000021
作为本发明的一种优选技术方案，上述方案中所述芦苇纤维来源于植物芦苇。芦苇是一种可生物降解的环保材料，其含有较长的纤维，长径比大，密度较低。当芦苇纤维用量到达一定程度时，芦苇的长纤维相互接触、缠结以此来改善木塑材料的力学性能。
作为本发明的一种优选技术方案，上述方案中所述花生壳纤维是一种天然的原材料，来源于花生壳。花生壳来源广泛，成分主要为有机化合物，含有丰富的木质素、纤维素、蛋白质等，木质素、纤维素等均可以起到增强的作用，提高材料的力学性能。
作为本发明的一种优选技术方案，上述方案中所述聚丙烯(PP)是一种无毒的半透明颗粒，熔点约为190℃，长期使用温度范围在-30℃到140℃之间。PP具较低的吸水率、优异的电绝缘性、高的机械强度等优点，这些特征使PP在机械、电子器件和建筑等领域得到广泛的应用。除此之外，PP也具有可塑性，这项特性使得PP材料正在逐步替代木制产品得到更为广为的应用。
作为本发明的一种优选技术方案，上述方案中所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)，MA-g-PP是聚丙烯经过反应挤出接枝马来酸酐制得的。PP的分子主链上接枝上强极性的侧基，可以有效提高非极性材料与极性材料之间的界面相容性和粘接性。MA-g-PP的加入可使复合产品既具有聚丙烯良好的加工性能，又具有马来酸酐分子较强的极性和反应性，所以MA-g-PP常用作聚合物加工中的偶联剂以及反应改性剂使用。
作为本发明的一种优选技术方案，上述方案中所述润滑剂为PE蜡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中一种或两种复合使用。PE蜡具有耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性，PE蜡与聚乙烯、聚丙烯、聚醋酸乙烯、乙丙橡胶、丁基橡胶相溶性好，因此可以作为聚烯烃的加工助剂，可以改善材料的流动性和产品光泽。硬脂酸锌是白色粉末，不溶于水，可以用作热稳定剂与润滑剂。硬脂酸钙也是一种白色粉末，可以用作润滑剂，也可用作聚丙烯的卤素吸收剂，以消除残留催化剂对颜色和稳定性的不良影响。
作为本发明的一种优选技术方案，上述方案中所述木塑复合材料还包括0.2-0.5份的光稳定剂，光稳定剂主要有BP-3、BP-12(UV-531)、P(UV-P)、234、292、325、326、327、328、329、360、622、1130、770，本专利中所述的光稳定剂为上述光稳定剂中的一种或者多种复合使用。
作为本发明的一种优选技术方案，上述方案中所述木塑复合材料还包括1-2份的阻燃剂。所述阻燃剂为聚磷酸铵(APP)，APP是一种高效、环保友好型的无卤阻燃剂。其在阻燃分解时释放出一定量的水和氨气，并生成一新物质——磷酸，氨气的释放可以降低氧气浓度，而生成的磷酸可以使得聚合物脱水炭化形成炭化层来隔绝氧气。二者相辅相成，提高阻燃能力，且不产生有毒物质。
本发明中，还提供一种猫砂盆用木塑专用料的制备方法：
按上述质量份数加入原料，首先将芦苇纤维、花生壳纤维和聚丙烯(PP)在高速搅拌机中充分混合均匀，混合均匀的物料从双螺杆挤出机的主喂料口加入，然后将润滑剂、光稳定剂、偶联剂和阻燃剂从双螺杆挤出机的一侧的侧喂料口加入，而后进行挤出并造粒，将得到的挤出粒料加入注塑机中进行注塑，得到最终的复合材料，即为猫砂盆用木塑专用料。
进一步的，所述高速搅拌机的转速为500转-900转/分钟，混合时间为10-15分钟。
进一步的，所述双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150-155℃、二区温度155-160℃、三区温度160-165℃、四区温度160-165℃、五区温度155-160℃、六区温度150-155℃。
有益效果：
本发明的猫砂盆用木塑专用料，采用了芦苇纤维、花生壳纤维两种天然植物纤维与PP等共混挤出制得。此猫砂盆用木塑专用料制备工艺简单、易操作且可以投入大量生产，具有实际意义。芦苇与花生壳含有丰富的纤维，其中芦苇纤维较长，花生壳纤维较短，长纤维可以相互缠结也可与PP缠结，而花生壳短纤维可以插入到PP与芦苇长纤维的空隙中，大大提高了材料的相容性，长纤维与短纤维配合使用起到了协同增强的作用，综合力学性能优异。此外，本发明加入了无卤阻燃剂，在燃烧时不产生有害气体，对宠物及人体无害。因此本发明的猫砂盆用木塑料是一种环保的、综合力学性能优异的新型宠物用具木塑料。
附图说明
图1为实例1、2、3中木塑复合材料的抗冲击强度和芦苇纤维含量的关系图。
图2为实例1、2、3中木塑复合材料的弯曲击强度和芦苇纤维含量的关系图。
图3为实例1、2、3中，木塑复合材料的拉伸强度和芦苇纤维含量的关系图。
具体实施方案：
本发明中，一种猫砂盆用木塑专用料在65℃下干燥8小时后进行注塑成型实验。
本发明中，一种猫砂盆用木塑专用料的性能测试参考以下标准
表1性能测试标准
Figure BDA0003345575920000031
本发明所制备的一种猫砂盆用木塑专用料，力学性能好、防水性能好、耐老化性能好，可适用于注塑成型的各种宠物猫砂盆材料。
实施例1：
称取配方原料：
Figure BDA0003345575920000041
基体树脂共混处理：
将芦苇纤维、花生壳纤维、PP和偶联剂MA-g-PP在高速混合器中以800转/分钟搅拌10分钟，得到混合均匀的物料颗粒A；
各种添加剂共混：
将PE蜡、硬脂酸锌、UV531粉末、聚磷酸铵混合均匀，得到混合均匀的物料B；
复合材料制备：
将物料A从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将物料B从双螺杆挤出机的一侧的侧喂料口加入，而后进行挤出并造粒，将得到的挤出粒料加入注塑机中进行注塑，得到最终的复合材料；所述双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150℃、二区温度155℃、三区温度160℃、四区温度165℃、五区温度155℃、六区温度150℃。
其相关力学性能见表2。
实施例2：
称取配方原料：
Figure BDA0003345575920000042
Figure BDA0003345575920000051
基体树脂共混处理：
将芦苇纤维、花生壳纤维、PP和偶联剂MA-g-PP在高速混合器中以800转/分钟搅拌10分钟，得到混合均匀的物料颗粒A；
各种添加剂共混：
将PE蜡、硬脂酸锌、UV531粉末、聚磷酸铵混合均匀，得到混合均匀的物料B；
复合材料制备：
将物料A从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将物料B从双螺杆挤出机的一侧的侧喂料口加入，而后进行挤出并造粒，将得到的挤出粒料加入注塑机中进行注塑，得到最终的复合材料；所述双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150℃、二区温度155℃、三区温度160℃、四区温度165℃、五区温度155℃、六区温度150℃。
其相关力学性能见表2。
实施例3：
称取配方原料：
Figure BDA0003345575920000052
基体树脂共混处理：
将芦苇纤维、花生壳纤维、PP和偶联剂MA-g-PP在高速混合器中以900转/分钟搅拌10分钟，得到混合均匀的物料颗粒A；
各种添加剂共混：
将PE蜡、硬脂酸锌、UV531粉末、聚磷酸铵混合均匀，得到混合均匀的物料B；
复合材料制备：
将物料A从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将物料B从双螺杆挤出机的一侧的侧喂料口加入，而后进行挤出并造粒，将得到的挤出粒料加入注塑机中进行注塑，得到最终的复合材料；所述双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150℃、二区温度155℃、三区温度160℃、四区温度165℃、五区温度155℃、六区温度150℃。
其相关力学性能见表2。
表2.实施例1、2、3中复合材料力学性能测试
性能 实施例1 实施例2 实施例3
缺口冲击强度KJ/m<sup>2</sup> 4.52 3.98 3.30
弯曲强度MPa 30.25 32.86 30.63
拉伸强度Mpa 21.47 23.79 21.93
由表2可见，实施例1-3所得到的材料具有良好的力学性能，当芦苇纤维用量为45份，花生壳纤维用料为15份时，材料的弯曲强度、拉伸强度有明显的提高，符合猫砂盆用制品的力学性能要求。
说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种猫砂盆用木塑专用料，其特征在于，由以下质量份的原料组成：
Figure FDA0003345575910000011
2.根据权利要求1所述的一种猫砂盆用木塑专用料，其特征在于，所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的一种猫砂盆用木塑专用料，其特征在于，所述的润滑剂为PE蜡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中一种或两种复合使用。
4.根据权利要求1所述的一种猫砂盆用木塑专用料，其特征在于，所述光稳定剂为BP-3、BP-12、UV-P、234、292、325、326、327、328、329、360、622、1130、770中的一种或者多种复合使用。
5.根据权利要求1所述的一种猫砂盆用木塑专用料，其特征在于，所述阻燃剂为聚磷酸铵。
6.根据权利要求1-5任一项所述的猫砂盆用木塑专用料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按上述质量份数加入原料，首先将芦苇纤维、花生壳纤维和聚丙烯在高速搅拌机中搅拌，混合均匀，混合均匀的物料从双螺杆挤出机的主喂料口加入，然后将润滑剂、光稳定剂、偶联剂和阻燃剂从双螺杆挤出机的一侧的侧喂料口加入，而后进行挤出并造粒，将得到的挤出粒料加入注塑机中进行注塑，得到最终的复合材料，即为猫砂盆用木塑专用料。
7.根据权利要求6所述的猫砂盆用木塑专用料的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌机的转速为500转-900转/分钟，混合时间为10-15分钟。
8.根据权利要求6所述的猫砂盆用木塑专用料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150-155℃、二区温度155-160℃、三区温度160-165℃、四区温度160-165℃、五区温度155-160℃、六区温度150-155℃。
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