專利名稱：利用天然纖維和熱固性泡沫塑料廢棄物制備復(fù)合板材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然纖維增強(qiáng)熱固性泡沫塑料廢棄物再生復(fù)合板材及其制備方法，屬于資源回收與再利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然植物纖維與熱固性泡沫塑料混合制備復(fù)合板材，可以有效的利用農(nóng)業(yè)資源。 天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以其價廉、環(huán)境友好及較高的力學(xué)性能成為高新技術(shù)材料研究中的新領(lǐng)域。天然纖維中，麻纖維具有較高的比強(qiáng)度和比模量，作為復(fù)合材料的增強(qiáng)體具有廣闊的應(yīng)用前景。材料行業(yè)的發(fā)展在為人們的生產(chǎn)生活帶來巨大便利的同時，也產(chǎn)生了大量的廢棄物，尤其是熱固性塑料廢棄物，其回收難度大且大多由于工藝復(fù)雜和能源消耗大而降低其回收價值。苯乙烯_丙烯睛共聚物(SAN)是一種性能優(yōu)良的工程塑料，具有加工性能好、模量高、制品表面光潔、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀表、汽車、電了等行業(yè)。但其廢棄物的回收制品抗沖性能欠佳，因此，我們選用纖維去增強(qiáng)，提高性能，提升應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物的回收再利用問題，并提供一種生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品無毒無味且性能優(yōu)良的天然纖維增強(qiáng)復(fù)合再生板材的制備方法。一種天然纖維增強(qiáng)熱固性泡沫塑料廢棄物再生復(fù)合板材，由熱固性泡沫塑料、 天然纖維和熱固性泡沫塑料組成的三層復(fù)合板材。如

圖1所示。本發(fā)明是利用天然纖維和熱固性泡沫塑料廢棄物制備復(fù)合板材的方法，步驟如下1)將廢棄的苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈；將清洗后的苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料研磨成20-100目的粉末；2)將上述粉末在100_170°C下預(yù)熱，時間是10_30min ；3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)一層天然麻纖維；熱固性泡沫塑料廢棄物與天然纖維的質(zhì)量百分比為85-95 5-15。4)熱壓機(jī)在壓強(qiáng)為5-20MPa，溫度為140_200°C，時間為5_30min的條件下熱壓成型。上述步驟4)成型后的板材進(jìn)行低溫定型，其中壓強(qiáng)為5_20MPa，溫度為20-80°C， 時間為15-30min。上述步驟1)為將廢棄的苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物切成易于研磨的 0. 5-2cm3的塊狀，然后將其研磨成20-100目的粉末。所述的熱固性泡沫塑料廢棄物為任意單體摩爾比的苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物。
所述的天然纖維為黃麻纖維、亞麻纖維或苧麻纖維。本發(fā)明使用的原料粉末主要利用熱固性苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物， 在實(shí)施步驟2中，對原來粉末的預(yù)熱干燥溫度不宜過高或過低，過將使原來碳化和裂解，過低則無法實(shí)現(xiàn)對原來的徹底干燥而影響所得復(fù)合板材的強(qiáng)度，預(yù)熱時間也應(yīng)適中，經(jīng)探究在100-170°C下預(yù)熱15-30min比較合適。實(shí)施步驟3中的麻纖維應(yīng)均勻鋪設(shè)于物料中間部位，以免所得板材的性能不均勻，局部強(qiáng)度過低。本發(fā)明中為實(shí)現(xiàn)真正意義上的環(huán)保，在復(fù)合板材的制備過程中完全利用麻纖維增強(qiáng)體對苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清機(jī)體進(jìn)行物理增強(qiáng)，不使用粘合劑，無溶劑無甲醛，極大地簡化了生產(chǎn)工藝、降低了生產(chǎn)成本、減少了資源消耗。所制備的板材具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、抗變形能力強(qiáng)，平整度高，防潮性能優(yōu)越，握釘力強(qiáng)、耐腐蝕性能。說明書附1 天然纖維增強(qiáng)熱固性泡沫塑料廢棄物再生復(fù)合板材示意圖；其中1為熱固性泡沫塑料、2為增強(qiáng)纖維。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例1(1)將苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈，并將其研磨成20-100目的粉末。(2)稱取(1)中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末38. 25kg在100°C下預(yù)熱30min。(3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)6. 75kg麻纖維。(4)熱壓成型，壓強(qiáng)為20MPa，溫度為200°C，時間為30min。(5)低溫定型，壓強(qiáng)為20MPa，溫度為80°C，時間為15min。(6)對制備的板材進(jìn)行鋸邊、砂光，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的成品板材。其中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末為20-100目粉末。所得板材密度為1000kg/m3的板材，吸水率0. 34%、抗沖強(qiáng)度9. 12kJ/m2、抗壓強(qiáng)度79. 65MPa、抗彎強(qiáng)度 37.46MPa。實(shí)施例2(1)將苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈，然后將其切成0. 5-2cm3 的塊狀，將塊狀物研磨成20-100目的粉末。(2)稱取(1)中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末38. 25kg在100°C下預(yù)熱30min。(3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)6. 75kg麻纖維。(4)熱壓成型，壓強(qiáng)為20MPa，溫度為200°C，時間為20min。(5)對制備的板材進(jìn)行鋸邊、砂光，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的成品板材。其中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末為20-100目粉末。所得板材密度為1000kg/m3的板材，吸水率0. 21%、抗沖強(qiáng)度7. 68kJ/m2、抗壓強(qiáng)度76. 65MPa、抗彎強(qiáng)度 34.28MPa。實(shí)施例3 (1)將苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈，然后將其切成0. 5-2cm3 的塊狀，將塊狀物研磨成20-100目的粉末。(2)稱取(1)中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末38. 25kg在100°C下預(yù)熱30min。(3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)6. 75kg麻纖維。(4)熱壓成型，壓強(qiáng)為20MPa，溫度為200°C，時間為30min。(5)低溫定型，壓強(qiáng)為20MPa，溫度為80°C，時間為15min。(6)對制備的板材進(jìn)行鋸邊、砂光，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的成品板材。其中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末為20-100目粉末。所得板材密度為1000kg/m3的板材，吸水率0. 12%、抗沖強(qiáng)度8. 62kJ/m2、抗壓強(qiáng)度80. 28MPa、抗彎強(qiáng)度 36.40MPa。實(shí)施例4 (1)將苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈，然后將其切成0. 5-2cm3 的塊狀，將塊狀物研磨成20-100目的粉末。(2)稱取(1)中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末38. 25kg在150°C下預(yù)熱15min。(3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)6. 75kg麻纖維。(4)熱壓成型，壓強(qiáng)為15MPa，溫度為180°C，時間為15min。(5)低溫定型，壓強(qiáng)為lOMPa，溫度為50°C，時間為IOmin。(6)對制備的板材進(jìn)行鋸邊、砂光，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的板材。其中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末為20-100目粉末，所用麻纖維是天然黃麻纖維，黃麻纖維在樣板中層沿長邊排列。所得板材密度為1000kg/m3的板材，吸水率0. 58%、抗沖強(qiáng)度15. 68kJ/m2、抗壓強(qiáng)度43. 20MPa、抗彎強(qiáng)度24. 42MPa。實(shí)施例5:(1)將苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈，然后將其切成0. 5-2cm3 的塊狀，將塊狀物研磨成20-100目的粉末。(2)稱取(1)中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末40. 5kg在150°C下預(yù)熱 IOmin0(3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)4. 5kg麻纖維。(4)熱壓成型，壓強(qiáng)為15MPa，溫度為180°C，時間為lOmin。(5)低溫定型，壓強(qiáng)為lOMPa，溫度為50°C，時間為IOmin。(6)對制備的板材進(jìn)行鋸邊、砂光，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的成品板材。其中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末為20-100目粉末，所用麻纖維是天然亞麻纖維，亞麻纖維在樣板中層沿長邊排列。所得密度為1000kg/m3的板材，吸水率 1. 01%、抗沖強(qiáng)度20. 87kJ/m2、抗壓強(qiáng)度51. 27MPa、抗彎強(qiáng)度34. 25MPa。實(shí)施例6 (1)將苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈，然后將其切成0. 5-2cm3 的塊狀，將塊狀物研磨成20-100目的粉末。(2)稱取(1)中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末42. 25kg在170°C下預(yù)熱IOmin。(3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)2. 25kg麻纖維。(4)熱壓成型，壓強(qiáng)為lOMPa，溫度為140°C，時間為IOmin。(5)低溫定型，壓強(qiáng)為5MPa，溫度為30°C，時間為30min。(6)對制備的板材進(jìn)行鋸邊、砂光，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的成品板材。其中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末為20-100目粉末，所用麻纖維是天然苧麻纖維，苧麻纖維在樣板中層沿長邊排列。所得密度為1000kg/m3的板材，吸水率 1. 5%、抗沖強(qiáng)度22. 78kJ/m2、抗壓強(qiáng)度55. 46MPa、抗彎強(qiáng)度36. 56MPa。實(shí)施例7 (1)將苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈，然后將其切成0. 5-2cm3 的塊狀，將塊狀物研磨成20-100目的粉末。(2)稱取(1)中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末42. 25kg在170°C下預(yù)熱20min。(3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)2. 25kg麻纖維。(4)熱壓成型，壓強(qiáng)為5MPa，溫度為150°C，時間為5min。(5)低溫定型，壓強(qiáng)為5MPa，溫度為20°C，時間為15min。(6)對制備的板材進(jìn)行鋸邊、砂光，制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的成品板材。其中苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物粉末為20-100目粉末，所用麻纖維是天然苧麻纖維，苧麻纖維在樣板中層沿長邊排列。所得密度為1000kg/m3的板材，吸水率 1. 3%、抗沖強(qiáng)度23. 68kJ/m2、抗壓強(qiáng)度55. 32MPa、抗彎強(qiáng)度37. 06MPa。以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種天然纖維增強(qiáng)熱固性泡沫塑料廢棄物再生復(fù)合板材，其特征是它由熱固性泡沫塑料、天然纖維和熱固性泡沫塑料組成的三層復(fù)合板材；熱固性泡沫塑料為廢棄的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料。
2.權(quán)利要求1的利用天然纖維和熱固性泡沫塑料廢棄物制備復(fù)合板材的方法，其特征是步驟如下1)將廢棄的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物清洗干凈；將清洗后的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料研磨成20-100目的粉末；2)將上述粉末在100-170°C下預(yù)熱，時間是10-30min；3)將預(yù)熱好的原料放入熱壓機(jī)模具中，并在原料中間部位均勻鋪設(shè)一層天然麻纖維； 熱固性泡沫塑料廢棄物與天然纖維的質(zhì)量百分比為85-95 5-15；4)熱壓機(jī)在壓強(qiáng)為5-20MPa，溫度為140-200°C，時間為5-30min的條件下熱壓成型。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是將步驟4)成型后的板材進(jìn)行低溫定型，其中壓強(qiáng)為 5-20MPa，溫度為 20-80°C，時間為 15_30min。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是步驟1)為將廢棄的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物切成易于研磨的0. 5-2cm3的塊狀，然后將其研磨成20-100目的粉末。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的天然纖維為黃麻纖維、亞麻纖維或苧麻纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然纖維增強(qiáng)熱固性泡沫塑料廢棄物再生復(fù)合板材及其制備方法；復(fù)合板材由熱固性泡沫塑料、天然纖維和熱固性泡沫塑料組成的三層復(fù)合板材；使用的原料粉末主要利用熱固性苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物，對原來粉末的預(yù)熱干燥，將麻纖維應(yīng)均勻鋪設(shè)于物料中間部位，以完全利用麻纖維增強(qiáng)體對苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物機(jī)體進(jìn)行物理增強(qiáng)，不使用粘合劑，無溶劑無甲醛，極大地簡化了生產(chǎn)工藝、降低了生產(chǎn)成本、減少了資源消耗。所制備的板材具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、抗變形能力強(qiáng)，平整度高，防潮性能優(yōu)越，握釘力強(qiáng)、耐腐蝕性能好。
文檔編號B32B37/10GK102218855SQ20111013489
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者劉曉非, 劉運(yùn)飛, 支曉娜, 曾安蓉 申請人:天津大學(xué)