專利名稱：在復(fù)合材料中使用植物材料作為填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在復(fù)合材料中使用由谷物的殼、更具體地說由稻殼所形成填料，以在各種復(fù)合材料中提高阻燃性、抗靜電性、用作促進(jìn)劑、增塑劑和提高發(fā)泡性。本發(fā)明尤其可用于但不局限于下述復(fù)合材料熱塑性樹脂；熱固性塑料；橡膠和彈性材料；導(dǎo)電涂料和印刷油墨；瀝青；混凝土。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料是眾所周知的。包括復(fù)合型聚合物在內(nèi)的復(fù)合材料中經(jīng)常加入填料，以節(jié)省成本，或提高材料的特定機(jī)械性能或其他性能。使用填料通常同時(shí)使用偶聯(lián)劑，以增強(qiáng)聚合物-填料和填料-填料的相互作用，使得預(yù)期的性能得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明涉及可提高復(fù)合材料的抗靜電性、阻燃性、可用作促進(jìn)劑和增塑劑、提高發(fā)泡性和/或其他物理性能或機(jī)械性能，并在復(fù)合型聚合物中有特殊應(yīng)用的填料。它可以廣泛地應(yīng)用于航空、采礦、計(jì)算機(jī)、鋪路、紡織、鞋制品、橡膠和聚氨酯行業(yè)。例如，經(jīng)常要求防止能導(dǎo)致火花(由此引起爆炸或電氣事故)或諸如灰塵積聚和材料喂入機(jī)械的性能差等生產(chǎn)問題的靜電積聚。導(dǎo)電性更高的復(fù)合型聚合物也能夠用于例如電磁干擾屏蔽。
碳黑填料、鋁片和纖維、不銹鋼纖維和經(jīng)切斷的碳纖維都可用作填料，以賦予復(fù)合塑料以導(dǎo)電性。同樣，使用其他化學(xué)物例如鹵素化合物或磷酸三乙酯來獲得阻燃性。
已經(jīng)提出了許多理論來解釋離散的顆粒填料怎樣賦予復(fù)合塑料以導(dǎo)電性和阻燃性。
為了使電流在導(dǎo)電的聚合物中傳導(dǎo)，電子必須沿著填料移動(dòng)，因?yàn)樗芰媳旧硎莾?yōu)良的絕緣體。為了實(shí)現(xiàn)所述移動(dòng)，離散的填料顆粒必須接觸，或者間隔約小于100埃的最小距離。對(duì)于聚合物體系中給定的填料量，填料顆粒有三種性能會(huì)影響顆粒之間的平均距離。它們是粒度、形狀(結(jié)構(gòu))和孔隙度。較小的粒度、不規(guī)則形狀和高孔隙度都導(dǎo)致較小的顆粒間距，因此導(dǎo)致較高的導(dǎo)電性。與復(fù)合塑料中的導(dǎo)電性和阻燃性有關(guān)的顆粒的第四種性能是表面的化學(xué)性，即存在于表面上的氧。存在于表面上的可感知量的氧(稱為揮發(fā)含量)起絕緣作用，因此降低導(dǎo)電性。
已知的導(dǎo)電填料例如碳黑、鋁、不銹鋼和碳纖維很昂貴，此外，其中部分材料還具有其他的加工方面的問題，例如鋁纖維和不銹鋼纖維由于密度高，在液體環(huán)境中會(huì)沉積。已知的導(dǎo)電填料的其他問題是它們常常要損害復(fù)合塑料的其他性能例如阻燃性和強(qiáng)度。
制品帶上靜電能夠?qū)е露喾N不好效果，包括吸附塵粒；引起表面之間的吸附，例如塑料膜和紡織紗線；由易燃液體、氣體和爆炸性粉塵例如煤灰和面粉附近的火花引起火災(zāi)或爆炸；電擊操作設(shè)備的人員。
使用低電阻的材料，就能防止靜電積聚。天然橡膠與合適配料混合能夠降低電阻率。另外，因?yàn)殪o電是表面現(xiàn)象，所以能夠用導(dǎo)電的表面層覆蓋制品。
多種應(yīng)用都需要低電阻橡膠，例如紡織機(jī)械的輥?zhàn)印魉蛶?、燃料管、地板材料、鞋制品、抗靜電手套(電氣行業(yè))、電纜、醫(yī)院手術(shù)室中使用的設(shè)備和飛機(jī)零件。
“抗靜電”和“導(dǎo)電性”詞語在本文限定為橡膠制品，而不是橡膠自身，因?yàn)橹破返碾娮璨粌H，取決于橡膠的電阻率，而且，取決于形狀和最可能產(chǎn)生電荷和放電的位置。
通常認(rèn)為天然橡膠是電絕緣材料，但是，它可以是電絕緣材料，也能夠復(fù)合，在任何位置給出1-1015ohm/cm電阻率。最常用的降低電阻方法是加入合適的碳黑(優(yōu)等的導(dǎo)電爐制得)。電阻隨粒度減小、碳黑“結(jié)構(gòu)”增大和濃度增高而減小。對(duì)于淺色制品，可以使用一定等級(jí)的硅酸鋁作為抗靜電填料，不過它們降低電阻的效果通常比優(yōu)等導(dǎo)電爐制得的碳黑低。也有其他的具有專利權(quán)的抗靜電劑可以使用，例如環(huán)氧乙烷，但是它們的效果也比優(yōu)等的導(dǎo)電爐制得的碳黑低。
本發(fā)明的申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，谷物殼(更優(yōu)選但不局限于碳化稻殼)尤其適用作塑料中的填料，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)它可提高復(fù)合塑料的導(dǎo)電性和阻燃性。碳化稻殼表面上存在的可感知量的氧，對(duì)于每個(gè)填料會(huì)起絕緣作用，由此降低導(dǎo)電性，也降低易燃性。新鮮谷物殼中存在的氮?dú)夂脱鯕獠粌H能發(fā)泡，而且惰性的氮?dú)饪蓽p小火焰的擴(kuò)展。每克新鮮稻殼形成的氣體量(氮?dú)?氧氣)是240ml/g。殼的分解溫度約為280℃，橡膠和乙基乙酸乙烯酯的固化溫度為130-180℃，因此當(dāng)研磨尿素時(shí)，分解溫度隨之降低至固化溫度范圍內(nèi)。稻殼中有二氧化硅存在可產(chǎn)生較好的機(jī)械強(qiáng)度。
新鮮和碳化稻殼的典型的化學(xué)和物理性能如下所述由20-23％稻殼組成；殼的燃燒20％(重量)灰；90-95％是二氧化硅(無定形態(tài)和結(jié)晶態(tài))；物理性能堆積密度96.12-112.14kg/m3；pH7.14(殼灰)；水份含量 5.6-7.2％，干重基準(zhǔn)；灰22.2％。
化學(xué)成分水份含量 5.6-7.2％，干重基準(zhǔn)；灰22.2％；蛋白質(zhì)2.4％；天然脂肪 0.7％；碳水化合物32.0％。
新鮮RH 碳化RHAl2O30.025％ 0.023％CaO 0.36％ 0.12％
NaO 0.034％ 0.018％SiO296.2％ 53.88％Fe2O30.041％ 0.022％MgO 0.16％ 0.078％K2O 0.69％ 0.95％P2O50.57％ 0.27％根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種供選用的可提高復(fù)合材料的抗靜電性、阻燃性、可用作促進(jìn)劑和增塑劑、提高發(fā)泡性和/或其他物理或機(jī)械性能的填料。該填料符合價(jià)廉、不污染環(huán)境友好和可填滿的要求，而且它不會(huì)損害復(fù)合材料的其他性能。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個(gè)方面是使用新鮮和/或碳化的植物基填料，以提高復(fù)合材料的抗靜電性、阻燃性、用作促進(jìn)劑和增塑劑、提高發(fā)泡性和/或其他物理或機(jī)械性能。
新鮮的植物基填料優(yōu)選新鮮/原料稻殼。稻殼從稻米上分離之后，就可得到新鮮稻殼。用任何機(jī)械方法研磨稻殼，即使用錘磨機(jī)或低溫或噴射研磨機(jī)。因?yàn)樾迈r稻殼用于各種復(fù)合材料以決定多種性能，因此有必要確定它們?cè)诿糠N應(yīng)用中的粒度。例如，和瀝青一起使用，粒度為100目；用作發(fā)泡劑，粒度為325-400目；用作熱固性樹脂中的抗靜電劑和阻燃劑，粒度為325目。
碳化的植物基填料優(yōu)選碳化的稻殼。
碳化的稻殼優(yōu)選在約800℃燃燒約4秒鐘。碳化的稻殼最優(yōu)選在803-804℃燃燒3-4秒鐘。
本發(fā)明的另一方面在于復(fù)合材料，更具體地說，在于用作導(dǎo)電或阻燃制品時(shí)的含有植物基填料的復(fù)合塑料。
碳化的植物基填料優(yōu)選在803-804℃燃燒3-4秒鐘的碳化稻殼。
當(dāng)與再循環(huán)(再生)的或初始的(即未使用過的，下同)天然橡膠或其他合適的熱塑性材料組合使用時(shí)，本發(fā)明也使用新鮮和碳化的稻殼作為發(fā)泡劑。雖然其他的常規(guī)發(fā)泡劑已與天然或合成橡膠一同用來獲得相似的制品，但是迄今尚沒有發(fā)泡劑與再生橡膠一同用來制造類似制品。另外，常規(guī)的發(fā)泡劑與新鮮稻殼相比很昂貴，而且用量高。例如，對(duì)于常規(guī)的發(fā)泡劑，用量約為6.5-7phr，然而對(duì)于新鮮/碳化的稻殼，用量為1.5-3phr。當(dāng)?shù)練さ挠昧坎煌瑫r(shí)，發(fā)泡效果就不同。也提到，稻殼不僅可用作發(fā)泡劑，而且可用作增塑劑和填料。當(dāng)使用新鮮或碳化的稻殼時(shí)，獲得的性能可比得上常規(guī)的發(fā)泡劑，除了最終制品的顏色以外，與常規(guī)發(fā)泡劑沒有差別。
硬質(zhì)橡膠，即黑色的類似塑料的硬質(zhì)材料，是橡膠與高比例硫黃的反應(yīng)產(chǎn)物。操作中很少使用簡(jiǎn)單的橡膠/硫黃混合物，它們的加工性差，需要長固化時(shí)間，而且在固化期間會(huì)導(dǎo)致過分收縮并產(chǎn)生熱。促進(jìn)劑、填料、加工助劑和其他復(fù)合配料廣泛地用于硬質(zhì)橡膠中，這如用于硫化橡膠的軟質(zhì)橡膠中，使之易于加工，縮短固化時(shí)間，并改進(jìn)性能。硬質(zhì)橡膠在150℃的固化時(shí)間通常高達(dá)10小時(shí)，這使硬質(zhì)橡膠制品很昂貴。硬質(zhì)橡膠能夠由合成橡膠例如BR、NBR、SBR和腈橡膠制成，也可由天然橡膠制成。天然橡膠的高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱性、耐化學(xué)性和絕緣性能使它經(jīng)常被選用。雖然它在許多應(yīng)用中被合成的熱塑性和熱固性材料取代，但由于它具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性和電性能，同時(shí)兼?zhèn)涓邫C(jī)械強(qiáng)度和易加工性，因此目前仍然在使用它。
當(dāng)與再循環(huán)(再生)的或初始的天然橡膠組合使用時(shí)，本發(fā)明使用新鮮和碳化的稻殼作為促進(jìn)劑，使用碳化的稻殼時(shí)，同時(shí)還使硬質(zhì)橡膠成為導(dǎo)電制品。雖然其他的常規(guī)促進(jìn)劑已經(jīng)與天然或合成橡膠(初始或再生)一同用來獲得類似制品，但是，迄今尚沒有類似稻殼材料的促進(jìn)劑與再循環(huán)(再生)橡膠一同用來制造類似制品。此外，常規(guī)的促進(jìn)劑和導(dǎo)電碳黑很昂貴，而且很難混合和加工。當(dāng)?shù)練ひ圆煌昧繂为?dú)使用時(shí)，為滿足工業(yè)要求所產(chǎn)生的的效果就不同。通常對(duì)于硬質(zhì)橡膠制品，硫黃含量應(yīng)當(dāng)為25-40phr，然而當(dāng)使用25-30phr新鮮稻殼時(shí)，硫黃含量應(yīng)當(dāng)減少至20-25phr。促進(jìn)劑在硬質(zhì)橡膠中的效果比軟質(zhì)橡膠中的效果差，而且通常需要大量促進(jìn)劑。優(yōu)選堿性促進(jìn)劑例如胍和醛-胺。無機(jī)活化劑例如氧化鎂、碳酸鎂和氧化鈣與有機(jī)促進(jìn)劑一同使用，也可有效地縮短固化時(shí)間，而不會(huì)過熱。
經(jīng)常用于硬質(zhì)橡膠中的無機(jī)填料是高嶺土、滑石粉、二氧化硅、白粉和氧化鎂。它們也減少收縮和產(chǎn)生的熱量，但是加入填料的硬質(zhì)橡膠通常機(jī)械性能比未加入填料的差。雖然有時(shí)使用導(dǎo)電碳黑制造導(dǎo)電硬質(zhì)橡膠，但是碳黑不增強(qiáng)硬質(zhì)橡膠，通常加入它僅是為了著色。
最佳實(shí)施方式下面是本發(fā)明的實(shí)施例。在下面的實(shí)施例中，填料是在803-804℃燃燒3-4秒鐘的碳化稻殼(CRH)。之后得到該CRH。
公認(rèn)為稻殼燃燒的方式對(duì)于獲得所要求的表面積、表面結(jié)構(gòu)和孔隙率很重要，所述表面積、表面結(jié)構(gòu)和孔隙率對(duì)要達(dá)到的復(fù)合塑料的導(dǎo)電性、阻燃性和發(fā)泡性所必需的。在該階段，尚沒有透徹研究達(dá)到所要求結(jié)果的燃燒的溫度范圍和持續(xù)時(shí)間，但是有人預(yù)測(cè)，溫度范圍約為100-950℃，時(shí)間約為2-30秒鐘，盡管這些范圍還可以更窄。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)控制燃燒的重要性是可獲得更好的表面積和孔隙率，然后，它們可賦予材料以理想的抗靜電性、阻燃性和提高材料的物理性能。在不控制燃燒的情形下，表面積、表面結(jié)構(gòu)和孔隙率就會(huì)改變。本發(fā)明的示范例包括使用碳化的稻殼，而使用其他的碳化植物基填料也可以得到所要求的結(jié)果。
實(shí)施例1采用稱為拉伸成形的熱固應(yīng)用制造纖維增強(qiáng)的螺栓。玻璃纖維束(36束8000tex)拉入樹脂浴中，樹脂浴含有1.聚酯和乙烯基酯組合物，即60％乙烯基酯(Derakane 411-道化學(xué)公司)和40％聚酯(Everpol 3260 AR-P.T.Arinde)；2.硬脂酸鋅(脫模劑)-樹脂重量的1.18％ BYK980(提高填料在玻璃纖維增強(qiáng)混合物中的濕潤性和分散性)-填料重量的1.5％；3.BYK515(脫氣劑)-樹脂混合物總重量的0.5％；4.BYK996(礦物質(zhì)填料在熱固化的玻璃纖維增強(qiáng)的UP樹脂體系中的濕潤劑和分散劑)-樹脂重量的2％；5.填料(Ca2(CO)3)和碳化的稻殼(粒度325目)分別為樹脂重量的55％和12％；6.鋁的三水合物(樹脂重量的2.4％)；7.催化劑，TBPH(叔丁基過氧-2-己酸乙酯)-樹脂重量的2.12％；TBPB(過苯甲酸叔丁酯)-樹脂重量的0.53％。
將濕玻璃纖維束拉入模具，并在800磅/英寸2(5600kPa)壓力、130℃下壓制3.8分鐘。接著，從模具中拉出螺栓，并留置固化。
對(duì)螺栓進(jìn)行下述工作日測(cè)試，結(jié)果如下
螺紋處的拉伸強(qiáng)度-50kN；扭矩-45ft/ib；粘合強(qiáng)度-BS1610部分1，等級(jí)1.0；火焰速率-BS58651980-持續(xù)火焰低于10秒鐘；導(dǎo)電性-對(duì)于9ohms電源小于10。
實(shí)施例2所有化學(xué)品用量都按橡膠重量的百分率計(jì)。橡膠與化學(xué)品在密閉式混煉器中混合5分鐘。再生橡膠(220克)首先與氧化鋅(4.5％)-促進(jìn)劑一同研磨，然后與硬脂酸(1.8％)-活化劑、二硫化硫醇基苯并噻唑(MBTS)(Mercadibenzothiazole disulphide)(0.5％)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)(0.2％)-促進(jìn)劑、新鮮稻殼(27％)-發(fā)泡劑和填料和硫黃(2.7％)-硫化橡膠一起研磨。接著，將混合物研磨5分鐘，形成準(zhǔn)備固化的片材。然后，將約重32克的一片材放入模具內(nèi)并使之在烘箱中于150℃溫度下固化2分鐘。在同樣150℃溫度下的常規(guī)固化時(shí)間是6分鐘。
橡膠與化學(xué)品在密閉式混煉器中混合5分鐘。使用SBR橡膠(100克)、二氧化硅(62克)、(聚乙二醇)Peg 1500(2.5克)、石蠟油(5克)、氧化鋅(2.5克)、翼板托架(Wing stay)(0.5克)、蠟(1克)、二硫化硫醇基苯并噻唑(MBTS)(Mercadibenzothiazole disulphide)(1.5克)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)(0.2克)、硬脂酸(1.5克)和硫黃(2克)。研磨10分鐘，然后在烘箱中于150℃固化6分鐘。
使用50％的初始材料混合物和50％再生材料混合物重復(fù)所述操作，并在烘箱中于150℃固化2分鐘。
所用的稻殼量能控制發(fā)泡效果以適應(yīng)工業(yè)的要求。
機(jī)械操作條件初始橡膠混合物性能白色填充混合物；門尼粘度，ML1+3，100℃24門尼粘度，ML1+3，120℃18.5門尼焦燒(Mooney scorch)，t5L1+3，120℃分鐘 5.8蒙桑托流變儀，160℃
達(dá)到95％交聯(lián)的時(shí)間，秒鐘 110使用稻殼的情形下，門尼粘度比使用常規(guī)填料低，于是分別縮短了焦燒時(shí)間(橡膠配制物流入模具的時(shí)間)和固化時(shí)間(橡膠配制物固化的時(shí)間)。這樣就形成了更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)體系。目前各種填料和發(fā)泡劑用于制造軟質(zhì)/海綿狀橡膠，該橡膠可制成單元結(jié)構(gòu)類型不同的最終制品，但是成本決定了市場(chǎng)。
實(shí)施例3所有化學(xué)品用量都按橡膠重量的百分率計(jì)。橡膠與化學(xué)品在密閉式混煉器中混合6分鐘。再循環(huán)(再生)橡膠首先與氧化鎂(2％)-促進(jìn)劑一同研磨，然后與二苯基胍(2％)-促進(jìn)劑、新鮮稻殼(30％)-促進(jìn)劑和填料和硫黃(30％)-硫化橡膠一起研磨。接著，在密閉式混煉器中研磨10分鐘后，再研磨成片材。模具在設(shè)置為150℃的烘箱中加熱，然后橡膠片材放入模具，并固化12分鐘。在同樣的150℃溫度下常規(guī)固化時(shí)間是8-10小時(shí)。
選擇常規(guī)的硬質(zhì)橡膠配方進(jìn)行對(duì)比。橡膠與化學(xué)品在密封式混煉器中混合5分鐘。使用SBR5橡膠(100克)、硬質(zhì)橡膠粉(100克)、高嶺土(50克)、氧化鎂(5克)、二苯基胍(3克)、亞麻油(5克)和硫黃(45克)，按照與上述相似的方法進(jìn)行混合。研磨10分鐘，然后在烘箱中于150℃固化8小時(shí)。
混合物性能加入稻殼的混合物；門尼粘度，ML1+3，100℃24門尼粘度，ML1+3，120℃18.5門尼焦燒(Mooney scorch)，t5，ML1+3，120℃分鐘5.8蒙桑托流變儀，160℃達(dá)到95％交聯(lián)的時(shí)間，秒鐘110與8-10小時(shí)的固化時(shí)間相比，使用稻殼時(shí)的固化時(shí)間可大大縮短至12分鐘。橡膠聚合物中的硫黃含量降低15％。
實(shí)施例4所有化學(xué)品用量都按天然橡膠(NR)重量的百分率計(jì)。天然橡膠與化學(xué)品在敞開的研磨機(jī)或肯德機(jī)(kinder)中混合6分鐘。天然橡膠首先與硬脂酸(1％)和氧化鋅(5％)活化劑一同研磨，然后與稻殼(發(fā)泡劑)(2.5-3.5％)、碳酸鈣(40％)、促進(jìn)劑-尿素基(2.5-3.5％)、二氧化硅(10％)、促進(jìn)劑MBTS(0.05％)和催化劑硫黃(1.5％)一同研磨。在敞開研磨機(jī)或肯德機(jī)中(kinder)研磨10分鐘之后，接著，研成片材。模具在設(shè)置為160℃的烘箱中加熱，然后將天然橡膠片材放入模具中，固化22分鐘。
固化溫度可以是145-160℃，固化時(shí)間可以根據(jù)模具尺寸變化。
固化性能加入稻殼的發(fā)泡混合物微觀多孔單元1.硬度 Askar C352.收縮率％ 53.比重 g/cc 0.3-0.35使用稻殼作為發(fā)泡劑，可減少催化劑和發(fā)泡劑的用量(％)。
實(shí)施例5熱塑性塑料(EVA)所有化學(xué)品用量都按熱塑性塑料乙基乙酸乙烯酯(EVA)的重量百分率計(jì)。EVA與化學(xué)物質(zhì)在敞開的研磨機(jī)或肯德機(jī)(knider)中混合6分鐘。乙基乙酸乙烯酯(EVA)首先與硬脂酸(1％)和氧化鋅(5％)促進(jìn)劑一同研磨，然后與稻殼(發(fā)泡劑)(2.5％)、碳酸鎂(10％)、促進(jìn)劑-尿素基(5％)和催化劑二?；^氧化物(1％)一同研磨。在敞開研磨機(jī)或肯德機(jī)(knider)中研磨10分鐘之后，接著，研成片材。模具在設(shè)置為160℃的烘箱中加熱，然后將EVA片材放入模具中，固化22分鐘。
固化溫度可以是145-160℃，固化時(shí)間可以根據(jù)模具尺寸變化。
固化性能加入稻殼的發(fā)泡混合物-微觀多孔單元1.硬度 Askar C 29-352.收縮率 ％ 23.比重 g/cc0.2004.壓縮變形 ％ 80使用稻殼作為發(fā)泡劑，可減少催化劑和發(fā)泡劑的百分比用量。
實(shí)施例6將稻殼按重量與輪胎顆粒(35-40目)和從棕櫚油磨機(jī)流出的稱為凈化劑的流出液(含有C8-C18脂肪酸)混合。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，使用輪胎顆粒與粘合劑(瀝青)，可改進(jìn)瀝青混合物的性能。本發(fā)明不僅使用輪胎顆粒，而且同時(shí)使用稻殼和棕櫚油流出液來進(jìn)一步改進(jìn)性能。所述配方也說明了全部農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品廢棄物可再應(yīng)用于鋪路行業(yè)中。稻殼混合物的配方如下稻殼50％輪胎顆粒45％凈化劑 5％在該具體實(shí)施例中，稻殼混合物的應(yīng)用分成兩類1.稻殼混合物用于改性粘合劑；2.稻殼混合物用作填料。
稻殼混合物首先按照公路規(guī)程協(xié)會(huì)(SHRP)的要求加入到瀝青中，制造改性瀝青。瀝青首先加熱至約160℃，然后使用量為瀝青重量20％的稻殼混合物與經(jīng)過加熱的瀝青混合約1小時(shí)。該反應(yīng)的結(jié)果是制成了改性瀝青。將5-7％(重量)所述改性瀝青的加入到集料中。集料首先加熱至約200℃，改性瀝青混合3-4分鐘。含有稻殼混合物的改性瀝青符合SHRP的所有要求。稻殼混合物作為填料加入到集料中，占集料重量的4％(重量)。集料首先加熱至200℃，使之冷卻至約160℃，接著加入稻殼混合物并混合，最后加入用量為集料重量5-6％的瀝青，并混合3-4分鐘。該含有稻殼混合物的共混物符合馬歇爾(Marshall)性能的所有要求。
表1稻殼改性的粘合劑的性能-SHRP

表2稻殼改性粘合劑的混合性能

表3稻殼混合物作為填料的混合性能

表4特定復(fù)合材料的新鮮和/或碳化稻殼的優(yōu)選粒度和用量

N.R.-天然橡膠S.R.-合成橡膠當(dāng)然要理解，雖然上面給出了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，但是本行業(yè)內(nèi)普通技術(shù)人員會(huì)明白，所有這些和其他的改進(jìn)和變化都被認(rèn)為落入本文所述的本發(fā)明的寬范圍和界限內(nèi)。例如，雖然上述實(shí)施例涉及的是使用新鮮和/或碳化稻殼，但是本行業(yè)內(nèi)普通技術(shù)人員會(huì)明白其他谷物殼例如高粱殼也適用。
在整個(gè)說明書的敘述部分和權(quán)利要求部分中提到了新鮮和/或碳化稻殼的用量，該用量用“phr”(100份中的份數(shù))表示，并以稻殼加入其內(nèi)的復(fù)合材料的重量為基準(zhǔn)。
在整個(gè)說明書的敘述部分和權(quán)利要求部分中，“含有”—詞和該詞的變化例如“包含”、“包括”指還含有其他添加劑、組分、成分或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于復(fù)合材料中的填料，其中所述的填料含有植物基材料，而且其中所述的植物基材料可以是新鮮的或碳化的。
2.如權(quán)利要求1所述的填料，其中所述的植物基材料包括谷物殼。
3.如權(quán)利要求2所述的填料，其中所述的谷物殼包括碳化的谷物殼。
4.如權(quán)利要求3所述的填料，其中所述的碳化谷物殼包括碳化稻殼。
5.如權(quán)利要求4所述的填料，其中所述的碳化稻殼是新鮮稻殼在約800℃燃燒的產(chǎn)物。
6.如權(quán)利要求5所述的填料，其中所述的碳化稻殼是新鮮稻殼在約800℃燃燒約4秒鐘的產(chǎn)物。
7.如權(quán)利要求6所述的填料，其中所述的碳化稻殼是新鮮稻殼在803-804℃燃燒3-4秒鐘的產(chǎn)物。
8.一種制造碳化的植物基填料的方法，所述的方法包括在約800℃燃燒新鮮的植物基材料約4秒鐘。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述的新鮮植物基材料研磨至粒度為100-400目。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中將所述新鮮植物基材料在約803-804℃燃燒3-4秒鐘。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述的方法使用新鮮稻殼作為植物材料。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述的新鮮谷物殼包括新鮮稻殼。
13.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的填料，它由權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)所述的方法制成。
14.一種提高復(fù)合材料的抗靜電性、阻燃性、用作復(fù)合材料中的促進(jìn)劑、增塑劑和/或提高發(fā)泡性能的方法，所述的方法包括向復(fù)合材料中混合入權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的碳化植物基填料，而且，如果有添加劑的話，其中所述的混合基本上在加入任何添加劑之前完成。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述的碳化植物填料的粒度為100-400目。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其中所述的復(fù)合材料是膠乳(NR/SR)，碳化植物填料的用量是1.5-2.5phr(每100份中的份數(shù))。
17.如權(quán)利要求14-16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述的復(fù)合材料選自(1)熱塑性樹脂；(2)熱固性塑料；(3)橡膠和彈性材料；(4)導(dǎo)電涂料；(5)印刷油墨；(6)瀝青；(7)混凝土。
18.一種抗靜電性、阻燃性和/或發(fā)泡性提高、促進(jìn)劑、增塑劑改善的復(fù)合材料，其中所述的復(fù)合材料由權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)所述的方法制成。
19.一種提高瀝青機(jī)械性能的方法，其中所述的方法包括向所述瀝青中混合入新鮮稻殼。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述的稻殼的粒度為100-200目，而且稻殼用量為40-60phr。
21.一種提高熱塑性樹脂的發(fā)泡性能的方法，所述的方法包括向所述熱塑性樹脂中混合入新鮮和/或碳化稻殼。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述的稻殼的粒度為325-400目，而且稻殼用量為1.5-2.5phr。
23.一種提高熱塑性樹脂的包括抗壓強(qiáng)度在內(nèi)的機(jī)械性能的方法，所述的方法包括向所述熱塑性樹脂中混合入稻殼。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述的稻殼的粒度為325-400目，而且稻殼用量為1.5-2.5phr。
25.一種提高橡膠的發(fā)泡性能的方法，所述的方法包括向所述橡膠中混合入新鮮和/或碳化稻殼。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述的稻殼的粒度為325-400目，而且稻殼用量為1.5-27phr。
27.一種縮短硬質(zhì)橡膠NR的固化時(shí)間的方法，所述的方法包括向所述的硬質(zhì)橡膠NR中混合入新鮮稻殼。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述的稻殼的粒度為100-200目，而且稻殼用量為16-30phr。
29.一種改進(jìn)橡膠的燒焦時(shí)間的方法，所述的方法包括向所述橡膠中混入新鮮和/或碳化稻殼。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述的稻殼的粒度為100-200目，而且稻殼用量為5-10phr。
31.一種提高熱固性樹脂的阻燃能力的方法，所述的方法包括向所述熱固性樹脂中混合入碳化稻殼。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述的碳化稻殼的粒度為325-400目，而且碳化稻殼用量為10-15phr。
33.一種提高熱固性樹脂的包括拉伸和扭矩強(qiáng)度在內(nèi)的機(jī)械性能的方法，所述的方法包括向所述熱固性樹脂中混合入新鮮和/或碳化稻殼。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述的稻殼的粒度為100-200目，而且稻殼用量為10-15phr。
35.一種提高熱固性樹脂抗靜電性的方法，所述的方法包括向所述熱固性樹脂中混合入碳化稻殼。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述的碳化稻殼的粒度為325-400目，而且碳化稻殼用量為10-15phr。
37.一種提高橡膠和/或橡膠-膠乳的抗靜電性的方法，所述的方法包括向所述橡膠和/或橡膠-膠乳中混合入碳化稻殼。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述的碳化稻殼的粒度為325-400目，而且碳化稻殼用量為5-15phr。
39.一種提高混凝土機(jī)械性能的方法，所述的方法包括向所述混凝土中混合入新鮮和/或碳化稻殼。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述的稻殼的粒度為100-200目，而且稻殼用量為10-15phr。
41.如權(quán)利要求1所述的填料，它基本如上參照任何實(shí)施例所述。
42.如權(quán)利要求8所述的方法，它基本如上參照任何實(shí)施例所述。
43.如權(quán)利要求14所述的方法，它基本如上參照任何實(shí)施例所述。
44.如權(quán)利要求18所述的復(fù)合材料，它基本如上參照任何實(shí)施例所述。
全文摘要
本發(fā)明提供用于復(fù)合材料中的填料，其中所述的填料包含植物基材料，而且其中所述的植物基材料可以是新鮮的或是碳化的。在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，使用碳化的稻殼。在本發(fā)明的另一方面，還提供制造碳化的植物基填料的方法，其中所述的方法包括在約800℃燃燒新鮮的植物基材料約4秒鐘。
文檔編號(hào)C08L101/00GK1636045SQ00802866
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2000年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月18日
發(fā)明者M·T·西瓦西坦巴蘭皮萊馬耶瓦加南皮萊, K·哈基艾哈邁德, A·韋蒂沃羅阿魯納薩拉姆 申請(qǐng)人:契約研究及開發(fā)(M)有限公司, 大衛(wèi)·約翰·泰德吉爾