專利名稱：一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然纖維復(fù)合材料及木塑復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
我國是世界產(chǎn)麻大國，麻資源豐富。據(jù)統(tǒng)計(jì)大麻、紅麻、黃麻和亞麻種植面積年平均在20～25萬公頃，產(chǎn)量居世界第三。大麻、黃麻、亞麻和紅麻都是一年生草本植物，例如黃麻，其主要產(chǎn)地是印度和孟加拉國，我國種植面積也不少。黃麻莖高2～5米，纖維白而有光澤，吸水性好，供制麻布、麻袋、繩索和地毯等用。通常，人們主要利用麻的韌皮纖維部分作為紡織品的纖維原料，或者利用短切麻纖維通過熱壓模塑等工藝制備天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。而鮮麻經(jīng)剝制其韌皮纖維后的麻莖稈則被當(dāng)作廢棄物進(jìn)行焚燒處理，這些廢棄物約占整條麻的2/3以上。焚燒處理不但污染環(huán)境，而且造成資源極大浪費(fèi)。所以找到一條無污染處理這些廢棄物的道路是努力的方向。
塑料廢品造成的“白色污染”問題已經(jīng)成為中國環(huán)保事業(yè)中的棘手問題之一。這一方面是由于缺乏一個完整的塑料回收再生渠道，另一方面是由于缺乏成熟可靠的技術(shù)、以經(jīng)濟(jì)有效的方法規(guī)?；貙厥盏乃芰现破芳右跃C合利用。由此木塑復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，它以回收塑料、農(nóng)作物纖維、木材加工中的廢料為原料，對保護(hù)森林資源和生態(tài)環(huán)境，充分回收利用回收材料，化廢為寶有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明利用黃麻、紅麻、亞麻、大麻等麻莖稈生產(chǎn)塑木復(fù)合材料填補(bǔ)了木纖維行業(yè)原料空缺，緩解了木材原料的匱乏，也為天然麻的綜合利用找到了新的途徑，解決了麻類直接用于紡紗織造和麻紡下腳料浪費(fèi)造成環(huán)境污染問題。它不僅符合塑木復(fù)合材料的性能要求，同時可回收利用，提高了塑料的回收率，降低了制造成本；有利于資源綜合利用和節(jié)約資源。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟第一步取20～100目的麻莖稈粉干燥處理，使麻莖稈粉含水量在3％以內(nèi)。
第二步將干燥后的麻莖稈粉在90～110℃溫度下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?，邊攪拌邊加入占麻莖稈粉重量0.5～5％的偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌10～30分鐘，制得偶聯(lián)麻莖稈粉。
第三步將325～1250目的礦物填料在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?，邊攪拌邊加入占礦物填料重量2～5％的硬脂酸，繼續(xù)攪拌5～10分鐘，制得改性礦物粉。
第四步將上述偶聯(lián)麻莖稈粉和改性礦物粉以重量比100∶10～50的比例混合均勻，得到復(fù)合麻莖稈粉；將復(fù)合麻莖稈粉造粒，得到復(fù)合麻莖稈粉粒。
第五步將上述制得的復(fù)合麻莖稈粉粒與塑料、馬來酸酐接枝物、鄰苯二甲酸乙二辛酯、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯和抗氧化劑相混合，各組分按重量份計(jì)為復(fù)合麻莖稈粉粒40～70份、塑料10～50份，馬來酸酐接枝物4～5份、鄰苯二甲酸乙二辛酯(DOP)0～5份、潤滑劑1～3.5份、熱穩(wěn)定劑0～4份、氯化聚乙烯2份、抗氧化劑0.15份；然后造粒后得到塑木復(fù)合粒料，該粒料經(jīng)模具擠出成型或注射成型即可得塑木復(fù)合制品。
為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述的麻莖稈粉可以為黃麻莖稈粉、紅麻莖稈粉、亞麻莖稈粉或大麻莖稈粉中的任何一種。
所述的礦物填料為滑石粉或碳酸鈣。
所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或鋁鋯酸酯偶聯(lián)劑中的任何一種，特別優(yōu)選的是，所述偶聯(lián)劑重量占麻莖稈粉重量1～3％。
所述的塑料為回收的聚乙烯塑料、回收的聚丙烯塑料或回收的聚氯乙烯塑料中的任何一種。
所述的馬來酸酐接枝物為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯；所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、乙撐雙硬脂酰胺(EBS)、乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物(EAA)、乙烯-醋酸乙烯二元共聚物(EVA)或市售復(fù)合潤滑劑中一種或一種以上混合物。所述的熱穩(wěn)定劑包括稀土熱穩(wěn)定劑，所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010和抗氧化劑168。
第一步中干燥處理是熱風(fēng)烘干。
本發(fā)明借助高速混合作用力，將礦物填料包覆麻莖稈粉，并造粒，然后與回收塑料熔融共混擠出，借助礦物填料尤其是層狀結(jié)構(gòu)滑石粉的潤滑作用，減少擠出阻力，改善熔融擠出混合物的流動性；同時利用礦物填料的增強(qiáng)作用，協(xié)同提高復(fù)合材料的力學(xué)和耐熱性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、本發(fā)明解決了現(xiàn)有塑木復(fù)合技術(shù)中存在的木粉下料困難問題。本發(fā)明的制備方法將麻莖稈粉預(yù)先造粒，該過程一方面降低了麻莖稈粉的含水量，又通過造粒避免了麻莖稈粉因質(zhì)輕，結(jié)構(gòu)蓬松而造成的下料困難，無法均勻下料的難題，保證了麻莖稈粉和塑料的均勻下料，為擠出過程穩(wěn)定送料提供保障。
2、本發(fā)明麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，借助高速混合作用力，將礦物填料包覆麻莖稈粉，并造粒，然后與回收塑料熔融共混擠出，借助礦物填料尤其是層狀結(jié)構(gòu)滑石粉的潤滑作用，減少擠出阻力，改善熔融擠出混合物的流動性；同時利用礦物填料的增強(qiáng)作用，協(xié)同提高復(fù)合材料的力學(xué)和耐熱性。
3、本發(fā)明利用麻莖稈粉作為填料。作為一種新型的木塑復(fù)合材料，它實(shí)現(xiàn)了黃麻、紅麻、亞麻或大麻原料的綜合利用，解決了農(nóng)業(yè)廢棄物的處理問題，提高了農(nóng)產(chǎn)品的附加值；同時由于原料來源廣泛，價格低廉，因而本發(fā)明制備的復(fù)合材料制品成本低。
4、本發(fā)明中經(jīng)過干燥和改性后的麻莖稈粉不是直接與塑料混合造粒或擠出制品，而是先把偶聯(lián)麻莖稈粉和改性礦物粉混合，得到復(fù)合麻莖稈粉，再往木粉造粒機(jī)擠出造粒得到復(fù)合麻莖稈粉粒，然后再與塑料混合造?；驍D出制品，如此解決了麻莖稈粉與塑料直接混合時產(chǎn)生的下料困難(產(chǎn)生架橋現(xiàn)象)，下料不勻等問題。
5、本發(fā)明的配方比例、工藝操作參數(shù)更有利于麻莖稈粉與回收的廢舊塑料復(fù)合成新型材料、制品性能提高，且更有利于環(huán)保。
6、本發(fā)明制備的塑木復(fù)合材料具有成型加工性能好、木質(zhì)感強(qiáng)、力學(xué)性能高等特點(diǎn)，可用于鋪板、裝飾邊框、庭園柵欄和扶手、包裝用墊板和組合托盤等。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例一第一步 將20～40目的黃麻莖稈粉在90℃下熱風(fēng)干燥，控制含水量在3％以內(nèi)。
第二步 將20～40目的黃麻莖稈粉在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占黃麻莖稈粉重量0.5％的硅烷偶聯(lián)劑KH550，繼續(xù)攪拌10分鐘，制得偶聯(lián)黃麻莖稈粉。
第三步將1250目的礦物填料碳酸鈣在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占礦物填料重量2％硬脂酸，繼續(xù)攪拌5分鐘，制得改性碳酸鈣。
第四步將上述偶聯(lián)黃麻莖稈粉和改性碳酸鈣以重量比100∶50的比例混合均勻，得到復(fù)合黃麻莖稈粉；由專用木粉造粒機(jī)擠出造粒，得到復(fù)合黃麻莖稈粉粒。
第五步按重量份計(jì)，將40份復(fù)合黃麻莖稈粉粒與50份回收的聚氯乙烯塑料、4份馬來酸酐接枝聚乙烯、2份稀土熱穩(wěn)定劑(市售)、2份氯化聚乙烯、1份PE蠟(聚乙烯蠟)、5份鄰苯二甲酸乙二辛酯(DOP)、0.1份抗氧化劑1010和0.05份抗氧化劑168混合均勻。
第六步將上述混合物料通過錐形雙螺桿擠出機(jī)中擠出，螺桿加熱溫度為130～165℃，螺桿轉(zhuǎn)速為10～15rpm，即獲得麻莖稈粉與聚氯乙烯塑料復(fù)合材料。經(jīng)過模具直接擠出成型即得塑木復(fù)合制品。
實(shí)施例二第一步將80～100目的紅麻莖稈粉在90℃下熱風(fēng)干燥，控制含水量在3％以內(nèi)。
第二步將80～100目的紅麻莖稈粉在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占麻莖稈粉重量1％的鈦酸酯偶聯(lián)劑MBJ-101，繼續(xù)攪拌10分鐘，制得偶聯(lián)紅麻莖稈粉。
第三步將1250目的礦物填料滑石粉在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占滑石粉重量3％的硬脂酸，繼續(xù)攪拌5分鐘，制得改性滑石粉。
第四步將上述偶聯(lián)紅麻莖稈粉和改性滑石粉以重量比100∶10的比例混合均勻，得到復(fù)合紅麻莖稈粉；由專用木粉造粒機(jī)擠出造粒，得到復(fù)合紅麻莖稈粉粒。
第五步按重量份計(jì)，將40份復(fù)合紅麻莖稈粉粒與50份回收的聚乙烯塑料、4.5份馬來酸酐接枝聚乙烯、2份氯化聚乙烯、1.5份PE蠟、2份EBS、0.1份抗氧化劑1010和0.05份抗氧化劑168混合均勻。
第六步 將上述混合物料通過錐形雙螺桿擠出機(jī)中擠出，通過磨面切粒設(shè)備，即獲得紅麻莖稈粉與聚乙烯塑料復(fù)合粒料?？山?jīng)過專用模具注塑成型亦可擠出成型即得塑木復(fù)合制品。
實(shí)施例三第一步將60～80目的亞麻莖稈粉在90℃下熱風(fēng)干燥，控制含水量在3％以內(nèi)。
第二步將60～80目的亞麻莖稈粉在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占亞麻莖稈粉重量3％的鋁鋯酸酯偶聯(lián)劑TL-4，繼續(xù)攪拌20分鐘，制得偶聯(lián)亞麻莖稈粉。
第三步將325目的碳酸鈣在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占碳酸鈣重量4％的硬脂酸，繼續(xù)攪拌6分鐘，制得改性碳酸鈣。
第四步將上述偶聯(lián)亞麻莖稈粉和改性碳酸鈣以重量比100∶30的比例混合均勻，得到復(fù)合麻莖稈粉；由專用木粉造粒機(jī)擠出造粒，得到復(fù)合麻莖稈粉粒。
第五步按重量份計(jì)，將70份復(fù)合亞麻莖稈粉粒與10份回收的聚乙烯塑料、5份馬來酸酐接枝聚乙烯、2份氯化聚乙烯、1份PE蠟、2份EBS(乙撐雙硬脂酰胺)、1份鄰苯二甲酸乙二辛酯(DOP)、0.1份抗氧化劑1010和0.05份抗氧化劑168混合均勻。
第六步將上述混合物料通過雙螺桿擠出機(jī)擠出，通過磨面切粒設(shè)備，即獲得所述麻莖稈粉與聚乙烯塑料復(fù)合粒料?？山?jīng)過專用模具注塑成型亦可擠出成型即得塑木復(fù)合制品。
實(shí)施例四第一步將40～60目的大麻莖稈粉在90℃下熱風(fēng)干燥，控制含水量在3％以內(nèi)。
第二步將40～60目的大麻莖稈粉在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占大麻莖稈粉重量2％的鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-2411，繼續(xù)攪拌20分鐘，制得偶聯(lián)大麻莖稈粉。
第三步將1000目的碳酸鈣在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占碳酸鈣重量4％的硬脂酸，繼續(xù)攪拌5分鐘，制得改性碳酸鈣。
第四步 將上述偶聯(lián)大麻莖稈粉和改性碳酸鈣以重量比100∶40的比例混合均勻，得到復(fù)合大麻莖稈粉；由專用木粉造粒機(jī)擠出造粒，得到復(fù)合大麻莖稈粉粒。
第五步按重量份計(jì)，將60份上述復(fù)合大麻莖稈粉粒與20份回收的聚丙烯塑料、5份馬來酸酐接枝聚丙烯、2份氯化聚乙烯、1份PE蠟、1份EBS、1份稀土熱穩(wěn)定劑、0.1份抗氧化劑1010和0.05份抗氧化劑168混合均勻。
第六步將上述混合物料通過雙螺桿擠出機(jī)擠出，通過磨面切粒設(shè)備，即獲得所述大麻莖稈粉與聚丙烯塑料復(fù)合粒料。可經(jīng)過專用模具注塑成型亦可擠出成型即得塑木復(fù)合制品。
實(shí)施例五第一步將60～80目的黃麻莖稈粉在90℃下熱風(fēng)干燥，控制含水量在3％以內(nèi)。
第二步將60～80目的黃麻莖稈粉在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占黃麻莖稈粉重量5％的硅烷偶聯(lián)劑KH550，繼續(xù)攪拌30分鐘，制得偶聯(lián)黃麻莖稈粉。
第三步將1250目的礦物填料碳酸鈣在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分強(qiáng)烈攪拌，邊攪拌邊加入占礦物填料重量5％硬脂酸，繼續(xù)攪拌10分鐘，制得改性碳酸鈣。
第四步將上述偶聯(lián)黃麻莖稈粉和改性碳酸鈣以重量比100∶50的比例混合均勻，得到復(fù)合黃麻莖稈粉；由專用木粉造粒機(jī)擠出造粒，得到復(fù)合黃麻莖稈粉粒。
第五步按重量份計(jì)，將40份復(fù)合黃麻莖稈粉粒與50份回收的聚氯乙烯塑料、4份稀土熱穩(wěn)定劑(市售)、2份氯化聚乙烯、3份乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物(EAA)、0.1份抗氧化劑1010和0.05份抗氧化劑168混合均勻。
第六步將上述混合物料通過錐形雙螺桿擠出機(jī)中擠出，螺桿加熱溫度為130～165℃，螺桿轉(zhuǎn)速為10～15rpm，即獲得麻莖稈粉與聚氯乙烯塑料復(fù)合材料。經(jīng)過模具直接擠出成型即得塑木復(fù)合制品。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟第一步取20～100目的麻莖稈粉干燥處理，使麻莖稈粉含水量在3％以內(nèi)；第二步將干燥后的麻莖稈粉在90～110℃溫度下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?，邊攪拌邊加入占麻莖稈粉重量0.5～5％的偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌10～30分鐘，制得偶聯(lián)麻莖稈粉；第三步將325～1250目的礦物填料在90～110℃下，以1000～3000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?，邊攪拌邊加入占礦物填料重量2～5％的硬脂酸，繼續(xù)攪拌5～10分鐘，制得改性礦物粉；第四步將上述偶聯(lián)麻莖稈粉和改性礦物粉以重量比100∶10～50的比例混合均勻，得到復(fù)合麻莖稈粉；將復(fù)合麻莖稈粉造粒，得到復(fù)合麻莖稈粉粒；第五步將上述制得的復(fù)合麻莖稈粉粒與塑料、馬來酸酐接枝物、鄰苯二甲酸乙二辛酯、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯和抗氧化劑相混合，各組分按重量份計(jì)為復(fù)合麻莖稈粉粒40～70份、塑料10～50份，馬來酸酐接枝物4～5份、鄰苯二甲酸乙二辛酯0～5份、潤滑劑1～3.5份、熱穩(wěn)定劑0～4份、氯化聚乙烯2份、抗氧化劑0.15份；然后造粒后得到塑木復(fù)合粒料，該粒料經(jīng)模具擠出成型或注射成型即得塑木復(fù)合制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的麻莖稈粉為黃麻莖稈粉、紅麻莖稈粉、亞麻莖稈粉或大麻莖稈粉中的任何一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的礦物填料為滑石粉或碳酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或鋁鋯酸酯偶聯(lián)劑中的任何一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的偶聯(lián)劑重量占麻莖稈粉重量1～3％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的塑料為回收的聚乙烯塑料、回收的聚丙烯塑料或回收的聚氯乙烯塑料中的任何一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的馬來酸酐接枝物為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯；所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、乙撐雙硬脂酰胺、乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯二元共聚物或復(fù)合潤滑劑中一種或一種以上混合物；所述的熱穩(wěn)定劑為稀土熱穩(wěn)定劑，所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010和抗氧化劑168。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于第一步中干燥處理是熱風(fēng)烘干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種麻莖稈與塑料復(fù)合材料的制備方法，該方法是先把偶聯(lián)麻莖稈粉和改性礦物粉混合，得到復(fù)合麻莖稈粉，再往木粉造粒機(jī)擠出造粒得到復(fù)合麻莖稈粉粒，然后再與塑料混合造?；驍D出制品。本發(fā)明利用麻莖稈生產(chǎn)木塑復(fù)合材料填補(bǔ)了木纖維行業(yè)原料空缺，緩解了木材原料的匱乏，也為天然麻的綜合利用找到了新的途徑，解決了麻類直接用于紡紗織造和麻紡下腳料浪費(fèi)造成環(huán)境污染問題。它不僅符合塑木復(fù)合材料的性能要求，同時可回收利用，提高了塑料的回收率，降低了制造成本；有利于資源綜合利用和節(jié)約資源。
文檔編號C08L27/06GK101081934SQ20071002910
公開日2007年12月5日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者蔣迪清, 李及珠, 郭晶晶 申請人:廣州華工百川科技股份有限公司