專利名稱：：一種聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料及其熱壓制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
：木材-塑料復(fù)合材料是利用廢棄木材(或農(nóng)作物秸稈)和塑料制造出高性能的環(huán)保材料，生產(chǎn)技術(shù)主要為擠出方式，但由于擠出加工的劇烈條件，目前只有稻殼得到利用，而對于稻草、麥秸等大量秸稈原料還不能適應(yīng)擠出工藝過程的高溫、高壓，容易發(fā)生熱解碳化；擠出方式還存在所得制品幅面較窄，通常在240mm以內(nèi)，植物纖維含量高時(shí)出料困難，只能采用細(xì)小纖維、顆粒或粉末形態(tài)(大小為40~100目)植物原料的問題；現(xiàn)在有利用熱壓工藝來改進(jìn)擠出方式，所用聚丙烯塑料為顆粒狀或粉末狀，與秸稈碎料之間的堆積密度相差較大，所以原料混合均勻性差，且使聚丙烯塑料充分熔化時(shí)，秸稈就會(huì)長時(shí)間處于高溫下，容易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象致使制品性能差，如要避免秸稈燒焦，就要縮短熱壓時(shí)間，聚丙烯塑料就不會(huì)充分熔化鋪展，局部集中現(xiàn)象嚴(yán)重，不能使秸稈之間都有聚丙烯粘接介質(zhì)分布；有時(shí)添加熱固性樹脂提高粘接強(qiáng)度，增加了制造成本，且不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有木材-塑料復(fù)合材料采用擠出方式生產(chǎn)中存在秸稈原料易熱解碳化、只能采用細(xì)小植物原料且制品幅面較窄及采用熱壓工藝生產(chǎn)中存在原料混合均勻性差致使制品性能差，采用的顆粒狀或粉末狀聚丙烯塑料，加熱后不充分熔化鋪展，局部集中現(xiàn)象嚴(yán)重，添加熱固性樹脂會(huì)增加成本和不利于工業(yè)化生產(chǎn)的問題，而提供聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料及其熱壓制造方法。聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料按重量份數(shù)比由3050份的纖維狀聚丙烯塑料、5070份的秸稈碎料和06份的馬來酸酐接枝聚丙烯制成；其中纖維狀聚丙烯塑料的長度為15cm，寬度為0.30.8cm，厚度為0.0010.4mm;秸稈碎料的長度為15cm，寬度為0.20.8cm，厚度為0.01lmm。聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法按以下步驟進(jìn)行一、按體積份數(shù)比稱取3050份的纖維狀聚丙烯塑料、5070份的秸稈碎料和06份的馬來酸酐接枝聚丙烯，混合后鋪裝成板坯；二、將板坯放于兩塊金屬墊板之間并在壓力為12MPa、溫度為14016(TC的條件下預(yù)熱3040min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為26MPa、溫度為175190。C的條件下進(jìn)行熱壓815min，再在壓力為14MPa的條件下冷卻到6585匸后卸壓，即得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料；其中步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為15cm，寬度為0.30.8cm，厚度為0.0010.4mm;步驟一中秸稈碎料的長度為l5cm，寬度為0.20.8cm，厚度為0.01lmm。本發(fā)明中聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造中，采用纖維狀聚丙烯塑料的原料，與秸稈碎料的堆積密度接近，原料混合均勻性好，消除了塑料局部集中現(xiàn)象，聚丙烯充分熔化鋪展，使秸稈之間都有聚丙烯粘接介質(zhì)；采用預(yù)熱方式，使秸稈碎料在送入熱壓機(jī)之前溫度就提高到一定程度，并排除了水分，從而縮短在熱壓機(jī)里的停留時(shí)間，避免了秸稈碎料熱解碳化；本發(fā)明中采用原料比現(xiàn)有原料大，且采用預(yù)熱式熱壓所制得的產(chǎn)品幅面較大；本發(fā)明中聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的性能好，抗彎強(qiáng)度、彈性模量和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度等性能指標(biāo)均大幅度提高了。本發(fā)明中不添加熱固性樹脂，有效的利用各種農(nóng)作物為原料，同時(shí)為木塑行業(yè)提供了新的加工技術(shù)，擴(kuò)大產(chǎn)品序列和原料來源，且生產(chǎn)成本降低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，為廣大群眾提供物美價(jià)廉的實(shí)用產(chǎn)品。圖1為具體實(shí)施方式十四中所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的橫截面圖；圖2為具體實(shí)施方式十四中現(xiàn)有采用粉末狀聚丙烯塑料為原料的復(fù)合材料的橫截面圖。具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式一本實(shí)施方式聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料按體積份數(shù)比由3050份的纖維狀聚丙烯塑料、5070份的秸稈碎料和06份的馬來酸酐接枝聚丙烯制成；其中纖維狀聚丙烯塑料的長度為15cm，寬度為0.30.8cm，厚度為0.0010.4mm;秸稈碎料的長度為15cm，寬度為0.20.8cm，厚度為0.01lmm。本實(shí)施方式中秸稈碎料為現(xiàn)有的各種農(nóng)作物秸稈碎料。具體實(shí)施方式二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料按體積份數(shù)比由30份的纖維狀聚丙烯塑料、70份的秸稈碎料和2份的馬來酸酐接枝聚丙烯制成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料按體積份數(shù)比由50份的纖維狀聚丙烯塑料、50份的秸稈碎料和4份的馬來酸酐接枝聚丙烯制成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式四本實(shí)施方式聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法按以下步驟進(jìn)行一、按體積份數(shù)比稱取3050份的纖維狀聚丙烯塑料、5070份的秸稈碎料和06份的馬來酸酐接枝聚丙烯，混合后鋪裝成板坯；二、將板坯放于兩塊金屬墊板之間并在壓力為12MPa、溫度為140160°C的條件下預(yù)熱3040min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為26MPa、溫度為175190。C的條件下進(jìn)行熱壓815min，再在壓力為14MPa的條件下冷卻到6585"C后卸壓，即得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料；其中步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為15cm，寬度為0.30.8cm，厚度為0.0010.4mm;步驟一中秸稈碎料的長度為15cm，寬度為0.20.8cm，厚度為0.01lmm。本實(shí)施方式中金屬墊板為鐵板或鋼板。本實(shí)施方式中馬來酸酐接枝聚丙烯為偶聯(lián)劑，它的作用是改善極性植物纖維與非極性聚丙烯之間的相容性。具體實(shí)施方式五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四不同的是步驟一中按體積份數(shù)比稱取40份的纖維狀聚丙烯塑料、60份的秸稈碎料和5份的馬來酸酐接枝聚丙烯。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式四相同。具體實(shí)施方式六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四不同的是步驟一中按體積份數(shù)比稱取35份的纖維狀聚丙烯塑料、70份的秸稈碎料和6份的馬來酸酐接枝聚丙烯。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式四相同。具體實(shí)施方式七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四不同的是步驟一中按體積份數(shù)比稱取50份的纖維狀聚丙烯塑料、70份的秸稈碎料和1份的馬來酸酐接枝聚丙烯。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式四相同。具體實(shí)施方式八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四、五、六或七不同的是步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為35cm，寬度為0.40.7cm，厚度為0.0050.3mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式四、五、六或七相同。具體實(shí)施方式九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式八不同的是步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為4cm，寬度為0.5cm，厚度為0.05mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式八相同。具體實(shí)施方式十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是步驟一中秸稈碎料的長度為35cm，寬度為0.40.7cm，厚度為0.050.8mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式九相同。具體實(shí)施方式十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是步驟一中秸稈碎料的長度為4cm，寬度為0.5cm，厚度為0.5mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式九相同。具體實(shí)施方式十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十一不同的是步驟二中在壓力為lMPa、溫度為16(TC的條件下預(yù)熱30min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為4MPa、溫度為190。C的條件下進(jìn)行熱壓8min，再在壓力為3MPa的條件下冷卻到85'C后卸壓。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式十一相同。具體實(shí)施方式十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十一不同的是步驟二中在壓力為2MPa、溫度為15(TC的條件下預(yù)熱40min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為6MPa、溫度為175"C的條件下進(jìn)行熱壓15min，再在壓力為4MPa的條件下冷卻到65"C后卸壓。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式十一相同。具體實(shí)施方式十四本實(shí)施方式聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法按以下步驟進(jìn)行一、按體積份數(shù)比稱取50份的纖維狀聚丙烯塑料、50份的秸稈碎料和0份的馬來酸酐接枝聚丙烯，混合后鋪裝成板坯；二、將板坯放于兩塊金屬墊板之間并在壓力為2MPa、溫度為15(TC的條件下預(yù)熱40min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為6MPa、溫度為180°C的條件下進(jìn)行熱壓10min，再在壓力為4MPa的條件下冷卻到7(TC后卸壓，即得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料；其中步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為5cm，寬度為0.5cm,厚度為O.Olmm;步驟一中秸稈碎料的長度為4cm，寬度為0.5cm，厚度為0.05mm。本實(shí)施方式所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料與現(xiàn)有采用粉末狀聚丙烯塑料為原料的復(fù)合材料對比，如圖l和圖2所示，本實(shí)施方式中所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的混合均勻性好，材料無局部集中現(xiàn)象，聚丙烯充分熔化鋪展，使秸稈之間都有聚丙烯粘接介質(zhì)，而對比用材料有聚集現(xiàn)象。本實(shí)施方式所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料與現(xiàn)有采用粉末狀聚丙烯塑料為原料的復(fù)合材料對比，如表1所示，本實(shí)施方式中所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的性能優(yōu)于對比用材料；其中抗彎測試時(shí)跨距為120mm，試樣厚度9mm。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>具體實(shí)施方式十五本實(shí)施方式聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法按以下步驟進(jìn)行一、按體積份數(shù)比稱取40份的纖維狀聚內(nèi)烯塑料、60份的秸稈碎料和0份的馬來酸酐接枝聚丙烯，混合后鋪裝成板坯；二、在板坯的上面和下面覆蓋金屬墊板并在壓力為2MPa、溫度為15(TC的條件下預(yù)熱40min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為4MPa、溫度為190"C的條件下進(jìn)行熱壓10min，再在壓力為3MPa的條件下冷卻到75。C后卸壓，即得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料；其中步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為4cm，寬度為0.5cm，厚度為O.lmm;步驟一中秸稈碎料的長度為4cm，寬度為0.5cm，厚度為0.05mm。本實(shí)施方式所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料與現(xiàn)有采用粉末狀聚丙烯塑料為原料的復(fù)合材料對比，如表2所示，本實(shí)施方式中所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的性能優(yōu)于對比用材料；其中抗彎測試時(shí)跨距為120mm，試樣厚度9mm。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>具體實(shí)施方式十六本實(shí)施方式聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法按以下步驟進(jìn)行一、按體積份數(shù)比稱取30份的纖維狀聚丙烯塑料、70份的秸稈碎料和0份的馬來酸酐接枝聚丙烯，混合后鋪裝成板坯；二、將板坯放于兩塊金屬墊板之間并在壓力為2MPa、溫度為160'C的條件下預(yù)熱30min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為4MPa、溫度為190°C的條件下進(jìn)行熱壓8min，再在壓力為3MPa的條件下冷卻到65。C后卸壓，即得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料；其中步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為5cm，寬度為0.8cm，厚度為0.4mm;步驟一中秸稈碎料的長度為5cm，寬度為0.8cm，厚度為lmm。本實(shí)施方式所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料與現(xiàn)有采用粉末狀聚丙烯塑料為原料的復(fù)合材料對比，如表3所示，本實(shí)施方式中所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的性能優(yōu)于對比用材料；其中抗彎測試時(shí)跨距為120mm，試樣厚度9mm。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>具體實(shí)施方式十七本實(shí)施方式聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法按以下步驟進(jìn)行一、按體積份數(shù)比稱取30份的纖維狀聚丙烯塑料、70份的秸稈碎料和4份的馬來酸酐接枝聚丙烯，混合后鋪裝成板坯；二、將板坯放于兩塊金屬墊板之間并在壓力為lMPa、溫度為160。C的條件下預(yù)熱30min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為4MPa、溫度為180°C的條件下進(jìn)行熱壓15min，再在壓力為4MPa的條件下冷卻到65"C后卸壓，即得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料；其中步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為3cm，寬度為0.5cm，厚度為0.05mm;步驟一中秸稈碎料的長度為3cm，寬度為0.2cm，厚度為0.04mm。本實(shí)施方式所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料，經(jīng)測試結(jié)果如表4所示，聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的性能好；其中抗彎測試時(shí)跨距為120mm，試樣厚度9mm。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>具體實(shí)施方式十八本實(shí)施方式聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法按以下步驟進(jìn)行一、按體積份數(shù)比稱取40份的纖維狀聚丙烯塑料、60份的秸稈碎料和4份的馬來酸酐接枝聚丙烯，混合后鋪裝成板坯；二、將板坯放于兩塊金屬墊板之間并在壓力為2MPa、溫度為16(TC的條件下預(yù)熱35min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為4MPa、溫度為175°C的條件下進(jìn)行熱壓15min，再在壓力為3MPa的條件下冷卻到85X:后卸壓，即得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料；其中步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為5cm，寬度為0.8cm，厚度為0.2mm;步驟一中秸稈碎料的長度為5cm，寬度為0.4cm，厚度為0.06mm。本實(shí)施方式所得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料，經(jīng)測試結(jié)果如表5所示，聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的性能好；其中抗彎測試時(shí)跨距為120mm，試樣厚度9mm。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料，其特征在于聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料按重量份數(shù)比由30～50份的纖維狀聚丙烯塑料、50～70份的秸稈碎料和0～6份的馬來酸酐接枝聚丙烯制成；其中纖維狀聚丙烯塑料的長度為1～5cm，寬度為0.3～0.8cm，厚度為0.001～0.4mm；秸稈碎料的長度為1～5cm，寬度為0.2～0.8cm，厚度為0.01～1mm。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料，其特征在于聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料按體積份數(shù)比由30份的纖維狀聚丙烯塑料、70份的秸稈碎料和2份的馬來酸酐接枝聚丙烯制成。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料，其特征在于聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料按體積份數(shù)比由50份的纖維狀聚丙烯塑料、50份的秸稈碎料和4份的馬來酸酐接枝聚丙烯制成。4、熱壓制造如權(quán)利要求1所述聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的方法，其特征在于聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法按以下步驟進(jìn)行一、按體積份數(shù)比稱取3050份的纖維狀聚丙烯塑料、5070份的秸稈碎料和06份的馬來酸酐接枝聚丙烯，混合后鋪裝成板坯；二、將板坯放于兩塊金屬墊板之間并在壓力為12MPa、溫度為140160'C的條件下預(yù)熱3040min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為26MPa、溫度為175190。C的條件下進(jìn)行熱壓815min，再在壓力為14MPa的條件下冷卻到6585。C后卸壓，即得聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料；其中步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為l5cm，寬度為0.30.8cm，厚度為0.0010.4mm;步驟一中秸稈碎料的長度為15cm，寬度為0.20.8cm，厚度為0.01lmm。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟一中按體積份數(shù)比稱取40份的纖維狀聚丙烯塑料、60份的秸稈碎料和5份的馬來酸酐接枝聚丙烯。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟一中按體積份數(shù)比稱取50份的纖維狀聚丙烯塑料、70份的秸稈碎料和1份的馬來酸酐接枝聚丙烯。7、根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟一中纖維狀聚丙烯塑料的長度為4cm，寬度為0.5cm，厚度為0.05mm。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟一中秸稈碎料的長度為4cm，寬度為0.5cm，厚度為0.5mm。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟二中在壓力為lMPa、溫度為16(TC的條件下預(yù)熱30min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為4MPa、溫度為19(TC的條件下進(jìn)行熱壓8min，再在壓力為3MPa的條件下冷卻到85。C后卸壓。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟二中在壓力為2MPa、溫度為15(TC的條件下預(yù)熱40min，然后送入熱壓機(jī)，在壓力為6MPa、溫度為175。C的條件下進(jìn)行熱壓15min，再在壓力為4MPa的條件下冷卻到65"C后卸壓。全文摘要一種聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料及其熱壓制造方法，它涉及一種復(fù)合材料及其制造方法。它解決了現(xiàn)有木材-塑料復(fù)合材料生產(chǎn)存在秸稈原料易熱解碳化、只能用細(xì)小植物原料且制品幅面較窄及制品性能差、顆粒狀或粉末狀聚丙烯塑料加熱后局部集中現(xiàn)象嚴(yán)重、增加成本和不利于工業(yè)化生產(chǎn)的問題。聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料由纖維狀聚丙烯塑料、秸稈碎料和馬來酸酐接枝聚丙烯制成。方法一、取原料混合后鋪裝成板坯；二、板坯預(yù)熱后熱壓，經(jīng)減壓冷卻和卸壓后即得。本發(fā)明中聚丙烯纖維-秸稈碎料復(fù)合材料的原料混合均勻性好，消除了塑料局部集中現(xiàn)象，避免了秸稈碎料熱解碳化，采用原料比現(xiàn)有原料大，產(chǎn)品幅面較大，生產(chǎn)成本降低且適用于工業(yè)化生產(chǎn)。文檔編號C08L97/02GK101544837SQ20091007198公開日2009年9月30日申請日期2009年5月8日優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日發(fā)明者宋永明,王偉宏,王海剛,王清文,袁森林申請人:東北林業(yè)大學(xué)