專利名稱：高分子材料與纖維素或/和木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子材料與纖維素或/和木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
高分子聚合物與纖維素或/和木質(zhì)素復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。目前，制備 高分子聚合物與纖維素復(fù)合材料的方法是采用物理混合的方法，由于是大分子的高分子顆 粒與木粉等含有纖維素的材料的結(jié)合，需要使用偶聯(lián)劑或其他相容劑，通過偶聯(lián)劑或其他 相容劑將兩種大分子物質(zhì)結(jié)合在一起。由于偶聯(lián)劑和相容劑比較昂貴，一般占復(fù)合材料成 本的30%左右，造成復(fù)合材料的生產(chǎn)成本高。而且，偶聯(lián)劑和相容劑又會給復(fù)合材料帶來一 定的污染物，因此，降低復(fù)合材料的生產(chǎn)成本，合成清潔型環(huán)保的產(chǎn)品是目前高分子聚合物 與纖維素復(fù)合材料的研究目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種不含偶聯(lián)劑及其他相容劑， 生產(chǎn)成本低，無污染的高分子材料與纖維素或/和木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) —種高分子材料與纖維素或/和木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括 下述步驟 (1)將高分子材料與溶劑充分?jǐn)嚢枋垢叻肿硬牧先芙庵瞥少|(zhì)量百分比濃度為 4-40%的高分子真溶液，所述高分子材料為熱塑性高分子聚合物、熱塑性高分子聚合物合 金、熱固性高分子聚合物、熱固性高分子聚合物合金中的任一種； (2)將含有纖維素或/和木質(zhì)素的原料制成粒徑為60-260 P m的原料粉末，并干燥 至水分含量《1% ; (3)將步驟(1)中的高分子真溶液與步驟(2)中干燥后的原料粉末充分?jǐn)嚢杌旌?后在閃蒸溫度為60-30(TC、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-560kg/h的條件下閃 蒸，之后進(jìn)入雙螺桿擠壓機(jī)擠壓成型，得到復(fù)合材料?；蛘?，將步驟(1)中的高分子真溶液 在閃蒸溫度為60-30(TC、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-560kg/h的條件下閃蒸至 質(zhì)量百分比濃度為26-98%的高分子濃溶液，將閃蒸后的高分子濃溶液與步驟(2)中干燥 后的原料粉末分別進(jìn)入雙螺桿擠壓機(jī)擠壓成型，得到復(fù)合材料，其中，按質(zhì)量百分比高分子 真溶液為40-90 %，干燥后的原料粉末為10-60%。 所述雙螺桿擠壓機(jī)為帶有微閃蒸分離器的雙螺桿擠壓機(jī)，擠出機(jī)的進(jìn)口溫度為 100-200°C，中間段的溫度為150-205°C，出口段的溫度為160-210°C，閃蒸分離器的真空度 為3000-7000Pa，閃蒸分離器的溫度為150-200°C。 所述含有纖維素或/和木質(zhì)素的原料為木粉、麥秸稈、稻殼、稻草、椰殼、桔子皮、 雜草、樹皮、樹根、棉桿、棉殼等中的任一種。 所述溶劑為鹵代烴(如三氯乙烯、三氯乙烷、氯苯、二氯苯等)、芳香烴(如甲苯、二甲苯、十氫萘、四氫萘、異丙苯等)、直鏈烷烴(如4-甲基-2-戊烷等)、環(huán)狀烷烴(如環(huán) 己烷等)、環(huán)狀醇(如環(huán)己醇等)、烷酮(如2-十一烷酮等)、環(huán)狀酮(如環(huán)己酮等)、酰胺 (如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)、環(huán)狀醚(如四氫呋喃等)、縮醛(如甲縮醛等)、酯類 (如乙酸戊酯、馬來酸二乙酯等)、雜環(huán)類化合物(如N甲基吡咯烷酮等)中的任一種。
本發(fā)明具有下述技術(shù)效果 本發(fā)明的制備方法中不使用偶聯(lián)劑或其他相容劑，高分子真溶液經(jīng)閃蒸發(fā)生不 穩(wěn)定相分離，形成極細(xì)的納米級微粒，與纖維素或/和木質(zhì)素粉末由于小分子效應(yīng)及表面 效應(yīng)牢固的結(jié)合在一起，大大降低了生產(chǎn)成本，而且，由于產(chǎn)品中不含有偶聯(lián)劑或其他相容 劑，產(chǎn)品成本低，無污染。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明詳細(xì)說明。本發(fā)明中所使用的雙螺桿擠出機(jī)最好使用專利號為200520025237. 1實(shí)用新型名
稱為《微閃蒸擠出機(jī)》中所公開的設(shè)備，便于溶劑的回收。
實(shí)施例1 (1)將5kgPVC與50kg四氫呋喃在5(TC充分?jǐn)嚢柚瞥蒔VC真溶液。 (2)將麥秸經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機(jī)制成粒徑不大于200 ii m的原料粉末，并將粉
末干燥至水分含量《1%。 (3)將55kgPVC真溶液與40kg干燥后的麥秸粉末充分?jǐn)嚢杌旌虾笤陂W蒸溫度為
6(TC、閃蒸壓力為7000Pa、閃蒸速度為260kg/h的條件下閃蒸，之后進(jìn)入微閃蒸擠壓機(jī)擠壓
成型，得到PVC與麥秸復(fù)合材料。擠出機(jī)的進(jìn)口溫度為10(TC，中間段的溫度為15(TC，出口
段的溫度為16(TC，閃蒸分離器的真空度為7000Pa，閃蒸分離器的溫度為150°C。 該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度26. 3Mpa，彎曲強(qiáng)度40. 8Mpa， IZOD沖擊強(qiáng)度(缺口 ) 23. 9J/
m。該復(fù)合材料可制鋪板、門窗、護(hù)墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶隔艙、柵欄、
百葉窗等。 實(shí)施例2 (1)將60kgPS與300kg 二甲苯在不大于3(TC充分?jǐn)嚢?小時(shí)制成PS真溶液。
(2)將稻殼經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機(jī)制成粒徑為不大于160 ii m的原料粉末，并將 粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將360kgPS真溶液在閃蒸溫度130°C、閃蒸壓力5000Pa、閃蒸速度為360kg/ h的條件下閃蒸至質(zhì)量百分比濃度為70%的PS濃溶液，將閃蒸后的PS濃溶液與360kg干 燥后的稻殼粉末分別進(jìn)入微閃蒸擠壓機(jī)擠壓成型，得到PS與稻殼復(fù)合材料。擠出機(jī)的進(jìn) 口溫度為150°C，中間段的溫度為205°C，出口段的溫度為180°C，閃蒸分離器的真空度為 5000Pa，閃蒸分離器的溫度為150°C。 該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為23. 9Mpa，彎曲強(qiáng)度33. 2Mpa， IZOD沖擊強(qiáng)度(缺 口 )21.8J/m。該復(fù)合材料可制鋪板、門窗、護(hù)墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實(shí)施例3 (1)將15kgPET與300kg N-甲基吡咯烷酮在16(TC充分?jǐn)嚢?小時(shí)制成PET真溶液。 (2)將雜木經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機(jī)制成粒徑為不大于180 m的原料粉末，并將 粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將315kgPET真溶液在閃蒸溫度300°C、閃蒸壓力400Pa、閃蒸速度為260kg/ h的條件下閃蒸至質(zhì)量百分比濃度為70%的PET濃溶液，將閃蒸后的PET濃溶液與210kg 干燥后的雜木粉末分別進(jìn)入微閃蒸擠壓機(jī)擠壓成型，得到PET與雜木復(fù)合材料。擠出機(jī)的 進(jìn)口溫度為200°C，中間段的溫度為205°C，出口段的溫度為210°C，閃蒸分離器的真空度為 3000Pa，閃蒸分離器的溫度為200°C。 該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為28. 8Mpa，彎曲強(qiáng)度46. 9Mpa， IZOD沖擊強(qiáng)度(缺 口 )36.2J/m。該復(fù)合材料可制鋪板、門窗、護(hù)墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實(shí)施例4 (1)將120kgPS/PP合金與300kg環(huán)己酮在IO(TC充分?jǐn)嚢?. 5小時(shí)制成PS/PP真 溶液。 (2)將椰殼經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機(jī)制成粒徑為不大于190 m的原料粉末，并將 粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將420kgPS/PP真溶液在閃蒸溫度150°C 、閃蒸壓力1000Pa、閃蒸速度為 200kg/h的條件下閃蒸至質(zhì)量百分比濃度為80%的PS/PP濃溶液，將閃蒸后的PS/PP濃溶 液與360kg干燥后的椰殼粉末分別進(jìn)入微閃蒸擠壓機(jī)擠壓成型，得到PS/PP與椰殼復(fù)合材 料。擠出機(jī)的進(jìn)口溫度為12(TC，中間段的溫度為18(TC，出口段的溫度為16(TC，閃蒸分離 器的真空度為3000Pa，閃蒸分離器的溫度為180°C。 該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為28. 9Mpa，彎曲強(qiáng)度36. 2Mpa， IZOD沖擊強(qiáng)度(缺 口 )30. lj/m。該復(fù)合材料可制鋪板、門窗、護(hù)墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實(shí)施例5 (1)將30kg酚醛樹脂與300kg2_十一烷酮在IO(TC充分?jǐn)嚢?小時(shí)制成酚醛樹脂
真溶液。 (2)將生物雜草經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機(jī)制成粒徑為不大于200 ii m的原料粉末， 并將粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將330kg酚醛樹脂真溶液在閃蒸溫度160°C、閃蒸壓力1000Pa、閃蒸速度為 200kg/h的條件下閃蒸至質(zhì)量百分比濃度為70%的酚醛樹脂濃溶液，將閃蒸后的酚醛樹脂 濃溶液與470kg干燥后的生物雜草粉末分別進(jìn)入微閃蒸擠壓機(jī)擠壓成型，得到酚醛樹脂與 生物雜草復(fù)合材料。擠出機(jī)的進(jìn)口溫度為18(TC，中間段的溫度為20(TC，出口段的溫度為 18(TC，閃蒸分離器的真空度為2000Pa，閃蒸分離器的溫度為1S(TC。 該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為19. 9Mpa，彎曲強(qiáng)度31. 2Mpa， IZOD沖擊強(qiáng)度(缺 口 )19.8J/m。該復(fù)合材料可制鋪板、門窗、護(hù)墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實(shí)施例6 (1)將60kgPE/PS合金與300kg環(huán)己醇在12(TC充分?jǐn)嚢?小時(shí)制成PE/PS真溶液。 (2)將桔子皮經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機(jī)制成粒徑為不大于200 m的原料粉末，并 將粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將360kgPE/PS真溶液在閃蒸溫度110°C 、閃蒸壓力3000 Pa、閃蒸速度為 300kg/h的條件下閃蒸至質(zhì)量百分比濃度為90%的PE/PS濃溶液，將閃蒸后的PE/PS濃溶 液與60kg干燥后的桔子皮粉末分別進(jìn)入微閃蒸擠壓機(jī)擠壓成型，得到PE/PS與桔子皮復(fù)合 材料。擠出機(jī)的進(jìn)口溫度為15(TC，中間段的溫度為19(TC，出口段的溫度為16(TC，閃蒸分 離器的真空度為5000Pa，閃蒸分離器的溫度為150°C。 該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為21. 9Mpa，彎曲強(qiáng)度29. 8Mpa， IZOD沖擊強(qiáng)度(缺 口 )19.5J/m。該復(fù)合材料可制鋪板、門窗、護(hù)墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實(shí)施例7 (1)將60kg高抗沖聚苯乙烯與300kg異丙苯在ll(TC充分?jǐn)嚢?小時(shí)制成高抗沖 聚苯乙烯真溶液。 (2)將棉桿經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機(jī)制成粒徑為不大于260 ii m的原料粉末，并將 粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將360kg高抗沖聚苯乙烯真溶液在閃蒸溫度IO(TC 、閃蒸壓力5000Pa、閃蒸速 度為320kg/h的條件下閃蒸至質(zhì)量百分比濃度為70%的高抗沖聚苯乙烯濃溶液，將閃蒸后 的高抗沖聚苯乙烯濃溶液與360kg干燥后的棉桿粉末分別進(jìn)入微閃蒸擠壓機(jī)擠壓成型，得 到高抗沖聚苯乙烯與棉桿復(fù)合材料。擠出機(jī)的進(jìn)口溫度為IO(TC，中間段的溫度為150°C， 出口段的溫度為160°C，閃蒸分離器的真空度為7000Pa，閃蒸分離器的溫度為150-200°C
該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為31. 9-Mpa，彎曲強(qiáng)度40. 1Mpa， IZOD沖擊強(qiáng)度(缺 口 )25.5J/m。該復(fù)合材料可制鋪板、門窗、護(hù)墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實(shí)施例8 (1)將60kgPC與300kg四氫萘在17(TC充分?jǐn)嚢?小時(shí)制成PC真溶液。 (2)將棉殼經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機(jī)制成粒徑為不大于60 ii m的原料粉末，并將
粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將360kgPC真溶液在閃蒸溫度150°C、閃蒸壓力1000Pa、閃蒸速度為270kg/ h的條件下閃蒸至質(zhì)量百分比濃度為70%的PC濃溶液，將閃蒸后的PC濃溶液與360kg干 燥后的棉殼粉末分別進(jìn)入微閃蒸擠壓機(jī)擠壓成型，得到PC與棉殼復(fù)合材料。擠出機(jī)的進(jìn) 口溫度為180°C，中間段的溫度為200°C，出口段的溫度為180°C，閃蒸分離器的真空度為 4000Pa，閃蒸分離器的溫度為180°C。 該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為28. 9Mpa，彎曲強(qiáng)度41. 2Mpa， IZOD沖擊強(qiáng)度(缺 口 )31. lj/m。該復(fù)合材料可制鋪板、門窗、護(hù)墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
權(quán)利要求
一種高分子材料與纖維素或/和木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟(1)將高分子材料與溶劑充分?jǐn)嚢枋垢叻肿硬牧先芙庵瞥少|(zhì)量百分比濃度為4-40％的高分子真溶液，所述高分子材料為熱塑性高分子聚合物、熱塑性高分子聚合物合金、熱固性高分子聚合物、熱固性高分子聚合物合金中的任一種；(2)將含有纖維素或/和木質(zhì)素的原料制成粒徑為60-260μm的原料粉末，并將粉末干燥至水分含量≤1％；(3)將步驟(1)中的高分子真溶液與步驟(2)中干燥后的原料粉末充分?jǐn)嚢杌旌虾笤陂W蒸溫度為60-300℃、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-560kg/h的條件下閃蒸，之后進(jìn)入雙螺桿擠壓機(jī)擠壓成型，得到復(fù)合材料；或者，將步驟(1)中的高分子真溶液在閃蒸溫度為60-180℃、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-360kg/h的條件下閃蒸至質(zhì)量百分比濃度為26-98％的高分子濃溶液，將閃蒸后的高分子濃溶液與步驟(2)中干燥后的原料粉末分別進(jìn)入雙螺桿擠壓機(jī)擠壓成型，得到復(fù)合材料；其中，按質(zhì)量百分比高分子真溶液為40-90％，干燥后的原料粉末為10-60％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子材料與纖維素或/和木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于，所述雙螺桿擠壓機(jī)為帶有微閃蒸分離器的雙螺桿擠壓機(jī)，擠出機(jī)的進(jìn)口溫度為 100-200°C，中間段的溫度為150-205°C，出口段的溫度為160-210°C，閃蒸分離器的真空度 為3000-7000Pa，閃蒸分離器的溫度為150-200°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高分子材料與纖維素或/和木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法，旨在提供一種不含偶聯(lián)劑及其他相容劑，生產(chǎn)成本低，無污染的復(fù)合材料的制備方法。將含有纖維素或/和木質(zhì)素的原料制成粒徑為60-260μm的原料粉末，并干燥至水分含量≤1％。將高分子真溶液與干燥后的原料粉末充分?jǐn)嚢杌旌虾笤陂W蒸溫度為60-300℃、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-560kg/h的條件下閃蒸，再進(jìn)入雙螺桿擠壓機(jī)擠壓成型得到復(fù)合材料。本發(fā)明的方法不使用偶聯(lián)劑或其他相容劑，高分子真溶液經(jīng)閃蒸發(fā)生不穩(wěn)定相分離，形成極細(xì)的納米級微粒，與纖維素或/和木質(zhì)素粉末由于小分子效應(yīng)及表面效應(yīng)牢固的結(jié)合在一起，大大降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品成本低，無污染。
文檔編號C08L27/00GK101747651SQ20091031200
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者何光臨, 金宗琴 申請人:何光臨;金宗琴