專(zhuān)利名稱(chēng)：一種筍殼纖維/pvc復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木塑材料及其制備方法，具體地說(shuō)是一種筍殼纖維/PVC復(fù)合材 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
筍殼是一種天然植物纖維，是個(gè)尚未開(kāi)發(fā)的重要資源，且鮮筍上市時(shí)正值雨季，大 量堆積，鮮筍殼很快腐爛，造成環(huán)境污染。隨著竹筍加工業(yè)的迅速發(fā)展，竹筍加工遺留廢棄 物筍殼等已對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，影響了新農(nóng)村的生態(tài)建設(shè)，同時(shí)，也造成大量資源的浪 費(fèi)，如何開(kāi)發(fā)利用筍殼資源，變廢為寶，提高其附加值，是竹筍產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的需要，也是發(fā)展 循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要。我國(guó)是世界上最主要的產(chǎn)竹國(guó)，無(wú)論是竹子的種類(lèi)、面積、蓄積量及竹材、竹筍的 產(chǎn)量都雄居世界首位，竹子種類(lèi)已知有福州森林公園39屬500余種，竹林總面積約420萬(wàn) hm2。全球的竹業(yè)已發(fā)展成為一個(gè)與約25億人的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)、且年產(chǎn)值近50億美 元的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)年產(chǎn)鮮筍150多萬(wàn)t，出筍率50%，每年有70萬(wàn)t左右鮮筍殼被丟棄。在 環(huán)境保護(hù)的這種迫切和嚴(yán)格要求下，大量堆積筍殼廢棄物如何有效的處理，已經(jīng)成了竹筍 加工企業(yè)的一個(gè)迫在眉睫的問(wèn)題。目前，所采用的“堆放”的處理方式已在以不同的方式制 約著竹筍加工企業(yè)的發(fā)展堆放這些成千上萬(wàn)噸的工廢棄物，不僅占用大量的土地，而且這 種方式仍然在污染環(huán)境，不能滿(mǎn)足環(huán)保要求，且處理費(fèi)用也非常昂貴，給企業(yè)造成較大的壓 力。而筍農(nóng)隨意在路邊、河邊丟棄的筍殼，隨著腐爛異味難聞，滋生蚊蠅。要解決竹筍加工遺 留廢棄物的問(wèn)題，根本出路在于如何將其開(kāi)發(fā)處理為具有廣闊市場(chǎng)前景、較大的市場(chǎng)容量、 較好的經(jīng)濟(jì)效益的各種原材料或制品。目前，國(guó)內(nèi)木塑復(fù)合材料以木粉為主要原料對(duì)ΡΕ、PP、PVC進(jìn)行復(fù)合，如 CN1482166A、CN1445285A、CN1990599A、CN1513918A 等，但筍殼纖維 /PVC 復(fù)合材料的研究和 專(zhuān)利尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道，該復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用有利于竹產(chǎn)業(yè)資源綜合利用，對(duì)提高農(nóng)產(chǎn)品 的附加值、環(huán)境保護(hù)具有重要意義，市場(chǎng)前景非常廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在綜合利用筍殼纖維，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是以筍殼纖維替代木粉與熱 塑性樹(shù)脂PVC加工復(fù)合材料。本發(fā)明提出的筍殼纖維/PVC復(fù)合材料，包括以下重量份各組分PVC100 份筍殼纖維20 100份助劑10 20份硅烷偶聯(lián)劑1 8份相容劑10 20份抗氧劑1 4份。
所述筍殼纖維其顆粒的平均粒徑至少為20目，含水量< 5%。所述助劑選自石蠟、CaC03、Ca(HCO3)2或滑石粉等。所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH-550、KH-560或KH-570等。所述樹(shù)脂相容劑選自乙烯丙烯酸共聚物或/和聚丙烯酸或/和聚丙烯酸酯或/和
氯化聚乙烯等。所述抗氧劑選自硬脂酸鉛、二鹽基硬脂酸鉛或三鹽基硬脂酸鉛等。所述的復(fù)合材料制備方法包括筍殼纖維預(yù)處理和混煉。所述的筍殼纖維預(yù)處理是指筍殼粉與配比量的硅烷偶聯(lián)劑物理混合。所述的混煉是指配比量的PVC、預(yù)處理筍殼纖維、相容劑、抗氧劑和助劑先在高速 捏合機(jī)進(jìn)行分散，然后經(jīng)雙輥混煉機(jī)混煉或雙螺桿擠出機(jī)擠出。所述的高速捏合機(jī)轉(zhuǎn)速1000 1500rpm，溫度50 60°C，時(shí)間5 lOmin。所述的雙輥混煉機(jī)混煉時(shí)間10 20min，溫度150 180°C。所述的雙螺桿擠出機(jī)擠出在溫度150 180°C下擠出。本發(fā)明制備的筍殼纖維/PVC復(fù)合材料，綜合性能優(yōu)良，性?xún)r(jià)比高。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì) 主要體現(xiàn)在1.解決了鮮筍殼的環(huán)境污染問(wèn)題，有利于竹產(chǎn)業(yè)資源綜合利用，提高了農(nóng)產(chǎn)品的 附加值。2.生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單潔凈，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，成本低廉。具體實(shí)施例方式以下非限定實(shí)施例敘述如下實(shí)施例130g筍殼粉(平均粒徑為20目以上，含水量低于5%)和l.Og硅烷偶聯(lián)劑KH-550 攪拌均勻，對(duì)筍殼粉進(jìn)行預(yù)處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地包覆在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、IOOg PVC、16g氯化聚乙烯、4g硬脂酸鉛、4g石蠟、16g CaCO3在 高速捏合機(jī)進(jìn)行分散，轉(zhuǎn)速lOOOrpm，溫度50°C，時(shí)間5min，然后在雙輥混煉機(jī)混煉lOmin， 溫度為160°C，得到筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。上述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上壓片、制樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。硫 化機(jī)溫度控制在180°C，壓力為8MPa，時(shí)間lOmin。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果如表1所示。實(shí)施例230g筍殼粉(平均粒徑為20目以上，含水量低于5% )和1. Og硅烷偶聯(lián)劑KH-560 攪拌均勻，對(duì)筍殼粉進(jìn)行預(yù)處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地包覆在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、IOOg PVC、10g氯化聚乙烯、2g硬脂酸鉛、3g石蠟、IOg CaCO3在 高速捏合機(jī)進(jìn)行分散，轉(zhuǎn)速lOOOrpm，溫度55°C，時(shí)間8min，然后在雙輥混煉機(jī)混煉15min， 溫度為160°C，得到筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。上述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上壓片、制樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。硫 化機(jī)溫度控制在180°C，壓力為8MPa，時(shí)間lOmin。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果如表1所示。實(shí)施例330g筍殼粉(平均粒徑為20目以上，含水量低于5%)和l.Og硅烷偶聯(lián)劑KH-570攪拌均勻，對(duì)筍殼粉進(jìn)行預(yù)處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地包覆在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、IOOg PVC、IOg乙烯丙烯酸共聚物、Ig 二鹽基硬脂酸鉛、4g石蠟、 12g Ca (HCO3) 2在高速捏合機(jī)進(jìn)行分散，轉(zhuǎn)速1500rpm，溫度55°C，時(shí)間lOmin，然后在雙輥混 煉機(jī)混煉20min，溫度為170°C，得到筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。上述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上壓片、制樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。硫 化機(jī)溫度控制在180°C，壓力為8MPa，時(shí)間lOmin。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果如表1所示。實(shí)施例430g筍殼粉(平均粒徑為20目以上，含水量低于5%)和2. Og硅烷偶聯(lián)劑KH-570 攪拌均勻，對(duì)筍殼粉進(jìn)行預(yù)處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地包覆在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、IOOg PVC、15g乙烯丙烯酸共聚物、4g 二鹽基硬脂酸鉛、5g石蠟、 IOg Ca (HCO3) 2在高速捏合機(jī)進(jìn)行分散，轉(zhuǎn)速1200rpm，溫度60°C，時(shí)間lOmin，然后經(jīng)雙螺桿 擠出機(jī)擠出，溫度180°C，得到筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。上述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上壓片、制樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。硫 化機(jī)溫度控制在180°C，壓力為8MPa，時(shí)間lOmin。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果如表1所示。實(shí)施例530g筍殼粉(平均粒徑為20目以上，含水量低于5% )和4. Og硅烷偶聯(lián)劑KH-570 攪拌均勻，對(duì)筍殼粉進(jìn)行預(yù)處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地包覆在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、IOOg PVC、20g丙烯酸酯的聚合物、3g三鹽基硬脂酸鉛、2g石蠟、 18g滑石粉在高速捏合機(jī)進(jìn)行分散，轉(zhuǎn)速I(mǎi)OOOrpm，溫度60°C，時(shí)間lOmin，然后經(jīng)雙螺桿擠 出機(jī)擠出，溫度170°C，得到筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。上述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上壓片、制樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。硫 化機(jī)溫度控制在180°C，壓力為8MPa，時(shí)間lOmin。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果如表1所示。實(shí)施例630g筍殼粉(平均粒徑為20目以上，含水量低于5% )和8. Og硅烷偶聯(lián)劑KH-570 攪拌均勻，對(duì)筍殼粉進(jìn)行預(yù)處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地包覆在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、IOOg PVC、16g丙烯酸酯的聚合物、4g三鹽基硬脂酸鉛、4g石蠟、 16g滑石粉在在高速捏合機(jī)進(jìn)行分散，轉(zhuǎn)速1500rpm，溫度55°C，時(shí)間20min，然后經(jīng)雙螺桿 擠出機(jī)擠出，溫度160°C，得到筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。上述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上壓片、制樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。硫 化機(jī)溫度控制在180°C，壓力為8MPa，時(shí)間lOmin。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果如表1所示。實(shí)施例760g筍殼粉(平均粒徑為20目以上，含水量低于5% )和2. Og硅烷偶聯(lián)劑KH-570 攪拌均勻，對(duì)筍殼粉進(jìn)行預(yù)處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地包覆在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、IOOg PVC、16g乙烯丙烯酸共聚物、2g硬脂酸鉛、5g石蠟、5g CaCO3在高速捏合機(jī)進(jìn)行分散，轉(zhuǎn)速1400rpm，溫度60°C，時(shí)間20min，然后經(jīng)雙螺桿擠出機(jī) 擠出，溫度150°C，得到筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。上述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上壓片、制樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。硫 化機(jī)溫度控制在180°C，壓力為8MPa，時(shí)間lOmin。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果如表1所示。實(shí)施例8
5
90g筍殼粉(平均粒徑為20目以上，含水量低于5% )和2. Og硅烷偶聯(lián)劑KH-570 攪拌均勻，對(duì)筍殼粉進(jìn)行預(yù)處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地包覆在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、IOOg PVC、16g乙烯丙烯酸共聚物、4g三鹽基硬脂酸鉛、4g石蠟、 IOg CaCO3在高速捏合機(jī)中進(jìn)行分散，轉(zhuǎn)速1500rpm，溫度55°C，時(shí)間15min，然后經(jīng)雙螺桿 擠出機(jī)擠出，溫度170°C，得到筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。上述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料在平板硫化機(jī)上壓片、制樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。硫 化機(jī)溫度控制在180°C，壓力為8MPa，時(shí)間lOmin。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果如表1所示。表1樣品的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
一種筍殼纖維/PVC復(fù)合材料，其特征在于包括以下重量份各組分PVC 100份筍殼纖維20～100份助劑10～20份硅烷偶聯(lián)劑 1～8份相容劑 10～20份抗氧劑 1～4份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述筍殼纖維顆粒的平均粒徑至少 為20目，含水量< 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的助劑選自石蠟、CaCO3, Ca(HCO3)2或滑石粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH-550、KH-560 或 KH-570。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述樹(shù)脂相容劑選自乙烯丙烯酸共 聚物或/和聚丙烯酸或/和聚丙烯酸酯或/和氯化聚乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述抗氧劑選自硬脂酸鉛、二鹽基硬 脂酸鉛或三鹽基硬脂酸鉛。
7.如權(quán)利要求1所述的筍殼纖維/PVC復(fù)合材料的制備方法，包括筍殼纖維預(yù)處理和 混煉，其特征在于所述的筍殼纖維預(yù)處理是指筍殼粉與配比量的硅烷偶聯(lián)劑物理混合，所 述的混煉是指配比量的PVC、預(yù)處理的筍殼纖維、相容劑、抗氧劑和助劑先在高速捏合機(jī)在 轉(zhuǎn)速1000 1500rpm、溫度50 60°C條件下分散5 lOmin，然后經(jīng)雙輥混煉機(jī)于150 180°C下混煉10 20min，或者經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在溫度150 180°C下擠出。
全文摘要
一種筍殼纖維/PVC復(fù)合材料，包括以下重量份的各組分PVC 100份、筍殼纖維20～100份、硅烷偶聯(lián)劑1～8份、相容劑10～20份、抗氧劑1～4份、助劑10～20份。按以上配比量先在高速捏合機(jī)進(jìn)行分散，然后經(jīng)雙輥混煉機(jī)混煉或雙螺桿擠出機(jī)擠出，即得所述筍殼纖維/PVC復(fù)合材料。
文檔編號(hào)C08L97/02GK101885884SQ20101023164
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者王華林, 王繼植, 翟林峰, 褚紅亮, 金德保 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)