專利名稱：荻草木塑復合材料板材及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一種木塑復合材料，特別是涉及一種荻草木塑復合材料及其生產方法。
背景技術：
塑木復合材料具有優(yōu)良的防腐、防水、防裂和抗污性能，無需二次加工，安裝方便， 不含有毒化學成分，低碳環(huán)保，無需上漆、打磨、易于維護，更易清潔，隔熱隔音等，因而可廣泛應用于室外裝飾、園林工程建設、車間防腐工程、海洋防腐工程、環(huán)衛(wèi)設施等各種場合，可用作托盤、包裝箱等包裝材料，鋪板、鋪梁等倉儲材料，房屋、地板、建筑模板等裝修、裝飾材料，公園、球場、街道等場合使用的露天桌椅、板凳等休閑材料，汽車內裝飾材、管材等。目前，生產木塑復合材料所用的植物纖維基本上都采用木粉或米糠粉，使用木粉無疑要耗費大量的木材，而我國木材資源緊缺，每年木材供需缺口達6000萬m3 ；而米糠粉是家畜的重要飼料，大量使用米糠粉就相當于從家畜口中奪糧。所以，利用其他資源的纖維粉制作木塑復合材料是世界各國研究的前沿，也是我國木塑行業(yè)發(fā)展的必要途徑。我國江西的鄱陽湖、 湖南的洞庭湖等地區(qū)生產著大量的荻草，荻草植物屬于多年生根莖禾草，生產力高，湖區(qū)單產可達15-30t/hm2，砍伐后的荻草來年生產更好，故產量高，可持續(xù)利用，完全可以滿足木塑復合材料的大批量生產時使用。所以，利用荻草替代傳統植物纖維生產木塑復合材料，以滿足市場的需要就十分必要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于把我國盛產的荻草資源加以充分利用，提供一種荻草木塑復合材料板材及其生產方法。荻草木塑復合材料板材，由包括以下重量份數的原料制備而成
改性荻草粉100塑料粒子60-80馬來酸酐接枝塑料粒子15改性納米蒙脫土1-3硅灰石纖維3-7硬脂酸鹽0. 3-0. 7氯化聚乙烯1--2本發(fā)明荻草木塑復合材料板材，其中所述的塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一種。本發(fā)明荻草木塑復合材料板材，其中所述的馬來酸酐接枝塑料粒子為馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚苯乙烯中的一種，其選用與塑料粒子對應，即塑料粒子為聚乙烯時，選用馬來酸酐接枝聚乙烯，塑料粒子為聚丙烯時，選用馬來酸酐接枝聚丙烯，塑料粒子為聚苯乙烯時，選用馬來酸酐接枝聚苯乙烯。本發(fā)明荻草木塑復合材料板材，其中所述的改性荻草粉粒徑40-80目，由荻草粉經氫氧化鈉浸泡，然后與丙烯腈單體在引發(fā)劑作用下接枝而成。本發(fā)明荻草木塑復合材料板材，其中所述的納米蒙脫土粒徑20-60目，由納米蒙脫土經陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨改性而成。本發(fā)明一種高強度塑木裝飾板材，其中所述的硅灰石纖維粒徑為1000-2000目， 長徑比10 Io本發(fā)明荻草木塑復合材料板材，其中所述硬脂酸鹽為硬脂酸鈣或硬脂酸鋅中的一種。本發(fā)明荻草木塑復合材料板材，其中所述的氯化聚乙烯中氯含量30-40%。本發(fā)明荻草木塑復合材料的生產方法，其包括以下步驟①配制質量濃度10% -20%濃度的氫氧化鈉溶液，將荻草粉置入在其中浸泡 2_6h，取出，用水漂洗直到其為中性，烘干后，放入反應容器中，按照重量比荻草粉水 引發(fā)劑為1 30 0.003，再往反應容器中依次加入自來水和引發(fā)劑硝酸鈰銨；通入氮氣 10-20min，置換掉反應裝置中的空氣；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30-50°C、持續(xù)通入氮氣的條件下反應0. 5-1. 5h，將荻草取出，用水沖洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，篩分制成改性荻草粉。②將5重量份的納米蒙脫土和120-180重量份的水加入到反應容器中，其中水為溶劑，升溫至80°C后，恒溫30-60min，得到納米蒙脫土溶液；稱取1. 5重量份的十六烷基三甲基溴化銨置于30重量份的水中，升溫至35°C，攪拌10-20min，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液；將十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加到蒙脫土溶液中，并升溫熱到90°C，恒溫2- 后，降至室溫后進行抽濾；在100-12(TC下烘干抽濾產物至恒重，研磨、篩分得有機納米蒙脫土。③按配方量稱取各原料；④將各種原料置于機械攪拌釜內攪拌6-10分鐘，然后將混合后的原料加入到雙螺桿擠出機造粒，擠出機機筒溫度150°C _195°C，模頭溫度155°C _210°C，得到荻草木塑復合材料粒子；⑤采用機器將所得荻草木塑復合材料粒子擠出成型荻草木塑復合材料板材，擠出機機筒溫度150°C -190°C，模頭溫度165°C _205°C，即完成。本發(fā)明荻草木塑復合材料裝飾板材，生產制造方便，傳統的木塑復合材料生產工藝無需改進即可用于其生產及加工，生產過程中機械化程度較高，所需勞動力較少，生產成本低。荻草木塑復合材料裝飾板材和普通塑料板材相比，所用塑料量減小，對環(huán)境更加友好，模量更高，密度更低，更加抗蠕變，同時可對荻草這種野生料進行廢物利用，降低產品原料成本；荻草木塑復合材料裝飾板材和其它木塑復合材料相比，由于使用了納米蒙脫土增強及荻草的有機化處理，故力學性能更好，而其中荻草原料為天然長成，故其成本更低；荻草木塑復合材料裝飾板材和石膏板、鋁扣板等其他裝飾板材相比，成本更低，密度更小，安裝、維護更加方便，同時具有一定的空氣凈化功能，使室內的空氣質量得到了大大的改善， 給消費者提供了一個綠色、健康、舒適的居住環(huán)境。荻草木塑復合材料裝飾板材可廣泛應用于樓堂館所、居家辦公等諸多場合。利用荻草生產制造木塑復合材料，在保護湖區(qū)生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡的同時，還可提高荻草的使用價值，節(jié)約木材資源，為家畜保留充足的“口糧”， 增加當地農民的收入，同時可以打開木塑復合材料生產的新篇章。
具體實施例方式以下采用實施例具體說明本發(fā)明的一種木塑復合材料裝飾板材及其制備方法。實施例1
改性荻草粉(40目)IOOkg
馬來酸酐接枝聚乙烯塑料粒子 1 kg 硅灰石纖維(1000目)3 kg
氯化聚乙烯(氯含量30%)1 kg①配制質量濃度10%濃度的氫氧化鈉溶液，將荻草粉置入在其中浸泡池，取出， 用水漂洗直到其為中性，烘干后，放入反應容器中，按照重量比荻草粉水引發(fā)劑為 1 30 0.003，再往反應容器中依次加入自來水和引發(fā)劑硝酸鈰銨；通入氮氣lOmin， 置換掉反應裝置中的空氣；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30°C、持續(xù)通入氮氣的條件下反應 0. 5h，將荻草取出，用水沖洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，篩分制成改性荻草粉。②將5重量份的納米蒙脫土和120重量份的水加入到反應容器中，其中水為溶劑， 升溫至80°C后，恒溫30min，得到納米蒙脫土溶液；稱取1. 5重量份的十六烷基三甲基溴化銨置于30重量份的水中，升溫至35°C，攪拌lOmin，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液；將十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加到蒙脫土溶液中，并升溫熱到90°C，恒溫池后，降至室溫后進行抽濾；在100°C下烘干抽濾產物至恒重，研磨、篩分得有機納米蒙脫土。③按配方量稱取各原料；④將各種原料置于機械攪拌釜內攪拌6分鐘，然后將混合后的原料加入到雙螺桿擠出機造粒，擠出機機筒溫度150°C，模頭溫度155°C，得到荻草木塑復合材料粒子；⑤采用機器將所得荻草木塑復合材料粒子擠出成型荻草木塑復合材料板材，擠出機機筒溫度150°C，模頭溫度165°C，即完成。實施例2
改性荻草粉(80目)IOOkg
馬來酸酐接枝聚丙烯塑料粒子硅灰石纖維(2000目)7kg
氯化聚乙烯(氯含量40%)2kg①配制質量濃度15%濃度的氫氧化鈉溶液，將荻草粉置入在其中浸泡4h，取出， 用水漂洗直到其為中性，烘干后，放入反應容器中，按照重量比荻草粉水引發(fā)劑為 1 30 0.003，再往反應容器中依次加入自來水和引發(fā)劑硝酸鈰銨；通入氮氣15min，置換掉反應裝置中的空氣；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在40°C、持續(xù)通入氮氣的條件下反應lh， 將荻草取出，用水沖洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，篩分制成改性荻草粉。
聚乙烯塑料粒子60 kg
改性納米蒙脫土(20目) 1 kg 硬脂酸鈣0. 3 kg
聚丙烯塑料粒子80 kg
改性納米蒙脫土(60目)3kg 硬脂酸鋅0. 7kg
②將5重量份的納米蒙脫土和150重量份的水加入到反應容器中，其中水為溶劑， 升溫至80°C后，恒溫45min，得到納米蒙脫土溶液；稱取1. 5重量份的十六烷基三甲基溴化銨置于30重量份的水中，升溫至35°C，攪拌15min，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液；將十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加到蒙脫土溶液中，并升溫熱到90°C，恒溫2. 5h后，降至室溫后進行抽濾；在110°C下烘干抽濾產物至恒重，研磨、篩分得有機納米蒙脫土。③按配方量稱取各原料；④將各種原料置于機械攪拌釜內攪拌8分鐘，然后將混合后的原料加入到雙螺桿擠出機造粒，擠出機機筒溫度175°C，模頭溫度180°C，得到荻草木塑復合材料粒子；⑤采用機器將所得荻草木塑復合材料粒子擠出成型荻草木塑復合材料板材，擠出機機筒溫度170°C，模頭溫度185°C，即完成。實施例3
改性荻草粉(60目) 馬來酸酐接枝聚苯乙烯塑料粒子硅灰石纖維(1500目) 氯化聚乙烯(氯含量35%)
聚苯乙烯塑料粒子改性納米蒙脫土(40目) 硬脂酸鈣
70kg 2kg 0. 5kg
100kg 3kg 5kg 1.5kg①配制質量濃度20%濃度的氫氧化鈉溶液，將荻草粉置入在其中浸泡他，取出， 用水漂洗直到其為中性，烘干后，放入反應容器中，按照重量比荻草粉水引發(fā)劑為 1 30 0.003，再往反應容器中依次加入自來水和引發(fā)劑硝酸鈰銨；通入氮氣20min， 置換掉反應裝置中的空氣；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在50°C、持續(xù)通入氮氣的條件下反應 1. 5h，將荻草取出，用水沖洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，篩分制成改性荻草粉。②將5重量份的納米蒙脫土和180重量份的水加入到反應容器中，其中水為溶劑， 升溫至80°C后，恒溫60min，得到納米蒙脫上溶液；稱取1. 5重量份的十六烷基三甲基溴化銨置于30重量份的水中，升溫至35°C，攪拌20min，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液；將十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加到蒙脫土溶液中，并升溫熱到90°C，恒溫池后，降至室溫后進行抽濾；在120°C下烘干抽濾產物至恒重，研磨、篩分得有機納米蒙脫土。③按配方量稱取各原料；④將各種原料置于機械攪拌釜內攪拌10分鐘，然后將混合后的原料加入到雙螺桿擠出機造粒，擠出機機筒溫度195°C，模頭溫度210°C，得到荻草木塑復合材料粒子；⑤采用機器將所得荻草木塑復合材料粒子擠出成型荻草木塑復合材料板材，擠出機機筒溫度190°C，模頭溫度205°C，即完成。實施例4
改性荻草粉(40目)IOOkg
馬來酸酐接枝聚乙烯塑料粒子3kg
硅灰石纖維(1000目)3kg
氯化聚乙烯(氯含量40%)2kg
聚乙烯塑料粒子改性納米蒙脫土(60目) 硬脂酸鋅
60kg 3kg 0. 5kg
①配制質量濃度10%濃度的氫氧化鈉溶液，將荻草粉置入在其中浸泡4h，取出， 用水漂洗直到其為中性，烘干后，放入反應容器中，按照重量比荻草粉水引發(fā)劑為 1 30 0.003，再往反應容器中依次加入自來水和引發(fā)劑硝酸鈰銨；通入氮氣20min，置換掉反應裝置中的空氣；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30°C、持續(xù)通入氮氣的條件下反應lh， 將荻草取出，用水沖洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，篩分制成改性荻草粉。②將5重量份的納米蒙脫土和180重量份的水加入到反應容器中，其中水為溶劑， 升溫至80°C后，恒溫30min，得到納米蒙脫土溶液；稱取1. 5重量份的十六烷基三甲基溴化銨置于30重量份的水中，升溫至35°C，攪拌15min，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液；將十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加到蒙脫土溶液中，并升溫熱到90°C，恒溫池后，降至室溫后進行抽濾；在110°C下烘干抽濾產物至恒重，研磨、篩分得有機納米蒙脫土。③按配方量稱取各原料；④將各種原料置于機械攪拌釜內攪拌6分鐘，然后將混合后的原料加入到雙螺桿擠出機造粒，擠出機機筒溫度150°C，模頭溫度175°C，得到荻草木塑復合材料粒子；⑤采用機器將所得荻草木塑復合材料粒子擠出成型荻草木塑復合材料板材，擠出機機筒溫度170°C，模頭溫度165°C，即完成。實施例5
改性荻草粉(60目)IOOkg
馬來酸酐接枝聚丙烯塑料粒子^g
硅灰石纖維(2000 H )5kg
氯化聚乙烯(氯含量30%)Ikg①配制質量濃度20%濃度的氫氧化鈉溶液，將荻草粉置入在其中浸泡他，取出， 用水漂洗直到其為中性，烘干后，放入反應容器中，按照重量比荻草粉水引發(fā)劑為 1 30 0.003，再往反應容器中依次加入自來水和引發(fā)劑硝酸鈰銨；通入氮氣lOmin， 置換掉反應裝置中的空氣；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30°C、持續(xù)通入氮氣的條件下反應 1. 5h，將荻草取出，用水沖洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，篩分制成改性荻草粉。②將5重量份的納米蒙脫土和150重量份的水加入到反應容器中，其中水為溶劑， 升溫至80°C后，恒溫60min，得到納米蒙脫土溶液；稱取1. 5重量份的十六烷基三甲基溴化銨置于30重量份的水中，升溫至35°C，攪拌lOmin，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液；將十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加到蒙脫土溶液中，并升溫熱到90°C，恒溫池后，降至室溫后進行抽濾；在120°C下烘干抽濾產物至恒重，研磨、篩分得有機納米蒙脫土。③按配方量稱取各原料；④將各種原料置于機械攪拌釜內攪拌8分鐘，然后將混合后的原料加入到雙螺桿擠出機造粒，擠出機機筒溫度175°C，模頭溫度185°C，得到荻草木塑復合材料粒子；⑤采用機器將所得荻草木塑復合材料粒子擠出成型荻草木塑復合材料板材，擠出機機筒溫度190°C，模頭溫度185°C，即完成。實施例6
聚丙烯塑料粒子70kg
改性納米蒙脫土(20目) 2kg 硬脂酸鈣0. 3kg改性荻草粉(80目) 馬來酸酐接枝聚苯乙烯塑料粒子硅灰石纖維(1200目) 氯化聚乙烯(氯含量38%)
聚苯乙烯塑料粒子改性納米蒙脫土(40目) 硬脂酸鋅
75kg 2. 5kg 0. 6kg
100kg 4kg 6kg 1.4kg①配制質量濃度16%濃度的氫氧化鈉溶液，將荻草粉置入在其中浸泡證，取出， 用水漂洗直到其為中性，烘干后，放入反應容器中，按照重量比荻草粉水引發(fā)劑為 1 30 0.003，再往反應容器中依次加入自來水和引發(fā)劑硝酸鈰銨；通入氮氣16min， 置換掉反應裝置中的空氣；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在38°C、持續(xù)通入氮氣的條件下反應 1. 2h，將荻草取出，用水沖洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，篩分制成改性荻草粉。②將5重量份的納米蒙脫土和160重量份的水加入到反應容器中，其中水為溶劑， 升溫至80°C后，恒溫40min，得到納米蒙脫土溶液；稱取1. 5重量份的十六烷基三甲基溴化銨置于30重量份的水中，升溫至35°C，攪拌12min，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液；將十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加到蒙脫土溶液中，并升溫熱到90°C，恒溫2. 7h后，降至室溫后進行抽濾；在105°C下烘干抽濾產物至恒重，研磨、篩分得有機納米蒙脫土。③按配方量稱取各原料；④將各種原料置于機械攪拌釜內攪拌7分鐘，然后將混合后的原料加入到雙螺桿擠出機造粒，擠出機機筒溫度195°C，模頭溫度200°C，得到荻草木塑復合材料粒子；⑤采用機器將所得荻草木塑復合材料粒子擠出成型荻草木塑復合材料板材，擠出機機筒溫度190°C，模頭溫度205°C，即完成。以下通過檢測證明本發(fā)明實施例1的效果，其檢測結果如下靜曲強度33. 6MPa，靜曲模量2. 2GPa，低溫落錘沖擊無破裂以上結果明顯超過中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準LY/T 1613-2004的要求。
權利要求
1.荻草木塑復合材料板材及其生產方法，由以下重量份數的原料制備而成改性荻草粉100塑料粒子60 HO馬來酸酐接枝塑料粒子1 5改性納米蒙脫土1 3硅灰石纖維3 -7硬脂酸鹽0. 3 (). 7氯化聚乙烯1 2o
2.根據權利要求1所述的荻草木塑復合材料板材及其生產方法，其特征在于所述的塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一種。
3.根據權利要求1所述的荻草木塑復合材料板材及其生產方法，其特征在于所述的馬來酸酐接枝塑料粒子為馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚苯乙烯中的一種，其選用與塑料粒子對應，即塑料粒子為聚乙烯時，選用馬來酸酐接枝聚乙烯， 塑料粒子為聚丙烯時，選用馬來酸酐接枝聚丙烯，塑料粒子為聚苯乙烯時，選用馬來酸酐接枝聚苯乙烯。
4.根據權利要求1所述的荻草木塑復合材料板材及其生產方法，其特征在于所述的改性荻草粉粒徑40-80目，由荻草粉經氫氧化鈉浸泡，然后與丙烯腈單體在引發(fā)劑作用下接枝而成。
5.根據權利要求1所述的荻草木塑復合材料板材及其生產方法，其特征在于所述的納米蒙脫土粒徑20-60目，由納米蒙脫土經陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨改性而成。
6.根據權利要求1-3任一權利要求所述的荻草木塑復合材料板材及其生產方法，其特征在于所述的硅灰石纖維粒徑為1000-2000目，長徑比10 1。
7.根據權利要求1所述的荻草木塑復合材料板材及其生產方法，其特征在于所述硬脂酸鹽為硬脂酸鈣或硬脂酸鋅中的一種。
8.根據權利要求1所述的荻草木塑復合材料板材及其生產方法，其特征在于所述的氯化聚乙烯中氯含量30-40%。
9.根據權利要求1所述的荻草木塑復合材料板材及其生產方法，其特征在于其生產方法包括以下步驟①配制質量濃度10%-20%濃度的氫氧化鈉溶液，將荻草粉置入在其中浸泡2-6h，取出，用水漂洗直到其為中性，烘干后，放入反應容器中，按照重量比荻草粉水引發(fā)劑為 1 30 0.003，再往反應容器中依次加入自來水和引發(fā)劑硝酸鈰銨；通入氮氣10-20min， 置換掉反應裝置中的空氣；用滴液漏斗滴加丙烯腈，在30-50°C、持續(xù)通入氮氣的條件下反應0. 5-1. 5h，將荻草取出，用水沖洗至中性后，放入烘箱中干燥至恒重，篩分制成改性荻草粉。②將5重量份的納米蒙脫土和120-180重量份的水加入到反應容器中，其中水為溶劑， 升溫至80°C后，恒溫30-60min，得到納米蒙脫土溶液；稱取1. 5重量份的十六烷基三甲基溴化銨置于30重量份的水中，升溫至35°C，攪拌10-20min，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液； 將十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加到蒙脫土溶液中，并升溫熱到90°C，恒溫2- 后，降至室溫后進行抽濾；在100-12(TC下烘干抽濾產物至恒重，研磨、篩分得有機納米蒙脫土。③按配方量稱取各原料；④將各種原料置于機械攪拌釜內攪拌6-10分鐘，然后將混合后的原料加入到雙螺桿擠出機造粒，擠出機機筒溫度150°C _195°C，模頭溫度155°C _210°C，得到荻草木塑復合材料粒子；⑤采用機器將所得荻草木塑復合材料粒子擠出成型荻草木塑復合材料板材，擠出機機筒溫度150°C -190°C，模頭溫度165°C _205°C，即完成。
全文摘要
本發(fā)明用氫氧化鈉溶液浸泡荻草粉，采用丙烯腈對荻草粉進行接枝改性得到改性荻草粉；采用十六烷基三甲基溴化銨改性納米蒙脫土得有機納米蒙脫土；將改性荻草粉、改性納米蒙脫土及其他原料混合、擠出成型荻草木塑復合材料板材。本發(fā)明荻草木塑復合材料裝飾板材，生產制造方便，傳統的木塑復合材料生產工藝無需改進即可用于其生產及加工，生產過程中機械化程度較高，所需勞動力較少，生產成本低。利用荻草制造木塑復合材料，可保護湖區(qū)生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡，提高荻草的使用價值，節(jié)約木材資源，為家畜保留充足的“口糧”，增加當地農民的收入，同時可以打開木塑復合材料生產的新篇章。
文檔編號C08K13/06GK102391658SQ20111026631
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權日2011年9月9日
發(fā)明者李凡珠, 王天慶, 蔣富云, 趙嬌, 鄧玉和, 雷文, 黃濤 申請人:南京林業(yè)大學