專利名稱：農(nóng)作物秸稈纖維基復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料，尤其涉及農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料在許多國(guó)外資料中稱為Wood Plastic Composite,簡(jiǎn)稱WPC。木塑復(fù)合材料是用塑料和木纖維加入少量的化學(xué)添加劑和填料，經(jīng)過(guò)專用配混設(shè)備加工制成的一種復(fù)合材料。它兼?zhèn)渌芰虾湍静牡闹饕攸c(diǎn)，可以在許多場(chǎng)合替代塑料和木材，這對(duì)木材資源嚴(yán)重匱乏的我國(guó)來(lái)說(shuō)，具有重大的開發(fā)價(jià)值。木塑復(fù)合材料特點(diǎn)耐用、使用壽命長(zhǎng)、有木材的外觀，比塑料制品硬度高、剛性好；有優(yōu)良的物性，比木材尺寸穩(wěn)定性好，不會(huì)產(chǎn)生裂 紋、翹曲、無(wú)木材節(jié)疤、斜紋、覆膜或復(fù)合表層等エ藝制成外觀絢麗的制品；具有熱塑性塑料的加工性，便于推廣應(yīng)用；有木材的二次加工性可鋸、可刨、粘結(jié)、用釘子或螺釘固定，并且容易維修；不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、不會(huì)吸潮變形；能重復(fù)使用和回收再利用，也可生物降解，對(duì)環(huán)境友好。但是現(xiàn)有技術(shù)的木塑復(fù)合材料以竹粉、木粉及PVC作為原料，不符合對(duì)相框等產(chǎn)品原材料的專項(xiàng)要求及更環(huán)保的要求，目前也尚未見(jiàn)農(nóng)作物秸桿纖維基新型復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的研究報(bào)道。隨著歐盟木制品生態(tài)標(biāo)簽的實(shí)施，農(nóng)作物秸桿粉與回收利用的不含氯ABS塑料復(fù)合材料是今后對(duì)相框等類似產(chǎn)品材料發(fā)展的必然趨勢(shì)。應(yīng)用農(nóng)作物秸桿纖維與回收利用的不含氯ABS塑料合成的新型農(nóng)作物秸桿纖維塑料復(fù)合材料用途廣泛，價(jià)格適中，但是要產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)各方面性能符合要求的產(chǎn)品卻存在技術(shù)的制約。主要原因是(I)因含有大量的親水性基團(tuán)——輕基，植物纖維具有很強(qiáng)的極性，而常見(jiàn)塑料基體通常為非極性、不親水，故植物纖維和塑料基體間的相容性很差，界面粘結(jié)強(qiáng)度低，影響了新型農(nóng)作物秸桿纖維塑料復(fù)合材料的力學(xué)性能；(2)由于羥基間可形成氫鍵，植物纖維之間有很強(qiáng)的相互作用，使得其在塑料基體中的分散性極差，要達(dá)到均勻分散較為困難；(3)成型加工時(shí)農(nóng)作物秸桿填料比木粉、竹粉等易降解變色，同時(shí)高分子材料也會(huì)熱降解，不適合的配混和加工エ藝會(huì)導(dǎo)致新型農(nóng)作物秸桿纖維塑料復(fù)合材料的性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供ー種農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，力學(xué)性能好、植物纖維分散性好、成本低,安全環(huán)保。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于主要組分由農(nóng)作物秸桿粉、ABS塑料粉、填充劑組成，另外還添加有添加剤，添加劑包括發(fā)泡劑、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、ABS塑化劑、潤(rùn)滑剤、穩(wěn)定劑、石蠟、增塑劑、氯化聚こ烯。優(yōu)選的，所述農(nóng)作物秸桿為茭白秸桿，所述填充劑為碳酸鈣粉。優(yōu)選的，所述發(fā)泡劑為ADC發(fā)泡劑、所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑的型號(hào)為530，所述ABS塑化劑的型號(hào)為401，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸1801，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅穩(wěn)定劑，所述增塑劑為ニ辛脂。優(yōu)選的，所述添加劑還包括了大豆油。優(yōu)選的，所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為85% 95%、5% 15%。優(yōu)選的，所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為90%、10%。優(yōu)選的，所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農(nóng)作物秸桿粉35% 45%、ABS塑料粉30% 40%、填充劑25% 35%。優(yōu)選的，所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農(nóng)作物秸桿粉40%、ABS塑料 粉35%、填充劑25%。優(yōu)選的，所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發(fā)泡劑5% 10%、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑18% 28%、ABS塑化劑18% 26%、潤(rùn)滑劑2% 3. 5%、穩(wěn)定劑16% 24%、石蠟6% 8%、增塑劑5% 10%、氯化聚こ烯6% 8%。優(yōu)選的，所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發(fā)泡劑8%、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑24%、ABS塑化劑23%、潤(rùn)滑劑3%、穩(wěn)定劑20%、石蠟7%、增塑劑8%、氯化聚こ烯7%。本發(fā)明全含量應(yīng)用農(nóng)作物植物纖維與廢舊ABS塑料合成新型農(nóng)作物秸桿纖維塑料復(fù)合材料，改變傳統(tǒng)的應(yīng)用木粉與PVC合成WPC材料做法，降低了成本，在植物纖維和樹脂基體間的相容性差、植物纖維在樹脂基體中均勻分散困難及成型加工時(shí)植物填料易降解變色的關(guān)鍵技術(shù)上取得突破。而且本發(fā)明產(chǎn)品全含量農(nóng)作物植物纖維及ABS回料新型復(fù)合材料符合歐盟生態(tài)標(biāo)簽要求，安全環(huán)保。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，主要組分由農(nóng)作物秸桿粉、ABS塑料粉、填充劑組成，另外還添加有添加劑，添加劑包括發(fā)泡劑、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、ABS塑化劑、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定齊U、石蠟、增塑劑、氯化聚こ烯。所述農(nóng)作物秸桿為茭白秸桿，所述填充劑為碳酸鈣粉。所述發(fā)泡劑為ADC發(fā)泡劑、所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑的型號(hào)為530，所述ABS塑化劑的型號(hào)為401，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸1801，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅穩(wěn)定劑，所述增塑劑為ニ辛脂。而且，所述添加劑還包括了大豆油。所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為85% 95%、5% 15%。所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農(nóng)作物秸桿粉35% 45%、ABS塑料粉30% 40%、填充劑25% 35%。所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發(fā)泡劑5% 10%、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑18% 28%、ABS塑化劑18% 26%、潤(rùn)滑劑2% 3. 5%、穩(wěn)定劑16% 24%、石蠟6% 8%、增塑劑5% 10%、氯化聚こ烯6% 8%。具體實(shí)施例1，所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為90%、10%。所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農(nóng)作物秸桿粉40%、ABS塑料粉35%、填充劑25%。所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發(fā)泡劑8%、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑24%、ABS塑化劑23%、潤(rùn)滑劑3%、穩(wěn)定劑20%、石蠟7%、增塑劑8%、氯化聚こ烯7%。
具體實(shí)施例2,所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為85%、15%。所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農(nóng)作物秸桿粉35%、ABS塑料粉30%、填充劑35%。所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發(fā)泡劑6%、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑20%、ABS塑化劑26%、潤(rùn)滑劑2%、穩(wěn)定劑24%、石蠟6%、增塑劑10%、氯化聚こ烯6%。具體實(shí)施例3,所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為95%、5%。所述主要組分中各組分的重量百分 比分別為農(nóng)作物秸桿粉40%、ABS塑料粉30%、填充劑30%。所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發(fā)泡劑5%、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑27%、ABS塑化劑20%、潤(rùn)滑劑3%、穩(wěn)定劑23%、石蠟8%、增塑劑6%、氯化聚こ烯8%。項(xiàng)目實(shí)施方案本項(xiàng)目技術(shù)產(chǎn)業(yè)化工藝路線為農(nóng)作物秸桿、廢舊ABS塑料等的粉碎——原材料的處理——秸桿纖維、塑料及添加劑的混合處理——擠出——冷卻定型——牽引——定長(zhǎng)切割——成品(I)原材料的處理。用高分子材料來(lái)改性ABS塑料和秸桿纖維的表面，以提高秸桿纖維與ABS塑料之間的界面親和カ。高填充量秸桿纖維在熔融的ABS塑料中分散效果差，使得熔體流動(dòng)性差，擠出成型加工困難，可加入表面處理劑來(lái)改善流動(dòng)性以利于擠出成型。塑料基體也需要加入各種助劑來(lái)改善其加工性能及其制品的使用性能。(2)加料過(guò)程。秸桿纖維結(jié)構(gòu)蓬松，不易對(duì)擠出機(jī)螺桿喂料，特別是秸桿纖維中含有較多的水分時(shí)常會(huì)出現(xiàn)“架橋”和“抱桿”現(xiàn)象。加料的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致擠出波動(dòng)現(xiàn)象，造成擠出質(zhì)量和產(chǎn)量降低。加料中斷，物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致物料燒焦變色，影響制品的內(nèi)在質(zhì)量和外觀。采用強(qiáng)制加料裝置以及合理輸送方式，以保證擠出的穩(wěn)定。(3)加工過(guò)程中的排氣。秸桿纖維中所帯有的小分子揮發(fā)物質(zhì)和水分極易為制品帶來(lái)缺陷，而前處理又無(wú)法完全清除它們。所以農(nóng)作物秸桿纖維塑料復(fù)合材料擠出機(jī)排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要比普通塑料擠出機(jī)給予更多重視，必要時(shí)可以進(jìn)行多階排氣。在很大程度上，排氣效果越好，擠出制品質(zhì)量也越好。( 4 )螺桿構(gòu)型設(shè)計(jì)。農(nóng)作物秸桿纖維塑料復(fù)合材料擠出過(guò)程中，螺桿的構(gòu)型起著十分重要的作用。合理的螺桿結(jié)構(gòu)能降低螺桿與植物纖維的摩擦，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)募羟泻头稚⒒旌?，使含有大量秸桿纖維的物料體系能很好的均勻塑化。(5)模具設(shè)計(jì)和冷卻定型。除了保證流道設(shè)計(jì)的圓滑過(guò)渡與合理的流量分配，農(nóng)作物秸桿纖維塑料復(fù)合材料由于對(duì)于建壓能力與溫度控制精度有更高的要求。要獲得好的纖維取向和制品質(zhì)量就要確保機(jī)頭有足夠的建壓能力和長(zhǎng)的定型段，甚至在壓縮段和定型段采用雙錐度結(jié)構(gòu)。農(nóng)作物秸桿纖維塑料復(fù)合材料的導(dǎo)熱性差，且其制品多為異型材，冷卻定型較困難，多采用循環(huán)水冷定型。冷卻流道合理設(shè)計(jì)保證高效冷卻。主要社會(huì)效益首先是對(duì)森林資源的保護(hù)。I噸木塑材料可折合木材2. 5立方米，約是I畝土地上速生林I年的最大成材量。目前我國(guó)木材年需求量大約在I億立方米左右，實(shí)際供應(yīng)量?jī)H有6千萬(wàn)立方米，缺ロ高達(dá)4千萬(wàn)立方米。每采用I噸木塑材料，可減少I畝土地的森林砍伐。其次是廢棄物利用。本項(xiàng)目產(chǎn)品是由植物纖維和ABS塑料混配復(fù)合組成的材料。草本纖維如麥草、棉秸、茭白秸桿、麻桿、糠、大豆皮、花生売、棉秸桿、葵花桿、甘蔗渣等，均為廢棄的低價(jià)值自然資源，經(jīng)過(guò)篩選、粉碎、研磨和エ藝處理后，即成為新型植物纖維原料。同時(shí)，我國(guó)毎年廢棄ABS塑料數(shù)量巨大，廢棄塑料在填埋后200多年才能分解完畢，且分解過(guò)程中會(huì)生成有毒物質(zhì)，對(duì)土質(zhì)造成破壞。本項(xiàng)目可以一定程度上緩解“白色污染”問(wèn)題，也可以緩解廢棄農(nóng)作物秸桿焚燒造成的空氣污染問(wèn)題。技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景新型農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料具有植物纖維和高分子材料兩者的諸多優(yōu)點(diǎn)，能 替代木材，可有效地緩解我國(guó)森林資源貧乏、木材供應(yīng)緊缺的矛盾。其應(yīng)用范圍非常廣泛，主要應(yīng)用在建材、汽車エ業(yè)、貨物的包裝運(yùn)輸、倉(cāng)貯業(yè)、裝飾材料及日常生活用具等方面。由于植物纖維的可再生性以及可被多次循環(huán)利用性，本項(xiàng)目產(chǎn)品農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料是ー種極具發(fā)展前途的綠色環(huán)保材料，其生產(chǎn)技術(shù)也被認(rèn)為是ー項(xiàng)有生命力的創(chuàng)新技木。因此具有廣闊的市場(chǎng)前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。
權(quán)利要求
1.農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于主要組分由農(nóng)作物秸桿粉、ABS塑料粉、填充劑組成，另外還添加有添加劑，添加劑包括發(fā)泡劑、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、ABS塑化劑、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑、石蠟、增塑劑、氯化聚こ烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述農(nóng)作物秸桿為茭白秸桿，所述填充劑為碳酸鈣粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述發(fā)泡劑為ADC發(fā)泡劑、所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑的型號(hào)為530，所述ABS塑化劑的型號(hào)為401，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸1801，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅穩(wěn)定劑，所述增塑劑為ニ辛脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述添加劑還包括了大豆油。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為85% 95%、5% 15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為90%、10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農(nóng)作物秸桿粉35% 45%、ABS塑料粉30% 40%、填充劑25% 35%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農(nóng)作物秸桿粉40%、ABS塑料粉35%、填充劑25%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發(fā)泡劑5% 10%、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑18% 28%、ABS塑化劑18% 26%、潤(rùn)滑劑2% 3. 5%、穩(wěn)定劑16% 24%、石蠟6% 8%、增塑劑5% 10%、氯化聚こ烯6% 8% o
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的農(nóng)作物秸桿纖維基復(fù)合材料，其特征在于所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發(fā)泡劑8%、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑24%、ABS塑化劑23%、潤(rùn)滑劑3%、穩(wěn)定劑20%、石蠟7%、增塑劑8%、氯化聚こ烯7%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)作物秸稈纖維基復(fù)合材料，主要組分由農(nóng)作物秸稈粉、ABS塑料粉、填充劑組成，另外還添加有添加劑，添加劑包括發(fā)泡劑、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、ABS塑化劑、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑、石蠟、增塑劑、氯化聚乙烯。本發(fā)明全含量應(yīng)用農(nóng)作物植物纖維與廢舊ABS塑料合成新型農(nóng)作物秸稈纖維塑料復(fù)合材料，改變傳統(tǒng)的應(yīng)用木粉與PVC合成WPC材料做法，降低了成本，在植物纖維和樹脂基體間的相容性差、植物纖維在樹脂基體中均勻分散困難及成型加工時(shí)植物填料易降解變色的關(guān)鍵技術(shù)上取得突破。
文檔編號(hào)C08K5/1515GK102775802SQ20121022193
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者馮軍 申請(qǐng)人:磐安縣豐源工藝品有限公司