專利名稱：一種聚氯乙烯／改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
堅(jiān)果又稱干果、殼果，這類果實(shí)都有堅(jiān)硬的果殼包圍，堅(jiān)果殼具有質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性良好、強(qiáng)度大和耐磨性好等特點(diǎn)。一般將堅(jiān)果類食物分成兩個(gè)亞類一類是樹(shù)堅(jiān)果，包括核桃、杏仁、榛子、腰果、松子、板栗、白果(銀杏)、開(kāi)心果、夏威夷果等經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種；另一類
是種子，包括花生、葵花子、南瓜子、西瓜子等。杏仁、榛子、核桃和腰果并稱為世界四大堅(jiān)果，產(chǎn)量位于世界前列。以核桃殼為例，我國(guó)核桃資源豐富，僅云南核桃產(chǎn)量已突破14萬(wàn)噸，占世界的15%，占全國(guó)的30%，居全國(guó)首位，按取仁率55%計(jì)算，至少產(chǎn)生核桃殼約6萬(wàn)噸，大量集中的核桃殼被丟棄或焚燒，造成資源的極大浪費(fèi)。因此，加強(qiáng)對(duì)堅(jiān)果殼資源的有效利用，避免資源的浪費(fèi)，變廢為寶，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。聚氯乙烯(PVC)是一種產(chǎn)量大、綜合性能優(yōu)良的通用樹(shù)脂，具有良好的物理、力學(xué)、化學(xué)和電氣性能以及阻燃性、透明性、耐化學(xué)藥品性等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)家大力推廣和使用化學(xué)建材，PVC制品中硬制品的比例不斷提高，尤其是管材、板材、型材等需求增長(zhǎng)迅速。為提高PVC制品的剛度、耐熱性等性能，目前國(guó)內(nèi)外研究主要在以PP、PE等為基體的木質(zhì)纖維或蒙脫石等復(fù)合材料上，而對(duì)PVC/堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料的報(bào)道很少見(jiàn)。在日本，核桃殼除作為研磨材料利用外，也有利用核桃殼開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的公司，如東洋橡膠工業(yè)公司就將這種核桃殼粉末添加在汽車輪胎內(nèi)生產(chǎn)出一種極耐磨的新輪胎。在國(guó)內(nèi)，一般是將核桃殼用來(lái)制作活性炭。為了改善聚氯乙烯的生態(tài)性能和降低成本，俞來(lái)明等(核桃殼顆粒填充聚氯乙烯基復(fù)合材料的隔聲性能[J].浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008， 25(5):497-501.)以核桃殼顆粒為填充料，聚氯乙烯為基體，用常壓澆注方法，制取了核桃殼顆粒含量不同的聚氯乙烯基復(fù)合材料，試驗(yàn)結(jié)果表明核桃殼顆粒作為聚氯乙烯的填充材料，不但可以節(jié)約成本，而且適當(dāng)含量的核桃殼顆粒的存在，可以改善材料的隔聲作用。但如何提高堅(jiān)果殼粉在塑料基體中配比的用量，如何使堅(jiān)果殼粉與塑料基體的相容性很好，而且如何充分利用堅(jiān)果殼強(qiáng)度大和耐磨性好等特性，使復(fù)合材料的增強(qiáng)和增韌等力學(xué)性能較理想，這些技術(shù)難題目前還尚未取得實(shí)質(zhì)性的突破。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能大量填充改性堅(jiān)果殼粉，填充度較高，與塑料相容性好，而且增強(qiáng)和增韌等力學(xué)性能較好的聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明所述的聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，由下述重量份配比的原料制成聚合度為1000-3000的聚氯乙烯100份，堅(jiān)果殼粉80 250份，表面改性劑2-7份，高分子改性劑6 10份，熱穩(wěn)定劑4 8份,潤(rùn)滑劑3 6份。本發(fā)明所使用的堅(jiān)果殼粉為為核桃殼粉、榛子殼粉或腰果殼粉中的一種。本發(fā)明所使用的表面改性劑選自鋯鋁酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、非離子型表面活性劑、雙(2 —羥乙基)甲基牛脂基季銨鹽中的一種或其混合物。本發(fā)明所使用的高分子改性劑選自聚丙烯酸酯(ACR)和氯化聚乙烯(CPE)
本發(fā)明所使用的熱穩(wěn)定劑選自二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二堿式亞磷酸
鉛、硬脂酸鉛中的一種或其混合物。本發(fā)明所使用的潤(rùn)滑劑選自聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸、石蠟中的一種或其混合物。
本發(fā)明所述聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟
(O原料預(yù)處理將堅(jiān)果殼粉碎成220 320目的細(xì)粉后，在100 110°C預(yù)熱干燥
2.5-3. 5小時(shí)，干燥至水份< O. 3% ;將表面改性劑用70 80°C石油醚稀釋配制成10 14wt%的溶液；
(2)堅(jiān)果殼粉改性在高速混合機(jī)內(nèi)，將經(jīng)步驟(I)處理后表面改性劑溶液加入到堅(jiān)果殼粉中，高速攪拌處理15 30分鐘，制得改性堅(jiān)果殼粉；
(4))捏合、制料按上述重量份比將聚氯乙烯、高分子改性劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑和改性堅(jiān)果殼粉在高速捏合機(jī)中捏合，到溫度80 90°C后出料，然后在雙輥開(kāi)煉機(jī)上于130 150°C下熔融共混20 40min后下片。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)采用表面改性劑對(duì)堅(jiān)果殼粉的表面和邊緣進(jìn)行偶聯(lián)改性，使有機(jī)基團(tuán)覆蓋于堅(jiān)果殼粉表面，改變其表面性能，而且形成一定厚度的過(guò)渡層，使堅(jiān)果殼粉與聚合度為1000-3000的聚氯乙烯樹(shù)脂界面間產(chǎn)生很好的相容性，最終實(shí)現(xiàn)堅(jiān)果殼粉均勻分散在聚氯乙烯樹(shù)脂中，很好地解決了堅(jiān)果殼粉與聚氯乙烯樹(shù)脂的相容性及原料表面處理等技術(shù)難題，提高了堅(jiān)果殼粉在聚氯乙烯樹(shù)脂中的填充度，使堅(jiān)果殼粉在塑料基體中的配比可達(dá)到80 250%，能顯著降低復(fù)合材料的重量和生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了核桃、杏仁、榛子、腰果、松子、板栗等堅(jiān)果殼原料的綜合利用，解決了農(nóng)業(yè)廢棄物的處理問(wèn)題，提高了農(nóng)產(chǎn)品的附加值，而且本發(fā)明制作的復(fù)合材料還可回收利用，是極好的環(huán)保材料；此外，由于加入了高分子改性劑和穩(wěn)定劑后，提高了材料的抗沖擊性能和穩(wěn)定性，增強(qiáng)和增韌的力學(xué)效果較理想。
本發(fā)明根據(jù)不同要求，可以通過(guò)調(diào)整配方(如堅(jiān)果殼粉的含量、堅(jiān)果殼粉表面改性劑的種類與用量、堅(jiān)果殼粉與高分子改性劑的比例等)而得到一系列具有不同韌性的復(fù)合材料，并且制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例I
一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，由表I聚氯乙烯/堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料配方(重量份)中的原料制成，其制備方法包括以下步驟(O原料預(yù)處理將核桃殼用農(nóng)用粉碎機(jī)磨成碎沫，再用高速轉(zhuǎn)子磨粉機(jī)磨成220目的細(xì)粉，按表I配方取規(guī)定重量份的核桃殼粉和表面改性劑，將核桃殼粉經(jīng)100°C預(yù)熱干燥2. 5小時(shí)，干燥至水份含量< O. 3%，將表面改性劑用70°C石油醚稀釋配制成IOwt^的溶液；
(2)堅(jiān)果殼粉改性在高速混合機(jī)內(nèi)，將表面改性劑稀釋液加入到核桃殼粉中，高速攪拌處理15分鐘，制得改性核桃殼粉；
(3)捏合、制料按表I配方將規(guī)定重量份的各種原料和制得的改性核桃殼粉在高速捏合機(jī)中捏合，到溫度80°C后出料，然后在雙輥開(kāi)煉機(jī)上于130°C下熔融共混20min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)施例2
一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，由表I聚氯乙烯/堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料配方(重量份)中的原料制成，其制備方法包括以下步驟
(1)原料預(yù)處理將核桃殼用農(nóng)用粉碎機(jī)磨成碎沫后，再用高速轉(zhuǎn)子磨粉機(jī)磨成260目的細(xì)粉，按表I配方取規(guī)定重量份的核桃殼粉和表面改性劑，將核桃殼粉經(jīng)iio°c預(yù)熱干燥
3.5小時(shí)，干燥至水份含量< O. 3%，將表面改性劑用80°C石油醚將表面改性劑稀釋配制成14wt%的溶液；
(2)堅(jiān)果殼粉改性在高速混合機(jī)內(nèi)，將表面改性劑稀釋液加入到核桃殼粉中，高速攪拌處理30分鐘，制得改性核桃殼粉；
(3)捏合、制料按表I配方將規(guī)定重量份的各種原料和制得的改性核桃殼粉在高速捏合機(jī)中進(jìn)行捏合，到溫度90°C后出料，然后在雙輥開(kāi)煉機(jī)上于150°C下熔融共混40min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)施例3
一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，由表I聚氯乙烯/堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料配方(重量份)中的原料制成，其制備方法包括以下步驟
(1)原料預(yù)處理將核桃殼用農(nóng)用粉碎機(jī)磨成碎沫后，再用高速轉(zhuǎn)子磨粉機(jī)磨成320目的細(xì)粉，按表I配方取規(guī)定重量份的核桃殼粉和表面改性劑，將核桃殼粉經(jīng)100°C預(yù)熱干燥3小時(shí)，干燥至水份含量< O. 3%，將表面改性劑用80°C石油醚稀釋配制成12wt%的溶液；
(2)堅(jiān)果殼粉改性在高速混合機(jī)內(nèi)，將表面改性劑稀釋液加入到核桃殼粉中，高速攪拌處理20分鐘，制得改性核桃殼粉；
(3)捏合、制料按表I配方將規(guī)定重量份的各種原料和制得的改性核桃殼粉在高速捏合機(jī)中進(jìn)行捏合，到溫度90°C后出料，然后在雙輥開(kāi)煉機(jī)上于140°C下熔融共混30min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)施例4
一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，由表I聚氯乙烯/堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料配方(重量份)中的原料制成，其制備方法包括以下步驟
(O原料預(yù)處理將核桃殼粉用農(nóng)用粉碎機(jī)磨成碎沫后，再用高速轉(zhuǎn)子磨粉機(jī)磨成300目的細(xì)粉，按表I配方取規(guī)定重量份的核桃殼粉和表面改性劑，將核桃殼粉經(jīng)100°C預(yù)熱干燥3小時(shí)，將表面改性劑用80°C石油醚稀釋配制成IOwt^的溶液；
(2)堅(jiān)果殼粉改性在高速混合機(jī)內(nèi)，將表面改性劑稀釋液加入到核桃殼粉中，高速攪拌處理30分鐘，制得改性核桃殼粉；
(3)捏合、制料按表I配方將規(guī)定重量份各種物料和制得的改性核桃殼粉在高速捏合機(jī)中進(jìn)行混合，到溫度85°C后出料，然后在雙輥開(kāi)煉機(jī)上于130°C下熔融共混30min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)施例5
本實(shí)施例中選用的堅(jiān)果殼粉為榛子殼粉，其余同實(shí)施例I。實(shí)施例6
本實(shí)施例中選用的堅(jiān)果殼粉為榛子殼粉，其余同實(shí)施例2。實(shí)施例7
本實(shí)施例中選用的堅(jiān)果殼粉為榛子殼粉，其余同實(shí)施例3。實(shí)施例8
本實(shí)施例中選用的堅(jiān)果殼粉為腰果殼粉，其余同實(shí)施例I。實(shí)施例9
本實(shí)施例中選用的堅(jiān)果殼粉為腰果殼粉，其余同實(shí)施例2。實(shí)施例10
本實(shí)施例中選用的堅(jiān)果殼粉為腰果殼粉，其余同實(shí)施例3。表I :聚氯乙烯/堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料的配方(重量份)
權(quán)利要求
1.一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，其特征在于，它是由下述重量份配比的原料制成聚合度為1000-3000的聚氯乙烯100份，堅(jiān)果殼粉80 250份，表面改性劑2_7份，高分子改性劑6 10份，熱穩(wěn)定劑4 8份,潤(rùn)滑劑3 6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，其特征在于，所述的堅(jiān)果殼粉為核桃殼粉、榛子殼粉或腰果殼粉中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，其特征在于，所述的表面改性劑選自鋯鋁酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、非離子型表面活性劑、雙(2 —羥乙基)甲基牛脂基季銨鹽中的一種或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，其特征在于，所述的高分子改性劑選自聚丙烯酸酯(ACR)和氯化聚乙烯(CPE)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，其特征在于，所述的熱穩(wěn)定劑選自二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二堿式亞磷酸鉛、硬脂酸鉛中的一種或其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料，其特征在于，所述的潤(rùn)滑劑選自聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸、石蠟中的一種或其混合物。
7.—種權(quán)利要求I所述的一種聚氯乙烯/改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)原料預(yù)處理將堅(jiān)果殼粉碎成220 320目的細(xì)粉后，經(jīng)100 110°C預(yù)熱干燥.2.5-3. 5小時(shí)，干燥至水份< 0. 3%，將表面改性劑用70 80°C石油醚稀釋配制成10 14wt%的溶液； (2)堅(jiān)果殼粉改性在高速混合機(jī)內(nèi)，將經(jīng)步驟(I)處理后的表面改性劑溶液加入到堅(jiān)果殼粉中，高速攪拌處理15 30分鐘，制得改性堅(jiān)果殼粉； (3)捏合、制料按上述重量份比將聚氯乙烯、高分子改性劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑和制得的改性堅(jiān)果殼粉在高速捏合機(jī)中捏合，到溫度80 90°C后出料，然后在雙輥開(kāi)煉機(jī)上于.130 150°C下熔融共混20 40min后下片。
全文摘要
一種聚氯乙烯／改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料及其制備方法屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚氯乙烯／改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明是由下述重量份配比的原料制成:聚合度為1000-3000的聚氯乙烯100份，堅(jiān)果殼粉80～250份，表面改性劑2-7份，高分子改性劑6～10份，熱穩(wěn)定劑4～8份，潤(rùn)滑劑3～6份；一種聚氯乙烯／改性堅(jiān)果殼粉復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟(1)原料預(yù)處理；(2)堅(jiān)果殼粉改性；(3)捏合、制料。本發(fā)明能大量填充改性堅(jiān)果殼粉，填充度較高，與塑料相容性好，而且增強(qiáng)和增韌等力學(xué)性能較好。
文檔編號(hào)C08L97/02GK102796332SQ20121030942
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者施如貴 申請(qǐng)人:云南鑫乾礦業(yè)有限公司