一種楊木粉基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種楊木粉基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，屬于新材料及其成型加 工領(lǐng)域，發(fā)明產(chǎn)品可用于代替塑料，木材等。
【背景技術(shù)】
[0003] 目前在包裝、電子電器、家居家裝、汽車(chē)、飛機(jī)、軍工等領(lǐng)域所使用的材料主要以石 油基塑料為主，部分使用原木。但是，塑料具有無(wú)法生物降解，污染環(huán)境等缺點(diǎn)，同時(shí)，石油 資源有限，不具有可持續(xù)發(fā)展性。而大量原木的使用，將會(huì)砍伐大量的森林，破壞生態(tài)環(huán)境。 因此，將植物纖維與部分高分子塑料相結(jié)合，生產(chǎn)出一種較高性能的木塑復(fù)合材料，可以代 替木材和塑料，緩減資源短缺、生態(tài)破壞和環(huán)境污染問(wèn)題。但是，由于植物纖維與塑料之間 的結(jié)合性差，木塑產(chǎn)品的成型加工困難，從而導(dǎo)致現(xiàn)有市場(chǎng)上的木塑產(chǎn)品具有強(qiáng)度低、性 脆、比重大、植物纖維含量低等缺陷。本發(fā)明以生長(zhǎng)周期短的楊木粉為主要原材料，通過(guò)化 學(xué)和物理相結(jié)合，設(shè)計(jì)合理的配方，生產(chǎn)出一種具有高強(qiáng)度、低密度、低成本的生物質(zhì)復(fù)合 材料，可代替塑料和木材等。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有木塑復(fù)合材料具有強(qiáng)度低、性脆、植物纖維含量低、成 本高等缺點(diǎn)，充分利用楊木纖維生長(zhǎng)周期短、纖維結(jié)構(gòu)疏松、彈性好，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)前 期初步酯化處理，然后與聚苯乙烯（PS)混合，配合其他添加劑、采用合適的工藝步驟和參 數(shù)，以螺桿擠出造粒得到一種高性能、高剛性、低密度、成本低廉的生物質(zhì)復(fù)合材料，該材料 可使用注塑、擠出、模壓、機(jī)加工等方法成型各種制品，廣泛應(yīng)用于包裝、電子、通訊、家具、 裝飾、汽車(chē)、飛機(jī)、軍工等領(lǐng)域，代替塑料和原木等材料，具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
[0006] 本發(fā)明的復(fù)合材料，主要組成為：楊木粉，乙酸，乙醇，氯化鈉，聚苯乙烯（PS)，聚 乙烯醇，硅烷偶聯(lián)劑（KH550)，甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物(沃蘭)，松香樹(shù)脂，甘油 各組分比例及制備步驟： (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）含水率少于等于5%、粒徑在20~80目（優(yōu)選40目）的楊木粉， 5~10份(優(yōu)選8份)無(wú)水乙酸，5~10份(優(yōu)選8份)濃度為95%以上的乙醇，3~5份(優(yōu)選4份） 氯化鈉，200~400份(優(yōu)選300份）水，共混均勻后，放入反應(yīng)釜中，50~70°C(優(yōu)選60°C)，常 壓下靜置36~72小時(shí)(優(yōu)選48小時(shí))，然后取出干燥，使其含水率在5~10% (優(yōu)選7%)，待用 (2) 取步驟（1)所得纖維60~80份(優(yōu)選70份)，聚苯乙烯20~40份(優(yōu)選30份)，聚乙 烯醇5~10份(優(yōu)選7份)，硅烷偶聯(lián)劑（KH550) 2~5份(優(yōu)選3份），甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合 物1~2份(優(yōu)選1. 5份)，松香樹(shù)脂3~8份(優(yōu)選5份)，甘油3~5份(優(yōu)選4份)，在高混機(jī)中 共混10~30分鐘(優(yōu)選20分鐘)，待用。
[0007] (3)將混合好的物料，通過(guò)螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為170~210°C(優(yōu) 選 190°C)，機(jī)頭壓力 2~5MPa(優(yōu)選 3MPa)，螺桿轉(zhuǎn)速 70~90r/min(優(yōu)選 80r/min)。
[0008] 本發(fā)明首先對(duì)楊木粉進(jìn)行處理，充分利用楊木粉的特點(diǎn)，然后在偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、 接枝劑等添加劑的協(xié)同作用下，與PS共混，利用螺桿擠出方式，在合適的壓力、溫度和速 度下，高效、連續(xù)擠出造粒，得到一種高性能的生物質(zhì)復(fù)合材料，該發(fā)明材料可通過(guò)擠出、注 塑、模壓、機(jī)加工等方式成型各種制品，廣泛應(yīng)用于包裝、電子電器、家具裝飾、建筑、交通工 具、以及軍工等領(lǐng)域，代替塑料或木材，具有非常高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010] 實(shí)施例1 : (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）含水率少于等于5%、粒徑在20目的楊木粉，5份無(wú)水乙酸，5 份濃度為95%以上的乙醇，3份氯化鈉，200份水，共混均勻后，放入反應(yīng)釜中，50°C，常壓下 靜置36小時(shí)，然后取出干燥，使其含水率在5%，待用 (2) 取步驟（1)所得纖維60份，聚苯乙烯40份，聚乙烯醇5份，硅烷偶聯(lián)劑（KH550) 2 份，甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物1份，松香樹(shù)脂3份，甘油3份，在高混機(jī)中共混10分鐘，待 用。
[0011](3)將混合好的物料，通過(guò)螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為190°C，機(jī)頭壓力 3MPa，螺桿轉(zhuǎn)速 80r/min。
[0012] 表 1 實(shí)施例2 :
(1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）含水率少于等于5%、粒徑在40目的楊木粉，8份無(wú)水乙酸，8 份濃度為95%以上的乙醇，4份氯化鈉，300份水，共混均勻后，放入反應(yīng)釜中，60°C，常壓下 靜置48小時(shí)，然后取出干燥，使其含水率在7%，待用 (2) 取步驟（1)所得纖維70份，聚苯乙烯30份，聚乙烯醇7份，硅烷偶聯(lián)劑（KH550) 3 份，甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物1. 5份，松香樹(shù)脂5份，甘油4份，在高混機(jī)中共混20分鐘， 待用。
[0013](3)將混合好的物料，通過(guò)螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為190°C，機(jī)頭壓力 3MPa，螺桿轉(zhuǎn)速 80r/min。
[0014] 09.
實(shí)施例3 : (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）含水率少于等于5%、粒徑在80目的楊木粉，10份無(wú)水乙酸， 10份濃度為95%以上的乙醇，5份氯化鈉，400份水，共混均勻后，放入反應(yīng)釜中，70°C，常壓 下靜置72小時(shí)，然后取出干燥，使其含水率在10%，待用 (2) 取步驟（1)所得纖維80份，聚苯乙烯20份，聚乙烯醇10份，硅烷偶聯(lián)劑（KH550)5 份，甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物2份，松香樹(shù)脂8份，甘油5份，在高混機(jī)中共混30分鐘，待 用。
[0015] (3)將混合好的物料，通過(guò)螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為190°C，機(jī)頭壓力 3MPa，螺桿轉(zhuǎn)速 80r/min。
[0016] 表 3
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種楊木粉基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于：本發(fā)明的復(fù)合材料，由 楊木粉，乙酸，乙醇，氯化鈉，聚苯乙烯（PS)，聚乙烯醇，硅烷偶聯(lián)劑（KH550)，甲基丙烯酸 氯化鉻絡(luò)合物(沃蘭)，松香樹(shù)脂，甘油構(gòu)成。2. 如權(quán)利要求1所述的一種楊木粉基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于：復(fù) 合材料包括以下組分及制備步驟： (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）含水率少于等于5%、粒徑在20~80目的楊木粉，5~10份無(wú)水 乙酸，5~10份濃度為95%以上的乙醇，3~5份氯化鈉，200~400份水，共混均勻后，放入反應(yīng) 釜中，50~70°C，常壓下靜置36~72小時(shí)，然后取出干燥，使其含水率在5~10%，待用； (2) 取步驟（1)所得纖維60~80份，聚苯乙烯20~40份，聚乙烯醇5~10份，硅烷偶聯(lián)劑 (KH550) 2~5份，甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物1~2份，松香樹(shù)脂3~8份，甘油3~5份，在高混機(jī) 中共混10~30分鐘，待用； (3) 將混合好的物料，通過(guò)螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為170~210°C，機(jī)頭壓 力 2~5MPa，螺桿轉(zhuǎn)速 7〇~9〇r/min。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種楊木粉基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法。充分利用楊木纖維生長(zhǎng)周期短、纖維結(jié)構(gòu)疏松、彈性好，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)前期初步酯化處理，然后與聚苯乙烯（PS）混合，配合其他添加劑、采用合適的工藝步驟和參數(shù)，以螺桿擠出造粒得到一種高性能、高剛性、低密度、成本低廉的生物質(zhì)復(fù)合材料，該材料可使用注塑、擠出、模壓、機(jī)加工等方法成型各種制品，廣泛應(yīng)用于包裝、電子、通訊、家具、裝飾、汽車(chē)、飛機(jī)、軍工等領(lǐng)域，代替塑料和原木等材料，具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類(lèi)】C08K5/098, C08L93/04, C08L25/06, C08K5/053, C08L97/02, C08L29/04, C08K5/544
【公開(kāi)號(hào)】CN105348840
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510919496
【發(fā)明人】曾廣勝
【申請(qǐng)人】湖南工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年12月14日