專利名稱：一種筍殼纖維/pe可降解復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種木塑復合材料及其制備方法，具體地說是一種筍殼纖維/PE可降解復合材料及其制備方法。
背景技術：
近年來，隨著能源、資源日益枯竭，生態(tài)環(huán)境惡化等問題的加劇，涌現(xiàn)出許多新型材料，木塑復合材料就是其中一種有廣泛發(fā)展和應用前景的新型復合材料。這主要表現(xiàn)在木塑復合材料兼具木材和塑料的雙重特性。一方面，它具有類似木材的加工性，可鋸、可釘、 可粘結；表面易于裝飾，可噴涂、油漆、覆膜等各種處理；可生物降解，為處理塑料垃圾，減少白色污染提供了切實可行的辦法，對保護環(huán)境有利。另一方面，木塑復合材料防蟲、防腐， 耐酸堿、耐老化、耐紫外光；吸水性小，吸濕膨脹率也較低，不易變形；機械性能好，具有堅硬、耐磨、強韌、持久的優(yōu)點；產品可回收再利用，有利于環(huán)保。此外，各種添加劑的應用又賦予木塑復合材料許多特殊的性能，從而進一步拓寬了木塑復合材料的應用范圍。目前，國內木塑復合材料最常用的木質原料是木材，但是，由于全球森林資源日漸枯竭，各國環(huán)境保護的意識不斷高漲，要求限伐、禁伐森林的法令不斷頒布，要求盡量減少木材的采伐量，推進尋找木材的替代品。在我國和歐洲，大部分工廠都使用了花生殼、稻殼、 甘蔗渣、秸稈等農作物植物纖維原料替代木材與ΡΕ、PP、PVC進行復合，其中已經實現(xiàn)工業(yè)化應用的有稻草、稻殼、麥稈等。但筍殼纖維/PE可降解復合材料的研究和專利尚未見相關報道。我國是世界上最主要的產竹國，無論是竹子的種類、種植面積、蓄積量及竹材、竹筍的產量都雄居世界首位。我國年產鮮筍150多萬t，出筍率50%，每年有70萬t左右鮮筍殼被丟棄。加工竹筍后剩余的鮮嫩筍殼是個尚未開發(fā)的重要資源，且鮮筍上市時正值雨季，大量堆積，鮮筍殼很快腐爛，造成環(huán)境污染。筍殼纖維/PE可降解復合材料的開發(fā)應用可變廢為寶，有利于竹產業(yè)資源綜合利用和循環(huán)經濟的發(fā)展，對提高農產品的附加值、環(huán)境保護具有重要意義，市場前景非常廣闊。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在綜合利用筍殼纖維，所要解決的技術問題是以筍殼纖維替代木纖維與熱塑性塑料PE加工可降解復合材料。本發(fā)明提出的筍殼纖維/PE可降解復合材料，包括以下重量份各組分
PE40-80份筍殼纖維
20-60份
無機填料
10-30份
硅烷偶聯(lián)劑
1~8份
相容劑
10-20 份
潤滑劑
5~10 份。本可降解復合材料中還可根據用途需要，比如抗氧化、抗紫外線、阻燃、遮光等需要添加相應的功能助劑，添加量1 10份。所述筍殼纖維其顆粒的平均粒徑至少為20目，含水量< 2%。 所述無機填料選自CaC03、Ca (HCO3) 2或滑石粉等，粒徑小于0. 01 μ m。所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH-550、KH-560、KH-570、KH-602 或 KH-792 等。所述樹脂相容劑選自乙烯丙烯酸酯共聚物或/和聚丙烯酸或/和聚丙烯酸酯或/ 和馬來酸酐改性聚丙烯或/和酚醛樹脂或/和氯化聚乙烯等。所述潤滑劑選自二甲基硅油、聚脂蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、石蠟或硬脂酸及其鹽類等。所述功能助劑選自抗氧劑或/和增塑劑或/和紫外線穩(wěn)定劑或/和著色劑或/和防菌劑或/和分散劑或/和發(fā)泡劑或/和阻燃劑等。所述的可降解復合材料制備方法包括筍殼纖維預處理和混煉。所述的筍殼纖維預處理是指筍殼粉與配比量的硅烷偶聯(lián)劑物理混合。具體地說是于90-110°C條件下混合均勻。所述的混煉是指配比量的PE、預處理筍殼纖維、無機填料、相容劑、潤滑劑和功能助劑先在高速捏合機進行分散，然后經雙輥混煉機混煉或擠出機擠出。所述的高速捏合機轉速800 1200rpm，溫度50 80°C，時間5 20min。所述的雙輥混煉機混煉時間15 25min，溫度150 180°C。所述的擠出機機筒溫度為150 180°C，模頭溫度為160 200°C，排氣真空負壓為-0. 04Mpa -0. IMpa。本發(fā)明制備的筍殼纖維/PE可降解復合材料，綜合性能優(yōu)良，性價比高，具有較強的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應用前景。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在1.既減少了木材的使用又解決了鮮筍殼的環(huán)境污染問題，有利于竹產業(yè)資源綜合利用，提高了農產品的附加值。2.生產工藝簡單潔凈，產品綜合性能優(yōu)良，成本低廉。3.可生物降解，為處理塑料垃圾，減少白色污染提供了切實可行的辦法，對保護環(huán)
境有利。
具體實施例方式以下非限定實施例敘述如下實施例1 30份筍殼粉(平均粒徑40目，含水量低于2% )和1. 0份硅烷偶聯(lián)劑KH-550在100°C混合5min，對筍殼粉進行改性處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地分布在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、70份PE、10份聚丙烯酸酯、5份二甲基硅油、10份滑石粉及功能助劑在高速捏合機進行分散，轉速lOOOrpm，溫度60°C，時間lOmin，制成預混料。上述預混料經雙螺桿擠出機造粒并通過模具擠出成型，擠出機螺桿轉速為 200rpm，料筒溫度為170°C，模具溫度為160°C，排氣真空負壓為-0. 08Mpa，得到筍殼纖維/ PE可降解復合材料。 上述復合材料在平板硫化機上壓片、制樣，進行力學性能測試和降解性能測試。硫化機溫度控制在180°C，壓力為lOMPa，時間20min。測試標準及結果如表1所示。以下實施例中壓片、制樣相同。實施例2 30份筍殼粉(平均粒徑50目，含水量低于2% )和1. O份硅烷偶聯(lián)劑KH-560在 100°C混合5min，對筍殼粉進行改性處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地分布在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、70份PE、15份馬來酸酐改性聚丙烯、6份聚乙烯蠟、15份滑石粉及功能助劑在高速捏合機進行分散，轉速800rpm，溫度55°C，時間15min，制成預混料。上述預混料經雙螺桿擠出機造粒并通過模具擠出成型，擠出機螺桿轉速為 180rpm，料筒溫度為180°C，模具溫度為170°C，排氣真空負壓為-0. 05Mpa，得到筍殼纖維/ PE可降解復合材料，壓片、制樣，然后進行力學性能測試和降解性能測試，測試標準及結果如表1所示。實施例3 30份筍殼粉(平均粒徑60目，含水量低于2% )和1. O份硅烷偶聯(lián)劑KH-570在 100°C混合5min，對筍殼粉進行改性處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地分布在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、70份PE、18份氯化聚乙烯、8份石蠟、18份碳酸鈣及功能助劑在高速捏合機進行分散，轉速1200rpm，溫度60°C，時間8min，制成預混料。上述預混料經雙螺桿擠出機造粒并通過模具擠出成型，擠出機螺桿轉速為 190rpm，料筒溫度為150°C，模具溫度為180°C，排氣真空負壓為-0. 06Mpa，得到筍殼纖維/ PE可降解復合材料，壓片、制樣，然后進行力學性能測試和降解性能測試，測試標準及結果如表1所示。實施例4 30份筍殼粉(平均粒徑70目，含水量低于2% )和2. O份硅烷偶聯(lián)劑KH-570在 100°C混合5min，對筍殼粉進行改性處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地分布在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、70份PE、20份聚丙烯酸酯、6份石蠟、20份Ca (HCO3) 2及功能助劑在高速捏合機進行分散，轉速lOOOrpm，溫度50°C，時間20min，制成預混料。上述預混料經雙螺桿擠出機造粒并通過模具擠出成型，擠出機螺桿轉速為 200rpm，料筒溫度為180°C，模具溫度為170°C，排氣真空負壓為-0. 04Mpa，得到筍殼纖維/ PE可降解復合材料，壓片、制樣，然后進行力學性能測試和降解性能測試，測試標準及結果如表1所示。實施例5 30份筍殼粉(平均粒徑80目，含水量低于2% )和4. O份硅烷偶聯(lián)劑KH-570在 100°C混合5min，對筍殼粉進行改性處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地分布在筍殼粉表面。
將上述筍殼纖維、70份PE、18份聚丙烯酸、5份聚脂蠟、25份滑石粉及功能助劑在高速捏合機進行分散，轉速1200rpm，溫度60°C，時間8min，制成預混料。上述預混料經雙螺桿擠出機造粒并通過模具擠出成型，擠出機螺桿轉速為 190rpm，料筒溫度為170°C，模具溫度為160°C，排氣真空負壓為-0. 08Mpa，得到筍殼纖維/ PE可降解復合材料，壓片、制樣，然后進行力學性能測試和降解性能測試，測試標準及結果如表1所示。實施例6 30份筍殼粉(平均粒徑90目，含水量低于2% )和6. 0份硅烷偶聯(lián)劑KH-570在 100°C混合5min，對筍殼粉進行改性處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地分布在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、70份PE、20份聚丙烯酸酯、8份石蠟、20份滑石粉及功能助劑在高速捏合機進行分散，轉速800rpm，溫度70°C，時間15min，制成預混料。上述預混料經雙螺桿擠出機造粒并通過模具擠出成型，擠出機螺桿轉速為 180rpm，料筒溫度為180°C，模具溫度為170°C，排氣真空負壓為-0. 05Mpa，得到筍殼纖維/ PE可降解復合材料，壓片、制樣，然后進行力學性能測試和降解性能測試，測試標準及結果如表1所示。實施例7 40份筍殼粉(平均粒徑30目，含水量低于2% )和2. O份硅烷偶聯(lián)劑KH-560在 100°C混合5min，對筍殼粉進行改性處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地分布在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、60份PE、10份氯化聚乙烯、6份二甲基硅油、15份CaCO3及功能助劑在高速捏合機進行分散，轉速lOOOrpm，溫度60°C，時間lOmin，制成預混料。上述預混料經雙螺桿擠出機造粒并通過模具擠出成型，擠出機螺桿轉速為 190rpm，料筒溫度為175°C，模具溫度為180°C，排氣真空負壓為-0. 07Mpa，得到筍殼纖維/ PE可降解復合材料，壓片、制樣，然后進行力學性能測試和降解性能測試，測試標準及結果如表1所示。實施例8 50份筍殼粉(平均粒徑20目，含水量低于2% )和2. O份硅烷偶聯(lián)劑KH-570在 100°C混合5min，對筍殼粉進行改性處理，使硅烷偶聯(lián)劑充分均勻地分布在筍殼粉表面。將上述筍殼纖維、50份PE、15份乙烯丙烯酸共聚物、8份石蠟、20份滑石粉及功能助劑在高速捏合機進行分散，轉速1200rpm，溫度55°C，時間15min，制成預混料。上述預混料經雙螺桿擠出機造粒并通過模具擠出成型，擠出機螺桿轉速為 200rpm,料筒溫度為150°C，模具溫度為170°C，排氣真空負壓為_0. IMpa,得到筍殼纖維/PE 可降解復合材料，壓片、制樣，然后進行力學性能測試和降解性能測試，測試標準及結果如表1所示。表1樣品的測試標準與機械性能測試結果
權利要求
1. 一種筍殼纖維/PE可降解復合材料，其特征在于包括以下重量份各組分PE40-80份筍殼纖維20-60份無機填料10-30份硅烷偶聯(lián)劑1~8份相容劑10-20 份潤滑劑5~10 份。
2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于可降解復合材料中含功能助劑1 10份。
3.根據權利要求1或2所述的復合材料，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< 2%。
4.根據權利要求1或2所述的復合材料，其特征在于所述的無機填料選自CaC03、 Ca (HCO3) 2或滑石粉，粒徑小于0. 01 μ m。
5.根據權利要求1或2所述的復合材料，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH-550、 KH-560、KH-570、KH-602 或 KH-792。
6.根據權利要求1或2所述的復合材料，其特征在于所述樹脂相容劑選自乙烯丙烯酸酯共聚物或/和聚丙烯酸或/和聚丙烯酸酯或/和馬來酸酐改性聚丙烯或/和酚醛樹脂或/和氯化聚乙烯。
7.根據權利要求1或2所述的復合材料，其特征在于所述潤滑劑選自二甲基硅油、聚脂蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、石蠟或硬脂酸及其鹽類。
8.根據權利要求2所述的復合材料，其特征在于所述功能助劑選自抗氧劑或/和增塑劑或/和紫外線穩(wěn)定劑或/和著色劑或/和防菌劑或/和分散劑或/和發(fā)泡劑或/和阻燃劑。
9.如權利要求1所述的筍殼纖維/PE可降解復合材料的制備方法，包括筍殼纖維預處理和混煉，其特征在于所述的筍殼纖維預處理是指筍殼粉與配比量的硅烷偶聯(lián)劑于 90-110°C條件下混合均勻，所述的混煉是指配比量的PE、預處理的筍殼纖維、無機填料、 相容劑、潤滑劑和功能助劑先在高速捏合機在轉速800 1200rpm、溫度50 80°C條件下分散5 20min，然后經雙輥混煉機于150 180°C下混煉15 25min，或者經雙螺桿擠出機擠出，擠出機機筒溫度為150 180°C，模頭溫度為160 200°C，排氣真空負壓為-0. 04Mpa -0. IMpa。
全文摘要
一種筍殼纖維/PE可降解復合材料，包括以下重量份的各組分PE40～80份、筍殼纖維20～60份、無機填料10～30份、硅烷偶聯(lián)劑1～8份、相容劑10～20份、潤滑劑5～10份、功能助劑1～10份。按以上配比量先在高速捏合機進行分散，然后經雙輥混煉機混煉或雙螺桿擠出機擠出，即得所述筍殼纖維/PE可降解復合材料。
文檔編號B29C47/92GK102276896SQ20111017187
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者王華林, 王繼植, 翟林峰, 褚紅亮 申請人:合肥工業(yè)大學