CN102863809A - 一种塑木型材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料，具体涉及一种塑木型材及利用农作物秸秆与废旧塑料制备该型材的方法。本发明的塑木型材，由含以下质量百分比组分的原料制得：废旧塑料20％～36％、农作物秸秆25％～70％、阻燃剂5％～44％、增容剂1％～10％、润滑剂0.1％～3％、增塑剂0.5％～3％、抗氧剂0.01％～1％、着色剂0.5％～3％。本发明的塑木型材性能优于木材，而且利用农作物秸秆和废旧塑料生产塑木型材，充分达到农作物秸秆和废旧塑料的无害化资源化利用，具有环保、经济、原材料供应广泛等优点。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料，具体涉及一种塑木型材及利用农作物秸秆与废旧塑料制备该型材的方法。
背景技术
塑木复合材料是一种新型环保复合材料，它利用废弃的各种天然木质纤维和塑料进行复配，添加特种助剂，经挤出制成的既似木材又优于木材的新型环保复合材料。该种材料具有尺寸稳定性好、比强度高、可反复回收利用等优点，已被广泛用于室内外建筑、运输、包装等领域。
我国是农业大国，每年农作物秸秆产量高达几十亿吨，这是一项巨大的可再生资源，用农作物秸秆制造环保塑木型材，是秸秆资源化利用最具有市场发展潜力和产业化前景的技术，是解决农作物秸秆综合利用的最佳途径之一。
目前，废旧塑料是我国环境污染的重大污染源之一，每年有上千万吨的废旧塑料被作为垃圾丢弃，而塑料本身又是难以降解的物质，因此对环境造成长久的污染。农作物秸秆尤其是棉花秆目前主要被焚烧当作肥料来用或者被直接废弃，完全被当作垃圾来处理，没有得到有效利用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有农作物秸杆储量大，零污染资源化困难以及废旧塑料对环境造成巨大污染的问题，提供一种利用农作物秸秆与再生废旧塑料生产外观酷似木材而性能又优于木材的塑木型材及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题所提供的方案为：一种塑木型材，由含以下质量百分比组分的原料制得：
废旧塑料20％～36％、农作物秸秆25％～70％、阻燃剂5％～44％、增容剂1％～10％、润滑剂0.1％～3％、增塑剂0.5％～3％、抗氧剂0.01％～1％、着色剂0.5％～3％。
优选地，
所述农作物秸秆为棉花杆；
所述农作物秸秆也可为小麦秸秆、锯末、木屑、花生壳、椰子壳、亚麻、稻壳、竹屑、麦秸、大豆皮、甘蔗渣；所述农作物秸秆还可为棉花杆、小麦秸秆、锯末、木屑、花生壳、椰子壳、亚麻、稻壳、竹屑、麦秸、大豆皮、甘蔗渣中的两种或者两种以上的组合。
所述废旧塑料是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)中的一种或几种的组合；
所述的阻燃剂为四苯基(双酚-A)二磷酸酯(BDP)、间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)、聚磷酸铵(APP)、磷酸三苯酯(TPP)等磷氮系阻燃剂或它们中几种的混合物；
所述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐、钛酸酯、铝酸酯、异氰酸酯、硅烷偶联剂中的一种或几种的组合，所述的硅烷偶联剂优选为六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷；
所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙撑双硬脂酰胺、脂肪烃蜡、氧化聚乙烯；硬脂酸金属盐优选为硬脂酸钠、硬脂酸钙或硬脂酸锌；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯；
其中所述的抗氧剂为2，2′-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧剂1010)、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂DLTP、抗紫外剂UV531中的一种或几种的组合，所述的着色剂为二氧化钛、炭黑、铁红、铁黄、钛青绿或钛青蓝。
本发明还提供上述塑木型材的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、将回收的废旧塑料进行分拣、破碎、清洗、干燥处理后，加入到高速混合机中充分混匀备用，混合时间控制在5～10分钟；
步骤二：将农作物秸秆经干燥、破碎成50～100目的农作物秸秆纤维粉；
步骤三：将经过步骤一处理的塑料与步骤二处理的农作物秸秆纤维粉和配方中的其它组分在高速混合机中充分混匀，混合时间控制在10～20分钟；
步骤四：将经过步骤三混匀后的混合料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，加工温度为150～250℃，转速为160～200转/分钟；
步骤五：将经过步骤四制得的粒料，加入挤出机中挤出成型。
优选地，步骤四的加工温度为180～220℃，转速为170～190转/分钟。
本发明的有益效果：
(1)本发明利用农作物秸秆和废旧塑料生产塑木型材，充分达到农作物秸秆和废旧塑料的无害化资源化利用，该制备方法具有价廉、环保、经济效益高、原材料供应广泛等优点；
(2)本发明采用挤出成型，将农作物秸秆破碎后直接与废旧塑料混合，无需进行预处理，能显著减少成型工艺时间，降低生产成本。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，本发明的范围不受这些实施例的限制。
实施例1
原料组分按重量计
高密度聚乙烯(HDPE)29份、棉花杆纤维粉43份、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷3份、PE接枝马来酸酐6份、聚磷酸铵15份、硬脂酸锌2份、0.8份抗氧剂1010和1.2份着色剂。
将棉花杆纤维粉和乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、HDPE、PE接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010和着色剂等分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度190℃，转速180转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。
将所得粒料加入挤出机中进行挤出成型，即得本发明的塑木型材，经检测所制得的型材弯曲强度达到26MPa。
实施例2
原料组分按重量计
聚丙烯(PP)30份、小麦秸秆纤维粉42份、乙烯基三甲氧基硅烷4份、PP接枝马来酸酐6份、聚磷酸铵14份、硬脂酸锌2份、0.8份抗氧剂1010和1.2份着色剂。
将小麦秸秆纤维粉、乙烯基三甲氧基硅烷、PP、PP接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010和着色剂等分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度200℃，转速180转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。
将所得粒料加入挤出机中进行挤出成型，即得本发明的塑木型材，经检测所制得的型材的弯曲强度达到51MPa。
实施例3
将回收的废旧塑料进行分拣、破碎、清洗、干燥处理后，加入到高速混合机中充分混匀备用，混合时间控制在5～10分钟；
将农作物秸秆经干燥、破碎成50～100目的农作物秸秆纤维粉；
按重量份计，取步骤一处理后的废旧塑料32份、农作物秸秆42份、六甲基二硅氧烷3份、PP接枝马来酸酐6份、磷酸三苯酯13份、硬脂酸钠2份、0.5份抗氧剂264和1.5份着色剂二氧化钛。
上述组分在高速混合机中充分混匀，混合时间控制在10～20分钟；
步然后混匀后的混合料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，加工温度为180～220℃，转速为170～190转/分钟；
再将上述制得的粒料，加入挤出机中挤出成型。
上述实施例中，农作物秸秆也可选用锯末、木屑、花生壳、椰子壳、亚麻、稻壳、竹屑、麦秸、大豆皮或甘蔗渣，或者棉花杆、小麦秸秆、锯末、木屑、花生壳、椰子壳、亚麻、稻壳、竹屑、麦秸、大豆皮、甘蔗渣中几种的组合。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种塑木型材，其特征是，由含以下质量百分比组分的原料制得：
废旧塑料20％～36％、农作物秸秆25％～70％、阻燃剂5％～44％、增容剂1％～10％、润滑剂0.1％～3％、增塑剂0.5％～3％、抗氧剂0.01％～1％、着色剂0.5％～3％。
2.根据权利要求1所述的塑木型材，其特征是，所述农作物秸秆为棉花杆。
3.根据权利要求1所述的塑木型材，其特征是，所述农作物秸秆为小麦秸秆、锯末、木屑、花生壳、椰子壳、亚麻、稻壳、竹屑、麦秸、大豆皮或甘蔗渣。
4.根据权利要求1所述的塑木型材，其特征是，所述农作物秸秆为棉花杆、小麦秸秆、锯末、木屑、花生壳、椰子壳、亚麻、稻壳、竹屑、麦秸、大豆皮、甘蔗渣中的两种或者两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的塑木型材，其特征是，所述废旧塑料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯中的一种或者几种的组合。
6.根据权利要求1所述的塑木型材，其特征是，所述的阻燃剂为四苯基(双酚-A)二磷酸酯、间苯二酚双(二苯基)磷酸酯、聚磷酸铵、磷酸三苯酯中的一种或者几种的组合；
所述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐、钛酸酯、铝酸酯、异氰酸酯、硅烷偶联剂中的一种或者几种的组合；
所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙撑双硬脂酰胺、脂肪烃蜡、氧化聚乙烯中的一种或者几种的组合；
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。
7.根据权利要求6所述的塑木型材，其特征是，所述的硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷；所述硬脂酸金属盐为硬脂酸钠、硬脂酸钙或硬脂酸锌。
8.根据权利要求6所述的塑木型材，其特征是，所述的抗氧剂为2，2′-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂DLTP、抗紫外剂UV531中的一种或几种的组合；所述的着色剂为二氧化钛、炭黑、铁红、铁黄、钛青绿或钛青蓝。
9.权利要求1至8任一项权利要求所述塑木型材的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、将回收的废旧塑料进行分拣、破碎、清洗、干燥处理后，加入到高速混合机中充分混匀备用，混合时间控制在5～10分钟；
步骤二：将农作物秸秆经干燥、破碎成50～100目的农作物秸秆纤维粉；
步骤三：将经过步骤一处理的塑料与步骤二处理的农作物秸秆纤维粉和配方中的其它组分在高速混合机中充分混匀，混合时间控制在10～20分钟；
步骤四：将经过步骤三混匀后的混合料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，加工温度为150～250℃，转速为160～200转/分钟；
步骤五：将经过步骤四制得的粒料，加入挤出机中挤出成型。
10.根据权利要求9所述的塑木型材的制备方法，其特征是，步骤四的加工温度为180～220℃，转速为170～190转/分钟。
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