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CN1636045A - 在复合材料中使用植物材料作为填料 - Google Patents

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CN1636045A
CN1636045A CNA008028664A CN00802866A CN1636045A CN 1636045 A CN1636045 A CN 1636045A CN A008028664 A CNA008028664 A CN A008028664A CN 00802866 A CN00802866 A CN 00802866A CN 1636045 A CN1636045 A CN 1636045A
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CN
China
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rice husk
filler
carbonization
fresh
rubber
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CNA008028664A
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M·T·西瓦西坦巴兰皮莱马耶瓦加南皮莱
K·哈基艾哈迈德
A·韦蒂沃罗阿鲁纳萨拉姆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
David John Tedjill
Contract Research And Development M Co ltd
Original Assignee
David John Tedjill
Contract Research And Development M Co ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
    • C04B35/62213—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse using rice material, e.g. bran or hulls or husks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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Abstract

本发明提供用于复合材料中的填料，其中所述的填料包含植物基材料，而且其中所述的植物基材料可以是新鲜的或是碳化的。在本发明的一个特别优选的实施方式中，使用碳化的稻壳。在本发明的另一方面，还提供制造碳化的植物基填料的方法，其中所述的方法包括在约800℃燃烧新鲜的植物基材料约4秒钟。

Description

在复合材料中使用植物材料作为填料
技术领域
本发明涉及在复合材料中使用由谷物的壳、更具体地说由稻壳所形成填料，以在各种复合材料中提高阻燃性、抗静电性、用作促进剂、增塑剂和提高发泡性。本发明尤其可用于但不局限于下述复合材料：
热塑性树脂；
热固性塑料；
橡胶和弹性材料；
导电涂料和印刷油墨；
沥青；
混凝土。
技术背景
复合材料是众所周知的。包括复合型聚合物在内的复合材料中经常加入填料，以节省成本，或提高材料的特定机械性能或其他性能。使用填料通常同时使用偶联剂，以增强聚合物-填料和填料-填料的相互作用，使得预期的性能得以实现。
本发明涉及可提高复合材料的抗静电性、阻燃性、可用作促进剂和增塑剂、提高发泡性和/或其他物理性能或机械性能，并在复合型聚合物中有特殊应用的填料。它可以广泛地应用于航空、采矿、计算机、铺路、纺织、鞋制品、橡胶和聚氨酯行业。例如，经常要求防止能导致火花(由此引起爆炸或电气事故)或诸如灰尘积聚和材料喂入机械的性能差等生产问题的静电积聚。导电性更高的复合型聚合物也能够用于例如电磁干扰屏蔽。
碳黑填料、铝片和纤维、不锈钢纤维和经切断的碳纤维都可用作填料，以赋予复合塑料以导电性。同样，使用其他化学物例如卤素化合物或磷酸三乙酯来获得阻燃性。
已经提出了许多理论来解释离散的颗粒填料怎样赋予复合塑料以导电性和阻燃性。
为了使电流在导电的聚合物中传导，电子必须沿着填料移动，因为塑料本身是优良的绝缘体。为了实现所述移动，离散的填料颗粒必须接触，或者间隔约小于100埃的最小距离。对于聚合物体系中给定的填料量，填料颗粒有三种性能会影响颗粒之间的平均距离。它们是粒度、形状(结构)和孔隙度。较小的粒度、不规则形状和高孔隙度都导致较小的颗粒间距，因此导致较高的导电性。与复合塑料中的导电性和阻燃性有关的颗粒的第四种性能是表面的化学性，即存在于表面上的氧。存在于表面上的可感知量的氧(称为挥发含量)起绝缘作用，因此降低导电性。
已知的导电填料例如碳黑、铝、不锈钢和碳纤维很昂贵，此外，其中部分材料还具有其他的加工方面的问题，例如铝纤维和不锈钢纤维由于密度高，在液体环境中会沉积。已知的导电填料的其他问题是它们常常要损害复合塑料的其他性能例如阻燃性和强度。
制品带上静电能够导致多种不好效果，包括：
吸附尘粒；
引起表面之间的吸附，例如塑料膜和纺织纱线；
由易燃液体、气体和爆炸性粉尘例如煤灰和面粉附近的火花引起火灾或爆炸；
电击操作设备的人员。
使用低电阻的材料，就能防止静电积聚。天然橡胶与合适配料混合能够降低电阻率。另外，因为静电是表面现象，所以能够用导电的表面层覆盖制品。
多种应用都需要低电阻橡胶，例如纺织机械的辊子、传送带、燃料管、地板材料、鞋制品、抗静电手套(电气行业)、电缆、医院手术室中使用的设备和飞机零件。
“抗静电”和“导电性”词语在本文限定为橡胶制品，而不是橡胶自身，因为制品的电阻不仅，取决于橡胶的电阻率，而且，取决于形状和最可能产生电荷和放电的位置。
通常认为天然橡胶是电绝缘材料，但是，它可以是电绝缘材料，也能够复合，在任何位置给出1-1015ohm/cm电阻率。最常用的降低电阻方法是加入合适的碳黑(优等的导电炉制得)。电阻随粒度减小、碳黑“结构”增大和浓度增高而减小。对于浅色制品，可以使用一定等级的硅酸铝作为抗静电填料，不过它们降低电阻的效果通常比优等导电炉制得的碳黑低。也有其他的具有专利权的抗静电剂可以使用，例如环氧乙烷，但是它们的效果也比优等的导电炉制得的碳黑低。
本发明的申请人发现，谷物壳(更优选但不局限于碳化稻壳)尤其适用作塑料中的填料，因为发现它可提高复合塑料的导电性和阻燃性。碳化稻壳表面上存在的可感知量的氧，对于每个填料会起绝缘作用，由此降低导电性，也降低易燃性。新鲜谷物壳中存在的氮气和氧气不仅能发泡，而且惰性的氮气可减小火焰的扩展。每克新鲜稻壳形成的气体量(氮气/氧气)是240ml/g。壳的分解温度约为280℃，橡胶和乙基乙酸乙烯酯的固化温度为130-180℃，因此当研磨尿素时，分解温度随之降低至固化温度范围内。稻壳中有二氧化硅存在可产生较好的机械强度。
新鲜和碳化稻壳的典型的化学和物理性能如下所述：
由20-23％稻壳组成；
壳的燃烧：20％(重量)灰；
          90-95％是二氧化硅(无定形态和结晶态)；
物理性能：堆积密度96.12-112.14kg/m3；
pH：7.14(壳灰)；
水份含量：  5.6-7.2％，干重基准；
灰：22.2％。
化学成分：
水份含量：  5.6-7.2％，干重基准；
灰：        22.2％；
蛋白质：    2.4％；
天然脂肪：  0.7％；
碳水化合物：32.0％。
            新鲜RH       碳化RH
Al2O3     0.025％      0.023％
CaO          0.36％       0.12％
NaO         0.034％      0.018％
SiO2      96.2％       53.88％
Fe2O3    0.041％      0.022％
MgO         0.16％       0.078％
K2O       0.69％       0.95％
P2O5     0.57％       0.27％
根据本发明，本发明的目的是提供一种供选用的可提高复合材料的抗静电性、阻燃性、可用作促进剂和增塑剂、提高发泡性和/或其他物理或机械性能的填料。该填料符合价廉、不污染环境友好和可填满的要求，而且它不会损害复合材料的其他性能。
发明的概述
本发明的一个方面是使用新鲜和/或碳化的植物基填料，以提高复合材料的抗静电性、阻燃性、用作促进剂和增塑剂、提高发泡性和/或其他物理或机械性能。
新鲜的植物基填料优选新鲜/原料稻壳。稻壳从稻米上分离之后，就可得到新鲜稻壳。用任何机械方法研磨稻壳，即使用锤磨机或低温或喷射研磨机。因为新鲜稻壳用于各种复合材料以决定多种性能，因此有必要确定它们在每种应用中的粒度。例如，和沥青一起使用，粒度为100目；用作发泡剂，粒度为325-400目；用作热固性树脂中的抗静电剂和阻燃剂，粒度为325目。
碳化的植物基填料优选碳化的稻壳。
碳化的稻壳优选在约800℃燃烧约4秒钟。碳化的稻壳最优选在803-804℃燃烧3-4秒钟。
本发明的另一方面在于复合材料，更具体地说，在于用作导电或阻燃制品时的含有植物基填料的复合塑料。
碳化的植物基填料优选在803-804℃燃烧3-4秒钟的碳化稻壳。
当与再循环(再生)的或初始的(即未使用过的，下同)天然橡胶或其他合适的热塑性材料组合使用时，本发明也使用新鲜和碳化的稻壳作为发泡剂。虽然其他的常规发泡剂已与天然或合成橡胶一同用来获得相似的制品，但是迄今尚没有发泡剂与再生橡胶一同用来制造类似制品。另外，常规的发泡剂与新鲜稻壳相比很昂贵，而且用量高。例如，对于常规的发泡剂，用量约为6.5-7phr，然而对于新鲜/碳化的稻壳，用量为1.5-3phr。当稻壳的用量不同时，发泡效果就不同。也提到，稻壳不仅可用作发泡剂，而且可用作增塑剂和填料。当使用新鲜或碳化的稻壳时，获得的性能可比得上常规的发泡剂，除了最终制品的颜色以外，与常规发泡剂没有差别。
硬质橡胶，即黑色的类似塑料的硬质材料，是橡胶与高比例硫黄的反应产物。操作中很少使用简单的橡胶/硫黄混合物，它们的加工性差，需要长固化时间，而且在固化期间会导致过分收缩并产生热。促进剂、填料、加工助剂和其他复合配料广泛地用于硬质橡胶中，这如用于硫化橡胶的软质橡胶中，使之易于加工，缩短固化时间，并改进性能。硬质橡胶在150℃的固化时间通常高达10小时，这使硬质橡胶制品很昂贵。硬质橡胶能够由合成橡胶例如BR、NBR、SBR和腈橡胶制成，也可由天然橡胶制成。天然橡胶的高强度、低导热性、耐化学性和绝缘性能使它经常被选用。虽然它在许多应用中被合成的热塑性和热固性材料取代，但由于它具有优良的耐化学品性和电性能，同时兼备高机械强度和易加工性，因此目前仍然在使用它。
当与再循环(再生)的或初始的天然橡胶组合使用时，本发明使用新鲜和碳化的稻壳作为促进剂，使用碳化的稻壳时，同时还使硬质橡胶成为导电制品。虽然其他的常规促进剂已经与天然或合成橡胶(初始或再生)一同用来获得类似制品，但是，迄今尚没有类似稻壳材料的促进剂与再循环(再生)橡胶一同用来制造类似制品。此外，常规的促进剂和导电碳黑很昂贵，而且很难混合和加工。当稻壳以不同用量单独使用时，为满足工业要求所产生的的效果就不同。通常对于硬质橡胶制品，硫黄含量应当为25-40phr，然而当使用25-30phr新鲜稻壳时，硫黄含量应当减少至20-25phr。促进剂在硬质橡胶中的效果比软质橡胶中的效果差，而且通常需要大量促进剂。优选碱性促进剂例如胍和醛-胺。无机活化剂例如氧化镁、碳酸镁和氧化钙与有机促进剂一同使用，也可有效地缩短固化时间，而不会过热。
经常用于硬质橡胶中的无机填料是高岭土、滑石粉、二氧化硅、白粉和氧化镁。它们也减少收缩和产生的热量，但是加入填料的硬质橡胶通常机械性能比未加入填料的差。虽然有时使用导电碳黑制造导电硬质橡胶，但是碳黑不增强硬质橡胶，通常加入它仅是为了着色。
最佳实施方式
下面是本发明的实施例。在下面的实施例中，填料是在803-804℃燃烧3-4秒钟的碳化稻壳(CRH)。之后得到该CRH。
公认为稻壳燃烧的方式对于获得所要求的表面积、表面结构和孔隙率很重要，所述表面积、表面结构和孔隙率对要达到的复合塑料的导电性、阻燃性和发泡性所必需的。在该阶段，尚没有透彻研究达到所要求结果的燃烧的温度范围和持续时间，但是有人预测，温度范围约为100-950℃，时间约为2-30秒钟，尽管这些范围还可以更窄。在规定时间内控制燃烧的重要性是可获得更好的表面积和孔隙率，然后，它们可赋予材料以理想的抗静电性、阻燃性和提高材料的物理性能。在不控制燃烧的情形下，表面积、表面结构和孔隙率就会改变。本发明的示范例包括使用碳化的稻壳，而使用其他的碳化植物基填料也可以得到所要求的结果。
实施例1
采用称为拉伸成形的热固应用制造纤维增强的螺栓。玻璃纤维束(36束8000tex)拉入树脂浴中，树脂浴含有：
1.聚酯和乙烯基酯组合物，即60％乙烯基酯(Derakane 411-道化学公司)和40％聚酯(Everpol 3260 AR-P.T.Arinde)；
2.硬脂酸锌(脱模剂)-树脂重量的1.18％ BYK980(提高填料在玻璃纤维增强混合物中的湿润性和分散性)-填料重量的1.5％；
3.BYK515(脱气剂)-树脂混合物总重量的0.5％；
4.BYK996(矿物质填料在热固化的玻璃纤维增强的UP树脂体系中的湿润剂和分散剂)-树脂重量的2％；
5.填料(Ca2(CO)3)和碳化的稻壳(粒度325目)分别为树脂重量的55％和12％；
6.铝的三水合物(树脂重量的2.4％)；
7.催化剂，TBPH(叔丁基过氧-2-己酸乙酯)-树脂重量的2.12％；
          TBPB(过苯甲酸叔丁酯)-树脂重量的0.53％。
将湿玻璃纤维束拉入模具，并在800磅/英寸2(5600kPa)压力、130℃下压制3.8分钟。接着，从模具中拉出螺栓，并留置固化。
对螺栓进行下述工作日测试，结果如下：
螺纹处的拉伸强度-50kN；
扭矩-45ft/ib；
粘合强度-BS1610：部分1，等级1.0；
火焰速率-BS5865：1980-持续火焰低于10秒钟；
导电性-对于9ohms电源小于10。
实施例2
所有化学品用量都按橡胶重量的百分率计。橡胶与化学品在密闭式混炼器中混合5分钟。再生橡胶(220克)首先与氧化锌(4.5％)-促进剂一同研磨，然后与硬脂酸(1.8％)-活化剂、二硫化硫醇基苯并噻唑(MBTS)(Mercadibenzothiazole disulphide)(0.5％)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)(0.2％)-促进剂、新鲜稻壳(27％)-发泡剂和填料和硫黄(2.7％)-硫化橡胶一起研磨。接着，将混合物研磨5分钟，形成准备固化的片材。然后，将约重32克的一片材放入模具内并使之在烘箱中于150℃温度下固化2分钟。在同样150℃温度下的常规固化时间是6分钟。
橡胶与化学品在密闭式混炼器中混合5分钟。使用SBR橡胶(100克)、二氧化硅(62克)、(聚乙二醇)Peg 1500(2.5克)、石蜡油(5克)、氧化锌(2.5克)、翼板托架(Wing stay)(0.5克)、蜡(1克)、二硫化硫醇基苯并噻唑(MBTS)(Mercadibenzothiazole disulphide)(1.5克)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)(0.2克)、硬脂酸(1.5克)和硫黄(2克)。研磨10分钟，然后在烘箱中于150℃固化6分钟。
使用50％的初始材料混合物和50％再生材料混合物重复所述操作，并在烘箱中于150℃固化2分钟。
所用的稻壳量能控制发泡效果以适应工业的要求。
机械操作条件
初始橡胶：
混合物性能：白色填充混合物；
门尼粘度，ML1+3，100℃    24
门尼粘度，ML1+3，120℃    18.5
门尼焦烧(Mooney scorch)，t5 L1+3，120℃分钟 5.8
蒙桑托流变仪，160℃
达到95％交联的时间，秒钟         110
使用稻壳的情形下，门尼粘度比使用常规填料低，于是分别缩短了焦烧时间(橡胶配制物流入模具的时间)和固化时间(橡胶配制物固化的时间)。这样就形成了更经济的生产体系。目前各种填料和发泡剂用于制造软质/海绵状橡胶，该橡胶可制成单元结构类型不同的最终制品，但是成本决定了市场。
实施例3
所有化学品用量都按橡胶重量的百分率计。橡胶与化学品在密闭式混炼器中混合6分钟。再循环(再生)橡胶首先与氧化镁(2％)-促进剂一同研磨，然后与二苯基胍(2％)-促进剂、新鲜稻壳(30％)-促进剂和填料和硫黄(30％)-硫化橡胶一起研磨。接着，在密闭式混炼器中研磨10分钟后，再研磨成片材。模具在设置为150℃的烘箱中加热，然后橡胶片材放入模具，并固化12分钟。在同样的150℃温度下常规固化时间是8-10小时。
选择常规的硬质橡胶配方进行对比。橡胶与化学品在密封式混炼器中混合5分钟。使用SBR5橡胶(100克)、硬质橡胶粉(100克)、高岭土(50克)、氧化镁(5克)、二苯基胍(3克)、亚麻油(5克)和硫黄(45克)，按照与上述相似的方法进行混合。研磨10分钟，然后在烘箱中于150℃固化8小时。
混合物性能：加入稻壳的混合物；
门尼粘度，ML1+3，100℃    24
门尼粘度，ML1+3，120℃    18.5
门尼焦烧(Mooney scorch)，t5，ML1+3，120℃分钟5.8
蒙桑托流变仪，160℃
达到95％交联的时间，秒钟            110
与8-10小时的固化时间相比，使用稻壳时的固化时间可大大缩短至12分钟。橡胶聚合物中的硫黄含量降低15％。
实施例4
所有化学品用量都按天然橡胶(NR)重量的百分率计。天然橡胶与化学品在敞开的研磨机或肯德机(kinder)中混合6分钟。天然橡胶首先与硬脂酸(1％)和氧化锌(5％)活化剂一同研磨，然后与稻壳(发泡剂)(2.5-3.5％)、碳酸钙(40％)、促进剂-尿素基(2.5-3.5％)、二氧化硅(10％)、促进剂MBTS(0.05％)和催化剂硫黄(1.5％)一同研磨。在敞开研磨机或肯德机中(kinder)研磨10分钟之后，接着，研成片材。模具在设置为160℃的烘箱中加热，然后将天然橡胶片材放入模具中，固化22分钟。
固化温度可以是145-160℃，固化时间可以根据模具尺寸变化。
固化性能：加入稻壳的发泡混合物微观多孔单元
1.硬度      Askar C    35
2.收缩率    ％         5
3.比重      g/cc       0.3-0.35
使用稻壳作为发泡剂，可减少催化剂和发泡剂的用量(％)。
实施例5
热塑性塑料(EVA)
所有化学品用量都按热塑性塑料乙基乙酸乙烯酯(EVA)的重量百分率计。EVA与化学物质在敞开的研磨机或肯德机(knider)中混合6分钟。乙基乙酸乙烯酯(EVA)首先与硬脂酸(1％)和氧化锌(5％)促进剂一同研磨，然后与稻壳(发泡剂)(2.5％)、碳酸镁(10％)、促进剂-尿素基(5％)和催化剂二酰基过氧化物(1％)一同研磨。在敞开研磨机或肯德机(knider)中研磨10分钟之后，接着，研成片材。模具在设置为160℃的烘箱中加热，然后将EVA片材放入模具中，固化22分钟。
固化温度可以是145-160℃，固化时间可以根据模具尺寸变化。
固化性能：加入稻壳的发泡混合物-微观多孔单元
1.硬度         Askar C     29-35
2.收缩率       ％          2
3.比重         g/cc        0.200
4.压缩变形     ％          80
使用稻壳作为发泡剂，可减少催化剂和发泡剂的百分比用量。
实施例6
将稻壳按重量与轮胎颗粒(35-40目)和从棕榈油磨机流出的称为净化剂的流出液(含有C8-C18脂肪酸)混合。据文献报道，使用轮胎颗粒与粘合剂(沥青)，可改进沥青混合物的性能。本发明不仅使用轮胎颗粒，而且同时使用稻壳和棕榈油流出液来进一步改进性能。所述配方也说明了全部农业副产品废弃物可再应用于铺路行业中。稻壳混合物的配方如下：
稻壳                50％
轮胎颗粒            45％
净化剂              5％
在该具体实施例中，稻壳混合物的应用分成两类：
1.稻壳混合物用于改性粘合剂；
2.稻壳混合物用作填料。
稻壳混合物首先按照公路规程协会(SHRP)的要求加入到沥青中，制造改性沥青。沥青首先加热至约160℃，然后使用量为沥青重量20％的稻壳混合物与经过加热的沥青混合约1小时。该反应的结果是制成了改性沥青。将5-7％(重量)所述改性沥青的加入到集料中。集料首先加热至约200℃，改性沥青混合3-4分钟。含有稻壳混合物的改性沥青符合SHRP的所有要求。稻壳混合物作为填料加入到集料中，占集料重量的4％(重量)。集料首先加热至200℃，使之冷却至约160℃，接着加入稻壳混合物并混合，最后加入用量为集料重量5-6％的沥青，并混合3-4分钟。该含有稻壳混合物的共混物符合马歇尔(Marshall)性能的所有要求。
                      表1
            稻壳改性的粘合剂的性能-SHRP
    SHRP     80/100     稻壳混合物
    闪点温度℃     230     240
    软化点℃     44-50     55-70
    渗透@℃25，dmm     80-100     60-100
    布鲁克费尔德粘度@135℃，MPaS     ＜500     ＞1500
    动剪切流变仪
    PG70
    初始
    G*(Pa)     ＜1000     ＞1200
    δ(°)     ＞80     ＞80
    G*/Sinδ     ＜1000     ＞1200
    RTFOT之后
    G*(Pa)     ＜1000     ＞3800
    δ(°)     ＞80     ＞70
    G*/Sinδ     ＜1000     ＞3800
    PAV之后
    G*(Pa)     ＜1000     ＞230
    δ(°)     ＞80     ＞50
    G*/Sinδ     ＜1000     ＞260
    PG76
    初始
    G*(Pa)     ＜1000     ＞1800
    δ(°)     ＞80     ＞70
    G*/Sinδ     ＜1000     ＞1800
    RTFOT之后
    G*(Pa)     ＜1000     ＞2400
    δ(°)     ＞80     ＞70
    G*/Sinδ     ＜1000     ＞2600
    PAV之后
    G*(Pa)     ＜1000     ＞230
    δ(°)     ＞80     ＞50
    G*/Sinδ     ＜1000     ＞280
                     表2
           稻壳改性粘合剂的混合性能
    性能     80/100     稻壳混合物
    马歇尔稳定性(kN)     5-10     ＞13
    流动性(mm)     2-4     2-4
    比值(kN/mm)     1-3.5     3-4
    弹性模量@25°     ＞2000     ＞2800
                   表3
     稻壳混合物作为填料的混合性能
    性能     80/100     稻壳混合物
    马歇尔稳定性(kN)     6-10     ＞12
    流动性(mm)     2-4     2-4
    比值(kN/mm)     1-3.5     3-4
    弹性模量@25°     ＞2000     ＞2800
                               表4
          特定复合材料的新鲜和/或碳化稻壳的优选粒度和用量
    复合材料 新鲜的/用量   碳化的/用量
    沥青(机械性能) 100目，40-60phr
    热塑性塑料(EVA)发泡性能 325-400目，1.5-2.5phr   325-400目，1.5-2.6phr
    热塑性塑料(EVA)机械性能 325-400目，1.5-5phr   325-400目，1.5-2.5phr
    橡胶(N.R./S.R.)发泡性能 325-400目，1.5-27phr   325-400目，1.5-27phr
    硬质橡胶N.R.(固化时间缩短) 100-200目，18-30phr            -
    橡胶(N.R./S.R.)烧焦时间 100-200目，5-10phr   100-200目，5-10phr
    热固性树脂(着火性能) -   325目，10-15phr
    热固性树脂(机械性能) 100-200目，10-15phr   100-200目，10-15phr
    热固性树脂(抗静电性)          -   325目，10-15phr
    橡胶-胶乳(N.R./S.R.)抗静电性          -   325-400目，5-15phr
    橡胶(N.R./S.R.)抗静电性          -   325-400目，5-15phr
    混凝土(机械性能) 100-200目，10-15phr   100-200目，10-15phr
N.R.-天然橡胶
S.R.-合成橡胶
当然要理解，虽然上面给出了本发明的示范性实施例，但是本行业内普通技术人员会明白，所有这些和其他的改进和变化都被认为落入本文所述的本发明的宽范围和界限内。例如，虽然上述实施例涉及的是使用新鲜和/或碳化稻壳，但是本行业内普通技术人员会明白其他谷物壳例如高粱壳也适用。
在整个说明书的叙述部分和权利要求部分中提到了新鲜和/或碳化稻壳的用量，该用量用“phr”(100份中的份数)表示，并以稻壳加入其内的复合材料的重量为基准。
在整个说明书的叙述部分和权利要求部分中，“含有”—词和该词的变化例如“包含”、“包括”指还含有其他添加剂、组分、成分或步骤。

Claims (44)

1.一种用于复合材料中的填料，其中所述的填料含有植物基材料，而且其中所述的植物基材料可以是新鲜的或碳化的。
2.如权利要求1所述的填料，其中所述的植物基材料包括谷物壳。
3.如权利要求2所述的填料，其中所述的谷物壳包括碳化的谷物壳。
4.如权利要求3所述的填料，其中所述的碳化谷物壳包括碳化稻壳。
5.如权利要求4所述的填料，其中所述的碳化稻壳是新鲜稻壳在约800℃燃烧的产物。
6.如权利要求5所述的填料，其中所述的碳化稻壳是新鲜稻壳在约800℃燃烧约4秒钟的产物。
7.如权利要求6所述的填料，其中所述的碳化稻壳是新鲜稻壳在803-804℃燃烧3-4秒钟的产物。
8.一种制造碳化的植物基填料的方法，所述的方法包括在约800℃燃烧新鲜的植物基材料约4秒钟。
9.如权利要求8所述的方法，其中将所述的新鲜植物基材料研磨至粒度为100-400目。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中将所述新鲜植物基材料在约803-804℃燃烧3-4秒钟。
11.如权利要求8-10中任一项所述的方法，其中所述的方法使用新鲜稻壳作为植物材料。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述的新鲜谷物壳包括新鲜稻壳。
13.如权利要求1-7中任一项所述的填料，它由权利要求8-12中任一项所述的方法制成。
14.一种提高复合材料的抗静电性、阻燃性、用作复合材料中的促进剂、增塑剂和/或提高发泡性能的方法，所述的方法包括向复合材料中混合入权利要求1-7中任一项所述的碳化植物基填料，而且，如果有添加剂的话，其中所述的混合基本上在加入任何添加剂之前完成。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述的碳化植物填料的粒度为100-400目。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中所述的复合材料是胶乳(NR/SR)，碳化植物填料的用量是1.5-2.5phr(每100份中的份数)。
17.如权利要求14-16中任一项所述的方法，其中所述的复合材料选自：
(1)热塑性树脂；
(2)热固性塑料；
(3)橡胶和弹性材料；
(4)导电涂料；
(5)印刷油墨；
(6)沥青；
(7)混凝土。
18.一种抗静电性、阻燃性和/或发泡性提高、促进剂、增塑剂改善的复合材料，其中所述的复合材料由权利要求14-17中任一项所述的方法制成。
19.一种提高沥青机械性能的方法，其中所述的方法包括向所述沥青中混合入新鲜稻壳。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述的稻壳的粒度为100-200目，而且稻壳用量为40-60phr。
21.一种提高热塑性树脂的发泡性能的方法，所述的方法包括向所述热塑性树脂中混合入新鲜和/或碳化稻壳。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述的稻壳的粒度为325-400目，而且稻壳用量为1.5-2.5phr。
23.一种提高热塑性树脂的包括抗压强度在内的机械性能的方法，所述的方法包括向所述热塑性树脂中混合入稻壳。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述的稻壳的粒度为325-400目，而且稻壳用量为1.5-2.5phr。
25.一种提高橡胶的发泡性能的方法，所述的方法包括向所述橡胶中混合入新鲜和/或碳化稻壳。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述的稻壳的粒度为325-400目，而且稻壳用量为1.5-27phr。
27.一种缩短硬质橡胶NR的固化时间的方法，所述的方法包括向所述的硬质橡胶NR中混合入新鲜稻壳。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述的稻壳的粒度为100-200目，而且稻壳用量为16-30phr。
29.一种改进橡胶的烧焦时间的方法，所述的方法包括向所述橡胶中混入新鲜和/或碳化稻壳。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述的稻壳的粒度为100-200目，而且稻壳用量为5-10phr。
31.一种提高热固性树脂的阻燃能力的方法，所述的方法包括向所述热固性树脂中混合入碳化稻壳。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述的碳化稻壳的粒度为325-400目，而且碳化稻壳用量为10-15phr。
33.一种提高热固性树脂的包括拉伸和扭矩强度在内的机械性能的方法，所述的方法包括向所述热固性树脂中混合入新鲜和/或碳化稻壳。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述的稻壳的粒度为100-200目，而且稻壳用量为10-15phr。
35.一种提高热固性树脂抗静电性的方法，所述的方法包括向所述热固性树脂中混合入碳化稻壳。
36.如权利要求34所述的方法，其中所述的碳化稻壳的粒度为325-400目，而且碳化稻壳用量为10-15phr。
37.一种提高橡胶和/或橡胶-胶乳的抗静电性的方法，所述的方法包括向所述橡胶和/或橡胶-胶乳中混合入碳化稻壳。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述的碳化稻壳的粒度为325-400目，而且碳化稻壳用量为5-15phr。
39.一种提高混凝土机械性能的方法，所述的方法包括向所述混凝土中混合入新鲜和/或碳化稻壳。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述的稻壳的粒度为100-200目，而且稻壳用量为10-15phr。
41.如权利要求1所述的填料，它基本如上参照任何实施例所述。
42.如权利要求8所述的方法，它基本如上参照任何实施例所述。
43.如权利要求14所述的方法，它基本如上参照任何实施例所述。
44.如权利要求18所述的复合材料，它基本如上参照任何实施例所述。
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