一種石墨烯增強、可除甲醛的竹塑發泡材料及其製備方法與流程
2023-07-02 01:19:06 2
技術領域
本發明涉及一種竹塑複合材料，尤其涉及一種可除甲醛的竹塑發泡複合門窗材料及其製備方法。
背景技術：
竹塑發泡複合材料因可以克服竹塑複合材料密度大、脆性大等缺陷，近來備受關注。竹塑複合材料的基體主要有聚氯乙烯和聚烯烴塑料。聚氯乙烯基複合材料在製造、使用及廢棄處理時會對環境造成汙染，聚乙烯基複合材料的剛性及最高使用溫度較低，且不易降解。 因此，聚丙烯(PP)木塑發泡複合材料成為近期的研究熱點。竹塑發泡複合材料應用範圍很廣，涉及到汽車工業及運輸業，建築行業，包裝行業，家具及裝修業，辦公室設備及體育設備等多個方面。
周嚇星在《鈦酸酯偶聯劑對竹塑發泡複合材料性能的影響》中，利用竹粉和聚丙烯、高熔體強度聚丙烯製備了一種竹塑發泡複合材料，但是其力學強度有待提高，並且該複合材料的功能化還不夠完善，限制了竹塑發泡複合材料的應用。
技術實現要素：
基於以上思考，本發明的目的在於提供一種竹塑發泡複合材料的配方，對目前竹塑發泡材料存在的強度差、功能性不完善進行改進，本發明採用的技術方案如下：
1. 一種石墨烯增強、可除甲醛的竹塑發泡材料，其特徵在於，由以下重量份的原料製成：
石墨烯1-3，等規聚丙烯60-70，庚二酸1-2，高熔體強度聚丙烯10-15，竹粉30-40，活性炭10-15，生物菌種1-2，剛玉粉1-2，Cu(NO3)2 20-25，硬脂酸1-3，硬脂酸鈣1-3，發泡劑AC1601 1-3，硬脂酸鋅10-15， NaOH溶液50-60，聚丙烯酸酯乳液1-3；
所述竹粉的粒徑為90-350μm，NaOH溶液濃度為1mol/L，Cu(NO3)2濃度為0.1 mol/L，聚丙烯酸酯乳液的固含量為40-50%。
2. 所述的一種可除甲醛的竹塑發泡複合門窗材料的製備方法，其特徵在於，由以下步驟製成：
a. 將活性炭、石墨烯、剛玉粉加入到NaOH溶液中，攪拌10-15min後，浸泡1-2h，清水洗滌，過濾，50-100℃條件下乾燥；聚丙烯酸酯乳液加入到Cu(NO3)2溶液中製成混合液，將乾燥的活性炭和金剛石加入到該混合液中攪拌10-15min後，浸泡0.5-1h，90-130℃條件下烘乾，N2氣氛下，300-500℃焙燒3-5h，得到改性混合物；
b. 將竹粉在100-120℃條件下乾燥6-10h，至絕幹；然後將烘乾的竹粉生物菌種、庚二酸和30-40份的等規聚丙烯一起加入到高速混合機中，攪拌升溫至150-200℃，10-30min後冷卻至30-50℃，繼續攪拌6-10min後卸料，得到混合物；
c. 將步驟a所得改性混合物和步驟b所得混合物加入到剩餘等規聚丙烯、高熔體強度聚丙烯混合物中，加入硬脂酸和硬脂酸鈣，於高速混合機中混合8-12min，製得預混料；將預混料放入轉矩流變儀中密練10-15min後，卸料粉碎，加入發泡劑AC1601和硬脂酸鋅，攪拌均勻，經注塑機注塑成型。
3. 所述的轉矩流變儀溫度設置為160-220℃，轉速為30-50 r·min-1。
本發明的有益效果是：用聚丙烯酸酯和Cu(NO3)2對活性炭和金剛石進行改性，促進了Cu(NO3)2在活性炭和金剛石表面和孔道中的負載，增大了其附著力，不易脫落，延長了催化壽命，賦予目標材料可吸附甲醛的功能，擴展其應用；在高溫下煅燒，Cu(NO3)2會高溫分解為CuO，可以有效地吸附降解甲醛，配合活性炭的吸附特性，達到優良的甲醛吸附效率；金剛石的加入也增大了該複合材料的力學強度和甲醛吸附效率；用等規聚丙烯對竹粉進行包裹，減少竹纖維分解，改善塑料基體與竹纖維的親和性及流動性；配合利用高熔體強度聚丙烯製備竹塑發泡複合材料，使得該材料閉孔率高，具有質量輕、強度高、成本低的優點；石墨烯的加入使複合材料的剛性大大增強，同時具有良好的拉伸斷裂強度和衝擊韌性。
具體實施方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。
實施例
一種石墨烯增強、可除甲醛的竹塑發泡材料，其特徵在於，由以下重量份的原料製成：
石墨烯3，等規聚丙烯70，庚二酸2，高熔體強度聚丙烯15，竹粉40，活性炭15，生物菌種2，剛玉粉2，Cu(NO3)2 25，硬脂酸3，硬脂酸鈣3，發泡劑AC1601 3，硬脂酸鋅15， NaOH溶液60，聚丙烯酸酯乳液3；
所述竹粉的粒徑為90-350μm，NaOH溶液濃度為1mol/L，Cu(NO3)2濃度為0.1 mol/L，聚丙烯酸酯乳液的固含量為40-50%。
所述的一種可除甲醛的竹塑發泡複合門窗材料的製備方法，其特徵在於，由以下步驟製成：
a. 將活性炭、石墨烯、剛玉粉加入到NaOH溶液中，攪拌10-15min後，浸泡1-2h，清水洗滌，過濾，50-100℃條件下乾燥；聚丙烯酸酯乳液加入到Cu(NO3)2溶液中製成混合液，將乾燥的活性炭和金剛石加入到該混合液中攪拌10-15min後，浸泡0.5-1h，90-130℃條件下烘乾，N2氣氛下，300-500℃焙燒3-5h，得到改性混合物；
b. 將竹粉在100-120℃條件下乾燥6-10h，至絕幹；然後將烘乾的竹粉生物菌種、庚二酸和30-40份的等規聚丙烯一起加入到高速混合機中，攪拌升溫至150-200℃，10-30min後冷卻至30-50℃，繼續攪拌6-10min後卸料，得到混合物；
c. 將步驟a所得改性混合物和步驟b所得混合物加入到剩餘等規聚丙烯、高熔體強度聚丙烯混合物中，加入硬脂酸和硬脂酸鈣，於高速混合機中混合8-12min，製得預混料；將預混料放入轉矩流變儀中密練10-15min後，卸料粉碎，加入發泡劑AC1601和硬脂酸鋅，攪拌均勻，經注塑機注塑成型。
所述的轉矩流變儀溫度設置為160-220℃，轉速為30-50 r·min-1。
本發明的技術指標為：
甲醛吸附率 ≥2.5mg/g；
彎曲強度≥40MPa；
比缺口衝擊強度≥5 kJ·m-2。