農作物秸稈纖維基複合材料的製作方法

2023-04-27 01:58:46 1

專利名稱：農作物秸稈纖維基複合材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及複合材料，尤其涉及農作物秸杆纖維基複合材料。
背景技術：
木塑複合材料在許多國外資料中稱為Wood Plastic Composite,簡稱WPC。木塑複合材料是用塑料和木纖維加入少量的化學添加劑和填料，經過專用配混設備加工製成的一種複合材料。它兼備塑料和木材的主要特點，可以在許多場合替代塑料和木材，這對木材資源嚴重匱乏的我國來說，具有重大的開發價值。木塑複合材料特點耐用、使用壽命長、有木材的外觀，比塑料製品硬度高、剛性好；有優良的物性，比木材尺寸穩定性好，不會產生裂 紋、翹曲、無木材節疤、斜紋、覆膜或複合表層等エ藝製成外觀絢麗的製品；具有熱塑性塑料的加工性，便於推廣應用；有木材的二次加工性可鋸、可刨、粘結、用釘子或螺釘固定，並且容易維修；不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、不會吸潮變形；能重複使用和回收再利用，也可生物降解，對環境友好。但是現有技術的木塑複合材料以竹粉、木粉及PVC作為原料，不符合對相框等產品原材料的專項要求及更環保的要求，目前也尚未見農作物秸杆纖維基新型複合材料產業化生產技術的研究報導。隨著歐盟木製品生態標籤的實施，農作物秸杆粉與回收利用的不含氯ABS塑料複合材料是今後對相框等類似產品材料發展的必然趨勢。應用農作物秸杆纖維與回收利用的不含氯ABS塑料合成的新型農作物秸杆纖維塑料複合材料用途廣泛，價格適中，但是要產業化生產各方面性能符合要求的產品卻存在技術的制約。主要原因是(I)因含有大量的親水性基團——輕基，植物纖維具有很強的極性，而常見塑料基體通常為非極性、不親水，故植物纖維和塑料基體間的相容性很差，界面粘結強度低，影響了新型農作物秸杆纖維塑料複合材料的力學性能；(2)由於羥基間可形成氫鍵，植物纖維之間有很強的相互作用，使得其在塑料基體中的分散性極差，要達到均勻分散較為困難；(3)成型加工時農作物秸杆填料比木粉、竹粉等易降解變色，同時高分子材料也會熱降解，不適合的配混和加工エ藝會導致新型農作物秸杆纖維塑料複合材料的性能下降。

發明內容
本發明所要解決的技術問題就是提供ー種農作物秸杆纖維基複合材料，力學性能好、植物纖維分散性好、成本低,安全環保。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於主要組分由農作物秸杆粉、ABS塑料粉、填充劑組成，另外還添加有添加剤，添加劑包括發泡劑、發泡調節劑、ABS塑化劑、潤滑剤、穩定劑、石蠟、增塑劑、氯化聚こ烯。優選的，所述農作物秸杆為茭白秸杆，所述填充劑為碳酸鈣粉。優選的，所述發泡劑為ADC發泡劑、所述發泡調節劑的型號為530，所述ABS塑化劑的型號為401，所述潤滑劑為硬脂酸1801，所述穩定劑為鈣鋅穩定劑，所述增塑劑為ニ辛脂。優選的，所述添加劑還包括了大豆油。優選的，所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為85% 95%、5% 15%。優選的，所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為90%、10%。優選的，所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農作物秸杆粉35% 45%、ABS塑料粉30% 40%、填充劑25% 35%。優選的，所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農作物秸杆粉40%、ABS塑料 粉35%、填充劑25%。優選的，所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發泡劑5% 10%、發泡調節劑18% 28%、ABS塑化劑18% 26%、潤滑劑2% 3. 5%、穩定劑16% 24%、石蠟6% 8%、增塑劑5% 10%、氯化聚こ烯6% 8%。優選的，所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發泡劑8%、發泡調節劑24%、ABS塑化劑23%、潤滑劑3%、穩定劑20%、石蠟7%、增塑劑8%、氯化聚こ烯7%。本發明全含量應用農作物植物纖維與廢舊ABS塑料合成新型農作物秸杆纖維塑料複合材料，改變傳統的應用木粉與PVC合成WPC材料做法，降低了成本，在植物纖維和樹脂基體間的相容性差、植物纖維在樹脂基體中均勻分散困難及成型加工時植物填料易降解變色的關鍵技術上取得突破。而且本發明產品全含量農作物植物纖維及ABS回料新型複合材料符合歐盟生態標籤要求，安全環保。
具體實施例方式
本發明的農作物秸杆纖維基複合材料，主要組分由農作物秸杆粉、ABS塑料粉、填充劑組成，另外還添加有添加劑，添加劑包括發泡劑、發泡調節劑、ABS塑化劑、潤滑劑、穩定齊U、石蠟、增塑劑、氯化聚こ烯。所述農作物秸杆為茭白秸杆，所述填充劑為碳酸鈣粉。所述發泡劑為ADC發泡劑、所述發泡調節劑的型號為530，所述ABS塑化劑的型號為401，所述潤滑劑為硬脂酸1801，所述穩定劑為鈣鋅穩定劑，所述增塑劑為ニ辛脂。而且，所述添加劑還包括了大豆油。所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為85% 95%、5% 15%。所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農作物秸杆粉35% 45%、ABS塑料粉30% 40%、填充劑25% 35%。所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發泡劑5% 10%、發泡調節劑18% 28%、ABS塑化劑18% 26%、潤滑劑2% 3. 5%、穩定劑16% 24%、石蠟6% 8%、增塑劑5% 10%、氯化聚こ烯6% 8%。具體實施例1，所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為90%、10%。所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農作物秸杆粉40%、ABS塑料粉35%、填充劑25%。所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發泡劑8%、發泡調節劑24%、ABS塑化劑23%、潤滑劑3%、穩定劑20%、石蠟7%、增塑劑8%、氯化聚こ烯7%。
具體實施例2,所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為85%、15%。所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農作物秸杆粉35%、ABS塑料粉30%、填充劑35%。所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發泡劑6%、發泡調節劑20%、ABS塑化劑26%、潤滑劑2%、穩定劑24%、石蠟6%、增塑劑10%、氯化聚こ烯6%。具體實施例3,所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為95%、5%。所述主要組分中各組分的重量百分 比分別為農作物秸杆粉40%、ABS塑料粉30%、填充劑30%。所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發泡劑5%、發泡調節劑27%、ABS塑化劑20%、潤滑劑3%、穩定劑23%、石蠟8%、增塑劑6%、氯化聚こ烯8%。項目實施方案本項目技術產業化工藝路線為農作物秸杆、廢舊ABS塑料等的粉碎——原材料的處理——秸杆纖維、塑料及添加劑的混合處理——擠出——冷卻定型——牽引——定長切割——成品(I)原材料的處理。用高分子材料來改性ABS塑料和秸杆纖維的表面，以提高秸杆纖維與ABS塑料之間的界面親和カ。高填充量秸杆纖維在熔融的ABS塑料中分散效果差，使得熔體流動性差，擠出成型加工困難，可加入表面處理劑來改善流動性以利於擠出成型。塑料基體也需要加入各種助劑來改善其加工性能及其製品的使用性能。(2)加料過程。秸杆纖維結構蓬鬆，不易對擠出機螺杆餵料，特別是秸杆纖維中含有較多的水分時常會出現「架橋」和「抱杆」現象。加料的不穩定會導致擠出波動現象，造成擠出質量和產量降低。加料中斷，物料在機筒內停留時間延長，導致物料燒焦變色，影響製品的內在質量和外觀。採用強制加料裝置以及合理輸送方式，以保證擠出的穩定。(3)加工過程中的排氣。秸杆纖維中所帯有的小分子揮發物質和水分極易為製品帶來缺陷，而前處理又無法完全清除它們。所以農作物秸杆纖維塑料複合材料擠出機排氣系統的設計要比普通塑料擠出機給予更多重視，必要時可以進行多階排氣。在很大程度上，排氣效果越好，擠出製品質量也越好。( 4 )螺杆構型設計。農作物秸杆纖維塑料複合材料擠出過程中，螺杆的構型起著十分重要的作用。合理的螺杆結構能降低螺杆與植物纖維的摩擦，產生適當的剪切和分散混合，使含有大量秸杆纖維的物料體系能很好的均勻塑化。(5)模具設計和冷卻定型。除了保證流道設計的圓滑過渡與合理的流量分配，農作物秸杆纖維塑料複合材料由於對於建壓能力與溫度控制精度有更高的要求。要獲得好的纖維取向和製品質量就要確保機頭有足夠的建壓能力和長的定型段，甚至在壓縮段和定型段採用雙錐度結構。農作物秸杆纖維塑料複合材料的導熱性差，且其製品多為異型材，冷卻定型較困難，多採用循環水冷定型。冷卻流道合理設計保證高效冷卻。主要社會效益首先是對森林資源的保護。I噸木塑材料可折合木材2. 5立方米，約是I畝土地上速生林I年的最大成材量。目前我國木材年需求量大約在I億立方米左右，實際供應量僅有6千萬立方米，缺ロ高達4千萬立方米。每採用I噸木塑材料，可減少I畝土地的森林砍伐。其次是廢棄物利用。本項目產品是由植物纖維和ABS塑料混配複合組成的材料。草本纖維如麥草、棉秸、茭白秸杆、麻杆、糠、大豆皮、花生売、棉秸杆、葵花杆、甘蔗渣等，均為廢棄的低價值自然資源，經過篩選、粉碎、研磨和エ藝處理後，即成為新型植物纖維原料。同時，我國毎年廢棄ABS塑料數量巨大，廢棄塑料在填埋後200多年才能分解完畢，且分解過程中會生成有毒物質，對土質造成破壞。本項目可以一定程度上緩解「白色汙染」問題，也可以緩解廢棄農作物秸杆焚燒造成的空氣汙染問題。技術應用和產業化前景新型農作物秸杆纖維基複合材料具有植物纖維和高分子材料兩者的諸多優點，能 替代木材，可有效地緩解我國森林資源貧乏、木材供應緊缺的矛盾。其應用範圍非常廣泛，主要應用在建材、汽車エ業、貨物的包裝運輸、倉貯業、裝飾材料及日常生活用具等方面。由於植物纖維的可再生性以及可被多次循環利用性，本項目產品農作物秸杆纖維基複合材料是ー種極具發展前途的綠色環保材料，其生產技術也被認為是ー項有生命力的創新技木。因此具有廣闊的市場前景和良好的經濟效益、社會效益和生態效益，產業化前景廣闊。
權利要求
1.農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於主要組分由農作物秸杆粉、ABS塑料粉、填充劑組成，另外還添加有添加劑，添加劑包括發泡劑、發泡調節劑、ABS塑化劑、潤滑劑、穩定劑、石蠟、增塑劑、氯化聚こ烯。
2.根據權利要求I所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述農作物秸杆為茭白秸杆，所述填充劑為碳酸鈣粉。
3.根據權利要求2所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述發泡劑為ADC發泡劑、所述發泡調節劑的型號為530，所述ABS塑化劑的型號為401，所述潤滑劑為硬脂酸1801，所述穩定劑為鈣鋅穩定劑，所述增塑劑為ニ辛脂。
4.根據權利要求2所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述添加劑還包括了大豆油。
5.根據權利要求2所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為85% 95%、5% 15%。
6.根據權利要求5所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述主要組分與添加劑的重量百分比分別為90%、10%。
7.根據權利要求5所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農作物秸杆粉35% 45%、ABS塑料粉30% 40%、填充劑25% 35%。
8.根據權利要求7所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述主要組分中各組分的重量百分比分別為農作物秸杆粉40%、ABS塑料粉35%、填充劑25%。
9.根據權利要求7所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發泡劑5% 10%、發泡調節劑18% 28%、ABS塑化劑18% 26%、潤滑劑2% 3. 5%、穩定劑16% 24%、石蠟6% 8%、增塑劑5% 10%、氯化聚こ烯6% 8% o
10.根據權利要求9所述的農作物秸杆纖維基複合材料，其特徵在於所述添加劑中各組分的重量百分比分別為發泡劑8%、發泡調節劑24%、ABS塑化劑23%、潤滑劑3%、穩定劑20%、石蠟7%、增塑劑8%、氯化聚こ烯7%。
全文摘要
本發明公開了一種農作物秸稈纖維基複合材料，主要組分由農作物秸稈粉、ABS塑料粉、填充劑組成，另外還添加有添加劑，添加劑包括發泡劑、發泡調節劑、ABS塑化劑、潤滑劑、穩定劑、石蠟、增塑劑、氯化聚乙烯。本發明全含量應用農作物植物纖維與廢舊ABS塑料合成新型農作物秸稈纖維塑料複合材料，改變傳統的應用木粉與PVC合成WPC材料做法，降低了成本，在植物纖維和樹脂基體間的相容性差、植物纖維在樹脂基體中均勻分散困難及成型加工時植物填料易降解變色的關鍵技術上取得突破。
文檔編號C08K5/1515GK102775802SQ20121022193
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月27日 優先權日2012年6月27日
發明者馮軍 申請人:磐安縣豐源工藝品有限公司