一種pvc/農用廢棄物複合材料及其製備方法和應用的製作方法
2023-04-30 12:45:01 1
專利名稱：一種pvc/農用廢棄物複合材料及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種PVC/農用廢棄物複合材料及其製備方法和應用，具體說，是涉及一種由廢菌料作為填充補強材料的PVC複合材料及其製備方法和應用。
背景技術：
聚氯乙烯樹脂(Polyvinylchloride, PVC)是當下應用最廣泛的四大高分子材料之一，其年用量已超過1000噸，其作為電力電纜和電氣裝備用電纜的絕緣材料佔電線電纜用高分子材料的48%。在PVC電纜料中，主要採用碳酸鈣和陶土等礦物質作為其填充和補強材料，在其配合體系中佔40%以上；由於礦物質以碳酸鹽或矽酸鹽成分為主，會與PVC降解產生的HCl反應生成氯酸鹽，以致會增加離子電導、降低PVC材料的絕緣電阻；此外，生產此類礦物質需要大量開採天然礦石，不僅嚴重破壞了自然資源，而且因山體等自然環境的破壞而導致的山體滑坡、泥石流等嚴重的自然災害愈演愈烈，給人們的生命和財產造成了無法估量的損失。因此，尋找這些礦物質的替代品已刻不容緩。食用菌是人們生活中不可缺少的美味食品，其品種已達到數十種，其種植遍布全國各個地區，尤其種植木耳、蘑菇、香菇、白菇等食用菌的菌種包作為種植上述食用菌的肥料用量非常巨大；近年來食用菌的種植均採用菌種包種植技術，每袋菌種包只能用一次便成為廢菌料，即每隻菌種包收割一茬食用菌後便不能重複利用，因而導致廢菌料的量非常巨大，僅浙江省江山地區一年產生廢菌料的量就超過5萬噸。儘管部分廢菌料可作為種植茶葉、柑橘的肥料添加物加以利用，但仍有大部分的廢菌料廢棄在田間地頭或作為燃料燒掉，不僅汙染環境，也造成了巨大的浪費。文獻表明，我國目前對該廢棄物的循環利用主要有以下幾個途徑:作為取暖或滅菌 的燃料；部分廢菌料摻入新鮮菌料再製成菌料包種植雞腿菇等新的食用菌，但同時還會產生新的廢菌料；摻入有機肥料中做添加劑，種植柑橘、茶葉，撫育竹子等。但還有相當大的一部分未能加以利用，撒落在田間地頭，其外包裝塑料皮和菌種包的主要成分木質纖維素在環境中難以降解，隨著雨水衝刷，不僅汙染了土壤環境，還造成了巨大浪費。
發明內容
針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種由廢菌料作為填充補強材料的PVC/農用廢棄物複合材料及其製備方法和應用，實現廢菌料的循環利用，節約自然資源，降低環境汙染等目的。為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下:一種PVC/農用廢棄物複合材料，具有如下組成配方:PVC樹蕭100質量粉
mm%20「》質量翁
懲穩定痛2-5質量份
IMlJiSI1-5 質量翁
硬脂酸0.2~2質量份
外潤滑劑0.1-2鑛量撥
抗氣劑0,3-1質:M份
廢菌料3~20質麗份。作為一種優選方案，所述的廢菌料為種植食用菌用的廢棄菌種包。作為進一步優選方案，所述的食用菌包括蘑菇、木耳、香菇、白菇中的任意一種或幾種。作為一種優選方案，所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二辛酯(D0P)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DN0P)、鄰苯二甲酸二正丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)中的任意一種或幾種的混合物。作為一種優選方案， 所述熱穩定劑選自鈣鋅複合熱穩定劑、鋇鋅複合熱穩定劑、鋇鎘鋅複合熱穩定劑、有機錫熱穩定劑中的任意一種或幾種的混合物。作為一種優選方案，所述助穩定劑選自環氧大豆油、亞磷酸酯、￠-二酮中的任意一種或幾種的混合物。作為一種優選方案，所述外潤滑劑為硬脂酸鋅或單硬脂酸季戊四醇酯、脂肪酸複合酯或聚乙烯蠟中的一種或幾種的複合物。作為一種優選方案，所述抗氧劑選自抗氧劑BHT、雙酚A、抗氧劑1010、抗氧劑300、抗氧劑DNP、抗氧劑DSTP中的任意一種或幾種的混合物。一種製備上述PVC/農用廢棄物複合材料的方法，包括如下操作:a)製備廢菌料粉末；b)按配方稱取各組成原料；c)密煉使混合均勻；d)投入擠出機，進行擠出、造粒。作為一種優選方案，步驟a)的操作包括如下步驟:稱取乾燥的廢菌料或經偶聯劑改性的廢菌料，粉碎、研磨，篩選12(T250目的粉末。作為進一步優選方案，所述偶聯劑為硬脂酸偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、矽烷偶聯劑或矽酸酯偶聯劑。作為進一步優選方案，偶聯劑改性廢菌料的操作包括如下步驟:將偶聯劑直接加入廢菌料中，研磨使混合均勻，然後在6(T80°C烘箱中保持4、小時。作為進一步優選方案，偶聯劑改性廢菌料的操作包括如下步驟:將偶聯劑和廢菌料溶於無水醇溶劑中，攪拌使混合均勻，然後在6(T80°C烘箱中保持4 8小時。作為更進一步優選方案，改性用的偶聯劑質量為廢菌料質量的3 10%。作為一種優選方案，進行密煉的溫度為80 120°C。
作為一種優選方案，擠出機的三段溫度分別為:170±2°C、175±2°C和180±2°C，擠出機的機頭溫度為180±2°C。因性能測試結果表明，本發明所提供的PVC/農用廢棄物複合材料，相對於以碳酸鈣等傳統補強材料製備的PVC複合材料而言，具有密度低、成本低、電絕緣性能更加優良等優點，並且符合(有些主要指標甚至優於)GB/T8815-2008《電線電纜用軟聚氯乙烯塑料》標準中規定的J-70和JR-70型電纜料的技術指標，因此，本發明所述的PVC/農用廢棄物複合材料完全可應用於製備PVC電纜，尤其可應用於製備儀表通訊電纜、電壓等級在0.6/1KV及以下的電纜及電壓等級在450/750V及以下的柔軟電纜。與現有技術相比，本發明採用廢菌料為填充補強材料製得了性能符合製備PVC電纜用料所需技術要求的複合材料，實現了廢菌料的循環利用，不僅節約了自然資源，也降低了環境汙染，具有節能環保方面的深遠意義；另外，本發明製備方法簡單，原料來源廣泛，無需特殊設備和苛刻條件，易於實現規模化，具有極強的實用價值。
具體實施例方式下面結合實施例及對比例對本發明作進一步詳細、完整地說明。實施例11、將種植蘑菇用的廢棄菌種包進行乾燥、粉碎、研磨後，篩選12(T250目的粉末待用；2、按如下組成配方稱取各原料:
PVC樹脂100質量份
增塑劑DOP40質量份
Ca/Ziili合熱穩定鐘5質I:蕾
助穩定_壞氣人',AtllI5質量份
2 JH.#_謂*_11旨廳酸複合IS0.375質量份
IilMM BHT0.5 質量份
坺傳料20廁量#*;3、將稱取的上述原料投入密煉機中，在120°C混煉15min ;然後投入擠出機中，控制擠出機的三段溫度和機頭溫度分別為170°C、175°C、180°C和180°C，經擠出後再造粒，即得所述的PVC/農用廢棄物複合材料。所製得的PVC/農用廢棄物複合材料的性能檢測結果如下:拉伸強度為18.7MPa，斷裂伸長率為251.8%，老化前後強度變化率為5.3%，斷裂伸長率變化率為-16.3% (老化條件為100°C X168h)，熱穩定時間為157min (剛果紅法，測試溫度為200±2°C)， 密度為1.25g/cm3，體積電阻率為1.43 X IO12 Q m。實施例2
1、將種植木耳用的廢棄菌種包進行乾燥、粉碎、研磨後，篩選12(T250目的粉末待用；2、按如下組成配方稱取各原料:
權利要求
1.一種PVC/農用廢棄物複合材料，其特徵在於，具有如下組成配方:PVC 樹脂IOOgiM:份刺20 40質份熱穩記劑2~5質份助德記劑成從份硬脂酸0.2 2質份夕卜潤滑劑0.卜2質《謙抗氣劑0.3~4質, 份慶菌料3~20質量份
2.根據權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料，其特徵在於:所述的廢菌料為種植食用菌用的廢棄菌種 包。
3.根據權利要求2所述的PVC/農用廢棄物複合材料，其特徵在於:所述的食用菌包括蘑燕、木耳、香燕、白燕中的任意一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料，其特徵在於:所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二辛酯(D0P)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DN0P)、鄰苯二甲酸二正丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)中的任意一種或幾種的混合物。
5.根據權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料，其特徵在於:所述熱穩定劑選自鈣鋅複合熱穩定劑、鋇鋅複合熱穩定劑、鋇鎘鋅複合熱穩定劑、有機錫熱穩定劑中的任意一種或幾種的混合物。
6.根據權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料，其特徵在於:所述助穩定劑選自環氧大豆油、亞磷酸酯、P - 二酮中的任意一種或幾種的混合物。
7.根據權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料，其特徵在於:所述外潤滑劑為硬脂酸鋅或單硬脂酸季戊四醇酯、脂肪酸複合酯或聚乙烯蠟中的一種或幾種的複合物。
8.根據權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料，其特徵在於:所述抗氧劑選自抗氧劑BHT、雙酚A、抗氧劑1010、抗氧劑300、抗氧劑DNP、抗氧劑DSTP中的任意一種或幾種的混合物。
9.一種製備權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料的方法，其特徵在於，包括如下操作: a)製備廢菌料粉末； b)按配方稱取各組成原料； c)密煉使混合均勻； d)投入擠出機，進行擠出、造粒。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，步驟a)的操作包括如下步驟:稱取乾燥的廢菌料或經偶聯劑改性的廢菌料，粉碎、研磨，篩選12(T250目的粉末。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於:所述偶聯劑為硬脂酸偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、矽烷偶聯劑或矽酸酯偶聯劑。
12.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，偶聯劑改性廢菌料的操作包括如下步驟:將偶聯劑直接加入廢菌料中，研磨使混合均勻，然後在6(T80°C烘箱中保持41小時。
13.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，偶聯劑改性廢菌料的操作包括如下步驟:將偶聯劑和廢菌料溶於無水醇溶劑中，攪拌使混合均勻，然後在6(T80°C烘箱中保持4~8小時。
14.根據權利要求12或13所述的方法，其特徵在於:改性用的偶聯劑質量為廢菌料質量的3 10%。
15.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於:進行密煉的溫度為80 120°C。
16.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於:擠出機的三段溫度分別為170±2°C、175±2°C和180 ±2°C，擠出機的機頭溫度為180±2°C。
17.—種應用權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料製備的PVC電纜。
18.一種應用權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料製備的儀表通訊電纜。
19.一種應用權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料製備的電壓等級在0.6/1KV及以下的電纜。
20.一種應用權利要求1所述的PVC/農用廢棄物複合材料製備的電壓等級在450/750V及以下的柔軟電纜。
全文摘要
本發明公開了一種PVC/農用廢棄物複合材料及其製備方法和應用，所述複合材料是由PVC樹脂、增塑劑、熱穩定劑、助穩定劑、硬脂酸、外潤滑劑、抗氧劑和廢菌料按配比經密煉混合均勻後、再經擠出和造粒製備而得。性能試驗表明本發明所提供的PVC/農用廢棄物複合材料，具有密度低、成本低、電絕緣性能更加優良等優點，可應用於製備PVC電纜，不僅可實現廢菌料的循環利用，大大節約自然資源，而且降低了環境汙染，具有節能環保方面的深遠意義；另外，本發明製備方法簡單，原料來源廣泛，無需特殊設備和苛刻條件，易於實現規模化，具有極強的實用價值，相對於現有技術具有顯著的有益效果。
文檔編號H01B3/44GK103214751SQ20121035697
公開日2013年7月24日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者張書華, 楊曉丹, 李翔, 張凱斐, 王尤方, 蘇婕妤 申請人:上海工程技術大學