一種山核桃殼生態木複合材料及其製備方法
2023-05-21 06:30:51
一種山核桃殼生態木複合材料及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及塑木複合材料，提供一種山核桃殼生態木複合材料及其製備方法。本發明由包括以下重量份配比的組分製得：熱塑性高分子樹脂50-60份；山核桃殼粉40-50份或山核桃殼粉30-40份、木粉10-20份；輕質碳酸鈣8-10份；相容劑10-14份；熱穩定劑2-4份；潤滑劑2-4份；增塑劑2-3份；抗氧化劑及紫外線穩定劑1-3份。本發明方法採用原料深加工及擠壓成形等綜合工藝，利用野生山核桃深加工的廢棄物和廢棄塑料資源，本發明複合材料除具有一般塑木兼有的木材和塑料的雙重特性外，其機械性能更好，更堅硬、持久、耐磨、耐候，簡單、方便，製造成本低廉，可回收再生、節約能源、保護環境。
【專利說明】一種山核桃殼生態木複合材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚合物基木塑複合材料及其製備方法，特別是一種山核桃殼生態木複合材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]世界人均年消耗木材0.58立方米，而我國只有0.29立方米，我國每年對林木及其製品的需求折合資源蓄積量為3億立方米以上，而現有森林資源的年合理供給量僅佔需求量的60 %左右。另一方面，在未來5-10年，全國人口年均淨增1100萬左右，經濟增速每年7%以上，這對本來就已經很貧乏的木材供應，提出了更高的要求。世界木材緊缺，澳大利亞、美國的自給率為90 % ;我國的自給率35 %，日本自給率不足20 %，木材進口額居世界前三位的是美國、中國和日本。國內木材需求量已達到3-3.3億多立方米，我國更急需木材的代用品。
[0003]事實證明，作為木材的代用品，唯塑木莫屬。而目前我國塑木實際產量生產能力只為幾十萬噸左右。因此，急需發展和擴大塑木複合材料產業，特別是研究開發生態木複合材料產業。
[0004]塑木，又稱木塑，生態木，是利用塑料和木粉，竹粉，稻殼，秸杆等植物纖維，經過擠壓、注塑、模壓等特殊工藝生產出的新型環保材料。木塑克服了傳統木材易吸水，發黴，開裂的缺點，具備塑料防水、防黴，不開裂等優點，其熱脹冷縮性更是優於塑料本身，但現有的塑木複合材料普遍使用木粉、刨花、鋸末，植物纖維為粉碎處理過的稻杆、花生殼、椰子殼、甘蔗、亞麻、澤麻、黃麻、大麻等，原料來源不甚廣泛；基本上還沒有使用山核桃殼為主要原料。
[0005]目前，已公開一種基於核桃殼粉的阻燃木塑複合材料及其生產方法(專利申請號:201210319295.X)，該公開材料中僅涉及核桃種植加工餘下物的利用，也未提供針對山核桃殼原料的複合材料及生產方法。
[0006]山核桃基本作為乾果銷售，其果殼難以回收利用，而現在許多野生山核桃被深加工利用，僅我國某公司每年即可加工利用山核桃近千噸。山核桃可食部分少，果殼多，所產生大量集中的山核桃殼被丟棄或焚燒，造成資源的極大浪費，並且嚴重汙染了環境。因此，加強對山核桃殼的綜合利用，避免山核桃殼資源的浪費，不僅可以有效地處理固體廢棄物，減少環境汙染，而且能夠利用廢棄資源材料、帶動農副產品深加工、為工業和生活提供價廉物美的新型低碳、環保材料。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為了解決上述問題，利用野生山核桃深加工的廢棄物和廢棄塑料資源，提供一種應用廣泛、附加值高的新型低碳、環保的山核桃殼生態木複合材料及生產方法。
[0008]本發明提供的一種山核桃殼生態木複合材料，包括山核桃殼粉、熱塑性高分子樹脂和助劑，其中助劑由輕質碳酸鈣、相容劑、熱穩定劑、增塑劑、潤滑劑、抗氧化劑及紫外線穩定劑組成；各組分的重量比為，熱塑性高分子樹脂為50-60份；山核桃殼粉為40-50份或山核桃殼粉為30-40份、木粉10-20份；輕質碳酸鈣為8-10份；相容劑為10-14份；熱穩定劑為2-4份；潤滑劑為2-4份；增塑劑為2-3份；抗氧化劑及紫外線穩定劑為1-3份。
[0009]本發明山核桃殼生態木複合材料,其中山核桃殼粉的水份含量小於3.5%,粉碎細度為80-120目和經過表面化學改性處理。(不添加或部分添加木粉)使產品兼有木材的特性。
[0010]本發明山核桃殼生態木複合材料，其中熱塑性高分子樹脂為聚氯乙烯或聚乙烯或聚丙烯的一種或幾種的混合物。
[0011]本發明山核桃殼生態木複合材料，其中輕質碳酸鈣(滑石粉)包覆山核桃殼粉，可以減少擠出成型過程的內阻力，達到改善加工工藝、提高材料性能的效果、降低了粘度和能耗，提聞了材料的力學和耐侯、耐熱性能。
[0012]本發明山核桃殼生態木複合材料，其中相容劑為馬來酸酐或馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯。能使塑料與山核桃殼粉表面之間產生強的界面結合，同時能降低山核桃殼粉的吸水性，提高山核桃殼粉與塑料的相容性及分散性，所以山核桃殼粉生態木複合材料的力學性能明顯提高。
[0013]本發明山核桃殼生態木複合材料，其中熱穩定劑為月桂酸馬來酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫或二月桂酸二辛基錫或二烷基馬來酸二丁基錫或二鹼式鄰苯二甲酸鉛或二鹼式磷酸鉛或硬脂酸鉛中的一種或幾種混合物。防止加工過程中聚合物降解。
[0014]本發明山核桃殼生態木複合材料，其中增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯。可以使高分子製品的塑性增加，改進其柔性、延伸性和加工性。
[0015]本發明山核桃殼生態木複合材料，其中潤滑劑為乙撐雙脂肪酸醯胺、聚酯蠟、聚乙烯蠟、石蠟、氧化聚乙烯蠟的一種或幾種的混合物。改善熔體的流動性，提高生產速度，產品表面質量，產品的加工性能及力學性能。
[0016]本發明山核桃殼生態木複合材料，其中抗氧化劑及紫外線穩定劑為阻胺光穩定劑、納米氧化鋅等，防止產品老化及紫外光對聚合物的傷害。
[0017]本發明提供的一種山核桃殼生態木複合材料的製備方法，包括如下步驟:
[0018]A.原料加工工序，將山核桃原料脫殼，並對分離核桃仁、核桃柏的山核桃殼進行粉碎、篩分並乾燥，使山核桃殼粉的水份含量小於3.5%，粉碎細度為80-120目；對製成的山核桃粉進行表面處理；該表面處理為用酒精溶解表面改性劑，濃度為5-8%，並在溫度為40-600C，轉速為150-300轉每分鐘，把表面改性劑酒精溶液加入核桃殼粉中分散30分鐘以上；
[0019]B.混合工序，按前述要求配料重量比將熱塑性高分子樹脂、山核桃殼粉或添加的部分粉碎細度為100-120目的木粉、滑石粉或輕質碳酸鈣於高速熱混機中混至110°C，加木塑潤滑劑PA-02和馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯混到150-165°C，泠卻後轉入塑煉工序；
[0020]C.塑煉工序，將混合料用平行雙螺杆擠出造粒機擠出造粒，加工溫度為160-220°C ;對粒料採用塑木擠出生產線進行擠出成形，加工溫度為175-210°C。
[0021]發明的有益效果
[0022]本發明提供的山核桃殼生態木複合材料是利用山核桃深加工的廢棄物和廢棄塑料資源，經混煉加工製成，可用做新型環保裝飾材料、建築材料。該材料的特性集木材和塑料的優點於一體，可用於家居、汽車、艦船裝飾，戶外景觀美化、在工業包裝、化工海洋防腐等領域替代木材、鋼材和樹脂，有著獨特和廣泛的用途。
[0023]本發明核桃殼生態木複合材料與其它塑木一樣是木材的首選替代品，且與木製品相比較有很大性能優勢:
[0024]1.產品具有與原木相同的加工性能，可釘、可鑽、可刨、可粘、表面光滑細膩，無需砂光和油漆、若想塗漆，其油漆附著性好，亦可根據個人喜好上漆。
[0025]2.產品摒棄了木材自然的缺陷、如龜裂、翹曲、色差等、因此無需定時保養。
[0026]3.產品彎曲特性強，適合用於室裝各種刨花板條與裝飾材料等。
[0027]4.產品獨特技術能夠應付多種規格、尺寸、形狀、厚度等的需求，這也包括提供多種設計，顏色及木紋的製成品，無需打磨、上漆，降低後期費用加工成本，給顧客更多的選擇。
[0028]5.產品具有防火、防水、抗腐蝕、耐潮溼、不被蟲蛀、不長真菌、耐酸鹼、無毒害、無汙染等優良性能。
[0029]6.產品使用壽命長，可重複使用多次，平均比木材使用時間長五倍以上，使用成本是木材的1/2~1/3，性價比有很大優勢。可熱成型，二次加工，強度高，節能源。
[0030]7.產品質堅、量輕、保溫、表面光滑平整，不含甲醛及其他有害物質、無毒害、無汙染。
[0031]8.有熱塑性塑料的易成形性，又有類似木材的二次加工性，可以根據需要製作成形狀十分複雜的各種塑木型材，代替木材應用於各個領域。
[0032]本發明山核桃殼生態木複合材料除具有一般塑木兼有的木材和塑料的雙重特性外，其機械性能更好，更堅硬、持久、耐磨、耐候等優點，簡單、方便，製造成本低廉，可回收再生、節約能源、保護環境。
具體實施例
[0033]下面結合附圖詳細說明本發明的實施例
[0034]圖1為山核桃殼生態木複合材料的製備流程圖
[0035]參見附圖
[0036]實施例1，實施例2，實施例3見表一
[0037]A.原料加工工序，將山核桃原料脫殼，並對分離核桃仁、核桃柏的山核桃殼進行粉碎、篩分並乾燥，使山核桃殼粉的水份含量小於3.5%，粉碎細度為80-120目；對製成的山核桃粉進行表面處理；該表面處理為用酒精溶解表面改性劑，濃度為5-8%，並在溫度為40-600C，轉速為150-300轉/每分鐘，把表面改性劑酒精溶液加入山核桃殼粉中分散30分鐘以上；
[0038]B.混合工序:將高密度聚乙烯、聚丙烯(或回收料)、山核桃殼粉或添加的部分木粉(粉碎至100-120目)、滑石粉或輕質碳酸鈣(1000目)於高速熱混機中混至110°C後，加木塑潤滑劑PA-02和馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯混到150-165°c左右放入泠缸泠卻到30°C後轉入造粒工序。
[0039]C.塑煉工序:
[0040]I)造粒:混合料於平行雙螺杆的擠出造粒機中造粒，模頭到下料的溫度順序為(I60-170。。) — (165—175°C) — (175-185°C) — (190-200。。) — (200_220°C度)，得到粒料。
[0041]2)擠出成型:採用塑木擠出生產線，包括電控櫃、擠出機、模具、冷卻平臺、切割機、放料架等部分。螺杆下料段175-185°C —中段180-200°C—靠噴嘴段195_210°C。製得山核桃殼生態木複合材料型材，其抗彎強度，壓縮強度等機械性能可參見表二。
[0042]表一
[0043]山核桃殼生態木複合材料實施例(原輔材料組成(重量份數)
[0044]
【權利要求】
1.一種山核桃殼生態木複合材料，其特徵在於，包括山核桃殼粉、熱塑性高分子樹脂和助劑，其中助劑由輕質碳酸鈣、相容劑、熱穩定劑、增塑劑、潤滑劑、抗氧化劑及紫外線穩定劑組成；各組分的重量比為，熱塑性高分子樹脂為50-60份；山核桃殼粉為40-50份或山核桃殼粉為30-40份、木粉10-20份；輕質碳酸鈣為8-10份；相容劑為10-14份；熱穩定劑為2-4份；潤滑劑為2-4份；增塑劑為2-3份；抗氧化劑及紫外線穩定劑為1-3份。
2.根據權利要求1所述的山核桃殼生態木複合材料，其特徵在於，山核桃殼粉的水份含量小於3.5%，粉碎細度為80-120目和經過表面化學改性處理。
3.根據權利要求1所述的山核桃殼生態木複合材料，其特徵在於，熱塑性高分子樹脂為聚氯乙烯或聚乙烯或聚丙烯的一種或幾種的混合物。
4.根據權利要求1所述的山核桃殼生態木複合材料，其特徵在於，相容劑為馬來酸酐或馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯。
5.根據權利要求1所述的山核桃殼生態木複合材料，其特徵在於，熱穩定劑為月桂酸馬來酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫或二月桂酸二辛基錫或二烷基馬來酸二丁基錫或二鹼式鄰苯二甲酸鉛或二鹼式磷酸鉛或硬脂酸鉛中的一種或幾種混合物。。
6.根據權利要求1所述的山核桃殼生態木複合材料，其特徵在於，增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯。
7.根據權利要求1所述的山核桃殼生態木複合材料，其特徵在於，潤滑劑為乙撐雙脂肪酸醯胺、聚酯蠟、聚乙 烯蠟、石蠟、氧化聚乙烯蠟的一種或幾種的混合物。
8.根據權利要求1所述的山核桃殼生態木複合材料，其特徵在於，抗氧化劑及紫外線穩定劑為阻胺光穩定劑、納米氧化鋅。
9.權利要求1至8任一項權利要求所述山核桃殼生態木複合材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: A.原料加工工序,將山核桃原料脫殼,並對分離核桃仁、核桃柏的山核桃殼進行粉碎、篩分並乾燥，使山核桃殼粉的水份含量小於3.5%，粉碎細度為80-120目；對製成的山核桃粉進行表面處理；該表面處理為用酒精溶解表面改性劑，濃度為5-8%，並在溫度為40-600C，轉速為150-300轉/每分鐘，把表面改性劑酒精溶液加入山核桃殼粉中分散30分鐘以上； B.混合工序，按前述權力要求配料重量比將熱塑性高分子樹脂、山核桃殼粉或添加的部分粉碎細度為100-120目的木粉、滑石粉或輕質碳酸鈣於高速熱混機中混至110°C，加木塑潤滑劑和馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯混到150-165°C，泠卻後轉入塑煉工序; C.塑煉工序，將混合料用平行雙螺杆擠出造粒機擠出造粒，加工溫度為160-220°c;對粒料採用塑木擠出生產線進行擠出成形，加工溫度為175-210°C。
【文檔編號】C08K3/26GK104130515SQ201310158864
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年5月3日 優先權日:2013年5月3日
【發明者】田洪全 申請人:遼寧長白仙子生物科技有限公司