專利名稱：一種利用可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木塑材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用脫脂大豆粉和農(nóng)作物秸桿等可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
脫脂大豆粉是以大豆為原料，經(jīng)脫脂、粉碎等工序加工而成，蛋白質(zhì)含量在50%以上，具有良好的吸水吸油性；秸桿是成熟農(nóng)作物莖葉部分的總稱，通常指小麥、玉米、大豆、油菜等在收獲籽實后的剩余部分，粗纖維含量高；脫脂大豆粉和農(nóng)作物秸桿都是具有多用途的可再生生物資源。木塑復(fù)合材料是以木質(zhì)纖維和塑料為主要原料制造的一種新型材料，具有優(yōu)良的使用性能，目前對木塑復(fù)合材料的研究和應(yīng)用逐漸增多。公告號為CN1513918的發(fā)明專利公開了一種木塑復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，該材料是以回收塑料、木質(zhì)纖維、以及樹脂 相容劑等為原料，通過塑料加工中通用的熔融共混方法制備而成，其配方中塑料與木質(zhì)纖維的重量份數(shù)比為100:100-250。付炳辰的發(fā)明專利(CN101186754) “一種利用農(nóng)業(yè)植物秸桿生產(chǎn)高分子復(fù)合木塑材料的方法”是對棉桿、稻殼、麥秸等農(nóng)業(yè)植物秸桿粉進行浸潰處理并干燥，然后將其與塑料為主的其它原料進行高速混合和冷卻混合得干粉料，將干粉料進行擠出造粒，再將造粒后的物料擠出定型，制得高分子復(fù)合木塑材料。該發(fā)明中秸桿粉原料經(jīng)浸潰處理，增強木與塑的親和力，可提高產(chǎn)品性能，但其配方中塑料與秸桿粉的重量配比為100:50-70。因此，目前已公開的發(fā)明專利存在著塑料用量比例偏高，導(dǎo)致木塑復(fù)合材料生產(chǎn)成本偏高等問題急待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是，針對現(xiàn)有木塑制備方法存在的塑料用量比例較高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高的缺陷，提供一種塑料用量降低30-60%，生產(chǎn)成本降低20-30%，木塑復(fù)合材料性能與塑料相當(dāng)?shù)睦每稍偕Y源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)。一種利用可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法，該方法按以下步驟進行
1)脫脂大豆粉蛋白膠體的制備將脫脂大豆粉、水、亞硫酸氫鈉、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉及消泡劑按重量份150-200 800-850 1-2 1-2 5-10 O. 1-0. 2比例備料；先將水送入帶有攪拌裝置的容器中，在攪拌下再將亞硫酸氫鈉、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉及消泡劑加入，攪拌3-5分鐘后，再慢慢加入脫脂大豆粉并繼續(xù)攪拌60-90分鐘，成為均質(zhì)的脫脂蛋白股體；
2)脫脂蛋白膠體的塑化處理將脫脂蛋白膠體和增塑劑按重量份100 3-5比例備料；先將脫脂蛋白膠體送入帶有攪拌裝置的容器中，在攪拌下再將增塑劑慢慢加入，保持?jǐn)嚢?0-60分鐘，得到塑化處理后的改性蛋白，備用；
3)農(nóng)作物秸桿的粉碎處理將農(nóng)作物秸桿粉碎成粒度為60-80目的秸桿粉；4)秸桿粉的改性處理將秸桿粉、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、硬脂酸及加工助劑按重量份100 5-10 O. 5-5 O. 1-5 O. 1_5比例備料；先將秸桿粉與碳酸鈣送入高速混料機中，攪拌至溫度達到80-90°C之間，再將偶聯(lián)劑、硬脂酸及加工助劑加入，繼續(xù)攪拌至溫度達到115°C時出料，得到改性秸桿粉料；
5)木塑干粉料的制備將改性秸桿粉料、塑化處理后的改性蛋白、塑料、增塑劑及加工助劑按重量份80-120 100 60-120 10-30 10-20比例備料；先將改性秸桿粉料、塑化處理的改性蛋白及塑料送入高速混料機中，攪拌至溫度達到80-90°C之間，再將增塑劑及加工助劑加入，繼續(xù)攪拌至溫度達115°C時出料，得到木塑干粉料；
6)木塑干粉料造粒將木塑干粉料送入造粒機中，進行擠出造粒并干燥，得到木塑粉料顆粒；
7)木塑復(fù)合材料的制備將木塑粉料顆粒送入擠塑機或注塑機中進行定型，即制得木 塑復(fù)合材料。所述的消泡劑為甘油單硬脂酸酯、山梨糖醇單硬脂酸酯或磷酸三丁酯中的任選一種。所述的增塑劑為鄰苯二甲酸酯、甘油三醋酸酯、環(huán)氧大豆油或甲酰胺中的任選一種。所述的農(nóng)作物秸桿為大豆桿、棉桿、麥桿或麻桿中的任選一種或兩種以上的混合物。所述的塑料為聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任選一種。所述的加工助劑為石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、鈣鋅穩(wěn)定劑、ACR-401、氯化聚乙烯CPE-135A、相容劑或潤滑劑中的任選一種或兩種以上的混合物。本發(fā)明的有益效果
一、本發(fā)明通過步驟I)至5)的預(yù)備和對秸桿粉中木質(zhì)纖維進行改性處理后，既增加了木質(zhì)纖維與塑料之間的相容性，又提高了兩者的結(jié)合強度；
二、本發(fā)明通過添加經(jīng)塑化處理的脫脂大豆粉和改性處理的秸桿粉料后，可將木塑復(fù)合材料生產(chǎn)中的塑料用量從現(xiàn)有技術(shù)的50%左右降低至30%左右，從而使該材料的生產(chǎn)成本降低20-30% ；
三、所制成的木塑材料厚實耐用，產(chǎn)品性能與塑料相當(dāng)，且有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，是一種理想的塑料替代材料。
具體實施例方式通過以下實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于此。對所涉設(shè)備的說明
造粒機JSH-45,南京康發(fā)橡塑機械制造有限公司；
擠塑機JH25，宜興市云湖環(huán)保機械有限公司；
注塑機ZWK-760，常州震龍機械有限公司；
脫脂大豆粉為大豆榨油后餅柏的粉碎物，細(xì)度為60-80目。實施例I :(利用可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法I)1)脫脂大豆粉蛋白膠體的制備將脫脂大豆粉、水、亞硫酸氫鈉、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉及消泡劑甘油單硬脂酸酯按重量份150克850克I克I克5克O. I克比例備料；先將水送入帶有攪拌裝置的容器中，在攪拌下再將亞硫酸氫鈉、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉及消泡劑甘油單硬脂酸酯加入，攪拌3-5分鐘，再慢慢加入脫脂大豆粉并繼續(xù)攪拌60-90分鐘，成為均質(zhì)的脫脂蛋白膠體；
2)脫脂蛋白膠體的塑化處理將脫脂蛋白膠體和增塑劑甲酰胺按重量份1000克30克比例備料；先將脫脂蛋白膠體送入帶有攪拌裝置的容器中，在攪拌下再將增塑劑甲酰胺慢慢加入，保持?jǐn)嚢?0-60分鐘，得到塑化處理后的改性蛋白；
3)農(nóng)作物秸桿的粉碎處理將大豆桿粉碎成粒度為60-80目的大豆桿粉；
4)大豆桿粉的改性處理將大豆桿粉、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、硬脂酸及石蠟按重量份1000克50克5克3克2克比例備料；先將大豆桿粉與碳酸鈣送入高速攪拌機中，攪拌至溫度達到80-90°C之間，再將偶聯(lián)劑、硬脂酸及石蠟加入，繼續(xù)攪拌至溫度達115°C出料，得到改性大豆桿粉料；
5)木塑干粉料的制備將改性大豆桿粉料、步驟2)塑化處理的改性蛋白、塑料聚丙烯、增塑劑環(huán)氧大豆油及加工助劑石蠟、相容劑、潤滑劑按重量份1000克1000克750克100克20克60克30克比例備料；先將改性大豆桿粉料、步驟2)改性蛋白及塑料聚丙烯送入高速攪拌機中，攪拌至溫度達到80-90°C之間，再將增塑劑環(huán)氧大豆油及加工助劑石蠟、相容劑、潤滑劑加入，繼續(xù)攪拌至溫度達115°C出料，得到木塑干粉料；
6)木塑干粉料造粒將木塑干粉料送入造粒機中，進行擠出造粒并干燥，得到木塑粉料顆粒；其中，造粒機的螺桿溫度為140-155 °C，機頭溫度為175-185 °C ；
7)木塑復(fù)合材料的制備將木塑粉料顆粒送入擠塑機進行定型，即制得木塑復(fù)合材料；其中，擠出定型時，擠塑機的螺桿溫度為125-145 °C，機頭溫度為180-190 °C ;這種木塑復(fù)合材料的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，可用來制作板材或衣架、花盆、筆筒等用品。
實施例2 (利用可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法2)
本例中，I)脫脂大豆粉蛋白膠體的制備將脫脂大豆粉、水、亞硫酸氫鈉、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉及消泡劑山梨糖醇單硬脂酸酯按重量份200克800克2克2克10克O. 2克比例備料；
2)蛋白膠體的塑化處理將蛋白膠體和增塑劑鄰苯二甲酸酯按重量份1000克40克比例備料；
3)棉桿的粉碎處理將棉桿粉碎成粒度為60-80目的棉桿粉；
4)棉桿粉的改性處理將棉桿粉、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、硬脂酸及聚乙烯蠟按重量份1000克75克30克30克25克比例備料；
5)木塑干粉料的制備將改性棉桿粉料、步驟2)塑化處理的改性蛋白、塑料聚氯乙烯、增塑劑甘油三醋酸酯及加工助劑硬脂酸鈣、鈣鋅穩(wěn)定劑、ACR-401、氯化聚乙烯CPE-135A按重量份1200克1000克1200克300克15克70克40克55克比例備料；
6)木塑干粉料造粒將木塑干粉料送入造粒機中，進行擠出造粒并干燥；其中，造粒機的螺桿溫度為140-155 °C，機頭溫度為175-185 V ；
7)木塑復(fù)合材料的制備將木塑粉料顆粒送入注塑機進行定型，即制得木塑復(fù)合材料；其中，注塑定型時，注塑機的螺桿溫度為165-175 °C，機頭溫度為180-190 V ；
其余步驟工藝同于實施例I。
實施例3 (利用可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法3)
本例中，I)脫脂大豆粉蛋白膠體的制備將脫脂大豆粉、水、亞硫酸氫鈉、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉及消泡劑磷酸三丁酯按重量份175克825克I. 5克I. 5克7. 5克O. 15克比例備料；
2)蛋白膠體的塑化處理將脫脂大豆粉蛋白膠體和增塑劑環(huán)氧大豆油按重量份1000克50克比例備料;
3)大豆桿、麻桿的粉碎處理將大豆桿、麻桿按重量I: I比例粉碎成粒度為60-80目的大豆桿麻桿混合粉；
4)大豆桿麻桿混合粉的改性處理將大豆桿麻桿混合粉、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、硬脂酸及石蠟按重量份1000克100克5克15克25克比例備料；
5)木塑干粉料的制備將改性大豆桿麻桿混合粉料、步驟2)塑化處理的改性蛋白、塑料聚乙烯、增塑劑甲酰胺及加工助劑石蠟、相容劑、潤滑劑按重量份800克1000克1000克150克20克70克30克比例備料；
6)木塑干粉料造粒將木塑干粉料送入造粒機中，進行擠出造粒并干燥；其中，造粒機的螺桿溫度為140-155 °C，機頭溫度為175-185 V ；
7)木塑復(fù)合材料的制備將木塑粉料顆粒送入擠塑機進行定型，即制得木塑復(fù)合材料；其中，擠出定型時，擠塑機的螺桿溫度為125-145 °C，機頭溫度為180-190 °C ;其余步驟工藝同于實施例I。
權(quán)利要求
1.一種利用可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法，其特征在于按以下步驟進行 1)脫脂大豆粉蛋白膠體的制備將脫脂大豆粉、水、亞硫酸氫鈉、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉及消泡劑按重量份150-200 800-850 1-2 1-2 5-10 O. 1-0. 2比例備料；先將水送入帶有攪拌裝置的容器中，在攪拌下再將亞硫酸氫鈉、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉及消泡劑加入，攪拌3-5分鐘后，再慢慢加入脫脂大豆粉并繼續(xù)攪拌60-90分鐘，成為均質(zhì)的脫脂蛋白股體； 2)脫脂蛋白膠體的塑化處理將脫脂蛋白膠體和增塑劑按重量份100 3-5比例備料；先將脫脂蛋白膠體送入帶有攪拌裝置的容器中，在攪拌下再將增塑劑慢慢加入，保持?jǐn)嚢?0-60分鐘，得到塑化處理后的改性蛋白，備用； 3)農(nóng)作物秸桿的粉碎處理將農(nóng)作物秸桿粉碎成粒度為60-80目的秸桿粉； 4)秸桿粉的改性處理將秸桿粉、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、硬脂酸及加工助劑按重量份100 5-10 O. 5-5 O. 1-5 O. 1_5比例備料；先將秸桿粉與碳酸鈣送入高速混料機中，攪拌至溫度達到80-90°C之間，再將偶聯(lián)劑、硬脂酸及加工助劑加入，繼續(xù)攪拌至溫度達到115°C時出料，得到改性秸桿粉料； 5)木塑干粉料的制備將改性秸桿粉料、塑化處理后的改性蛋白、塑料、增塑劑及加工助劑按重量份80-120 100 60-120 10-30 10-20比例備料；先將改性秸桿粉料、塑化處理的改性蛋白及塑料送入高速混料機中，攪拌至溫度達到80-90°C之間，再將增塑劑及加工助劑加入，繼續(xù)攪拌至溫度達115°C時出料，得到木塑干粉料； 6)木塑干粉料造粒將木塑干粉料送入造粒機中，進行擠出造粒并干燥，得到木塑粉料顆粒； 7)木塑復(fù)合材料的制備將木塑粉料顆粒送入擠塑機或注塑機中進行定型，即制得木塑復(fù)合材料。
2.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的消泡劑為甘油單硬脂酸酯、山梨糖醇單硬脂酸酯或磷酸三丁酯中的任選一種。
3.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的增塑劑為鄰苯二甲酸酯、甘油三醋酸酯、環(huán)氧大豆油或甲酰胺中的任選一種。
4.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的農(nóng)作物秸桿為大豆桿、棉桿、麥桿或麻桿中的任選一種或兩種以上的混合物。
5.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的塑料為聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任選一種。
6.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的加工助劑為石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、鈣鋅穩(wěn)定劑、ACR-401、氯化聚乙烯CPE-135A、相容劑或潤滑劑中的任選一種或兩種以上的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型木塑復(fù)合材料的方法，屬于木塑材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。方法包括脫脂大豆粉蛋白膠體的制備；脫脂蛋白膠體的塑化處理；農(nóng)作物秸稈的粉碎處理；秸稈粉的改性處理；木塑干粉料的制備；木塑干粉料造粒；木塑復(fù)合材料的制備等步驟。本發(fā)明通過對秸稈粉木質(zhì)纖維的改性，既增加了與塑料之間的相容性，又提高了兩者間的結(jié)合強度,并通過添加塑化處理的脫脂大豆粉料后，使塑料用量從50%左右降低至30%左右，從而使生產(chǎn)成本降低20-30%。本發(fā)明可在木塑材料生產(chǎn)企業(yè)中推廣應(yīng)用。
文檔編號C08L23/06GK102838880SQ20121038369
公開日2012年12月26日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者郁曉敏, 裴銀福, 金關(guān)榮, 朱丹華 申請人:杭州康瑞來生物科技有限公司, 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院