一種利用湖區(qū)資源的木塑型材配方及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種木塑型材及其制備方法。本發(fā)明充分利用了非木質(zhì)纖維農(nóng)林廢棄物資源，如秸稈、棉桿、蘆葦桿等，能夠有效解決農(nóng)林廢棄物資源焚燒污染大氣、堆積河道污染水質(zhì)、高值化利用率不高的問題；而且本發(fā)明將上述非木質(zhì)纖維利用揉絲機(jī)處理，直接利用絲狀原料制備木塑材料，工藝簡單，節(jié)約能源；絲狀非木質(zhì)纖維經(jīng)過預(yù)處理后改善了其疏水性，能夠與熱塑性塑料熔融混煉，緊密結(jié)合，制備出物理性能優(yōu)良的木塑材料型材。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠充分利用非木質(zhì)纖維農(nóng)林廢棄物，有利于節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，制備的木塑型材的物理性能好；制得的木塑型材易于加工，其加工長度不受限制，且生產(chǎn)效率高、性能優(yōu)良，使用數(shù)年后，可100％回收再利用。
【專利說明】一種利用湖區(qū)資源的木塑型材配方及其生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種木塑復(fù)合材料，具體的說，涉及一種利用蘆葦桿、秸桿、棉桿等廢棄湖區(qū)資源制備的木塑型材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們環(huán)保節(jié)能意識的提高，已經(jīng)不再滿足于實(shí)木地板的木材浪費(fèi)和強(qiáng)化地板的高甲醛釋放，迫切需要一種具有節(jié)能、低耗費(fèi)、易于打理的新型的建筑材料。木塑復(fù)合材料是一種新型的材料，是將加工處理過的廢舊木材、鋸末、農(nóng)作物秸桿、堅(jiān)果的殼按照一定的比例，與熱塑性材料混合經(jīng)高溫高壓處理制成，木塑復(fù)合材料以植物粉和熱塑性塑料為主要原料，可以緩解石油用量，同時(shí)大量使用了廢棄的木屑粉，該材料的研制既能緩解現(xiàn)代社會對石油資源的消耗，又能減少木材資源的消耗，是保護(hù)環(huán)境和降低能耗的有效手段。木塑復(fù)合材料與木材相比，具有耐用、尺寸穩(wěn)定性好、易成型、吸水性小、耐腐蝕；與塑料相比具有成本低、剛性高的特點(diǎn)。
[0003]目前，木塑材料所用的植物粉包括木屑粉、果殼粉、竹粉、秸桿粉、糠殼粉、其它農(nóng)作物或植物莖葉粉等，其來源十分廣闊且價(jià)格低廉，充分利用這些材料本身就是治理環(huán)境美化環(huán)境的的一種途徑。
[0004]與常用的木質(zhì)纖維原料相比，蘆葦桿、秸桿、棉桿等含有較多的纖維素，而木質(zhì)素的含量相對較低，與熱塑性樹脂的混煉不太容易，目前工業(yè)生產(chǎn)中還很少將其作為木塑材料的主要原料，但在實(shí)際的生產(chǎn)和生活中，每年棄置的蘆葦桿、秸桿、棉桿的數(shù)量非常龐大，開發(fā)非木質(zhì)纖維對保護(hù)環(huán)境，綜合利用各種資源具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]針對上述需求，本發(fā)明提出一種綜合利用蘆葦桿、秸桿、棉桿制備的木塑型材及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種利用包括蘆葦桿、秸桿、棉桿的非木質(zhì)纖維制備的木塑型材及其制備方法。
[0007]本發(fā)明所述的木塑型材，是由下述重量份數(shù)的原料制成:
[0008]PVC 樹脂粉:50 份；
[0009]回收PE廢料:50份；
[0010]非木質(zhì)纖維:80~100份；
[0011]鈣質(zhì)填充劑:50~70份；
[0012]偶聯(lián)劑:0.5~1份；
[0013]穩(wěn)定劑:3~5份；
[0014]抗氧劑 :0.6~0.9份;
[0015]PE 蠟:0.9 ~1.3 份；
[0016]硬脂酸:0.5~0.8份;[0017]發(fā)泡劑:0.8~1.5份;
[0018]發(fā)泡調(diào)節(jié)劑:6~8份。
[0019]優(yōu)選的，所述木塑型材由下述重量份數(shù)的原料制成:
[0020]PVC 樹脂粉:50 份；
[0021]回收PE廢料:50份；
[0022]非木質(zhì)纖維:90~100份；
[0023]鈣質(zhì)填充劑:50~60份；
[0024]偶聯(lián)劑:0.8~1份；
[0025]穩(wěn)定劑:3~5份；
[0026]抗氧劑:0.6~0.8份;
[0027]PE 蠟:0.9 ~1.1 份；
[0028]硬脂酸:0.6~0.8份;
[0029]發(fā)泡劑:0.8~1.0份;
[0030]發(fā)泡調(diào)節(jié)劑:6份。
[0031]其中，所述非木質(zhì)纖維是由蘆葦桿、秸桿、棉桿經(jīng)揉絲機(jī)制備而得的絲狀材料；
[0032]蘆葦桿、秸桿、棉桿不易制成顆粒狀粉末，將其制成較細(xì)的粉末需要耗費(fèi)較多的能量，因此將上述蘆葦桿、秸桿、棉桿制備成絲狀材料。所述揉絲機(jī)是農(nóng)業(yè)上常用的一種機(jī)械，一般用于將農(nóng)作物的廢棄物，如秸桿、棉桿、玉米桿、麥草等揉碎加工制成飼料。
[0033]所述非木質(zhì)纖維的長徑比為50-100:1-15，其長度為3_15mm ；
[0034]絲狀的非木質(zhì)纖維一方面能夠作為木質(zhì)原料與熱塑性塑料均勻混煉，另一方面能夠作為增強(qiáng)相使制得的木塑材料的強(qiáng)度和韌性進(jìn)一步提高，提高制備的木塑型材的物理性倉泛。
[0035]另外，為保證上述絲狀非木質(zhì)纖維能夠與熱塑性樹脂均勻混合，緊密結(jié)合，本發(fā)明所述的非木質(zhì)纖維還需要進(jìn)行預(yù)處理；所述預(yù)處理是將絲狀非木質(zhì)纖維與偶聯(lián)劑和鈣質(zhì)填充劑預(yù)先混合。
[0036]具體的說，所述預(yù)處理如下進(jìn)行:將絲狀非木質(zhì)纖維加入攪拌混料機(jī)，然后加入偶聯(lián)劑，以及重量為總用量質(zhì)量30% -70%的鈣質(zhì)填充劑，將上述原料混合，同時(shí)加熱到130 ~150°C，保溫 2-3h ；
[0037]本發(fā)明中，所述PE廢料可采用本領(lǐng)域常用的回收PE料，特別的，可選用自棉田中回收的PE塑料薄膜。
[0038]PVC樹脂粉可選用本領(lǐng)域常用的PVC樹脂粉。
[0039]所述鈣質(zhì)填充劑可選用碳酸鈣。向木塑材料中加入適量的填充劑，會使其具有較好的手感，光面干燥而不顯光亮，且耐熱壓性高，永久形變小。優(yōu)選輕質(zhì)碳酸鈣粉或輕度活化碳酸鈣。所述輕質(zhì)碳酸鈣是沉降體積為2.4-2.8mL/g的碳酸鈣，一般是將石灰石等原料煅燒生成石灰(主要成分為氧化鈣)和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分為氫氧化鈣)，然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，最后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得；或先用碳酸納和氯化鈣進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，然后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得。所述輕質(zhì)碳酸鈣的粒度為2-1000nm ;優(yōu)選粒度為2_50nm的超微細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣。所述活化碳酸鈣是改進(jìn)工藝條件制備的輕質(zhì)碳酸鈣粉，可選用市場上常見的活化碳酸鈣產(chǎn)品，如石家莊井陘碳酸鈣廠生產(chǎn)的鈣粉。
[0040]所述偶聯(lián)劑可選用有機(jī)偶聯(lián)劑或無機(jī)偶聯(lián)劑，如有機(jī)硅烷、鈦酸酯、異氰酸酯、馬來酸酐或馬來酸酐改性聚合物、硅酸鹽等，優(yōu)選馬來酸酐接枝聚丙烯，硅酸鈉和鈦酸酯的混合物，其中馬來酸酐接枝聚丙烯，硅酸鈉和鈦酸酯的用量的質(zhì)量比為1-2:1-2:1-3 ；
[0041]PVC在高溫下加工，極易放出HCL，形成不穩(wěn)定的聚烯結(jié)構(gòu)。同時(shí)，HCL具有自催化作用，會使PVC進(jìn)一步降解。另外，如果有氧存在或有鐵、鋁、鋅、錫、銅和鎘等離子存在，都會對PVC降解起催化作用，加速其老化。因此塑料將出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象，如變色、變形、龜裂、機(jī)械強(qiáng)度下降、電絕緣性能下降、發(fā)脆等。為了解決這些問題，配方中必須加入穩(wěn)定劑，尤其熱穩(wěn)定劑更是必不可少。PVC用的穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和螯合劑。配方設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)制品使用要求和加工工藝要求選用不同品種，不同數(shù)量的穩(wěn)定劑。本發(fā)明中，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅系列穩(wěn)定劑或稀土類穩(wěn)定劑，可采用本領(lǐng)域市購的上述穩(wěn)定劑，如深圳市森德利塑料助劑有限公司的CZX系列無毒鈣鋅穩(wěn)定劑等；稀土穩(wěn)定劑的加工性能極好，可選用濟(jì)南金昌順化工有限公司生產(chǎn)的PVC無塵稀土復(fù)合熱穩(wěn)定劑。
[0042]抗氧劑可選用本領(lǐng)域常用的抗氧劑，優(yōu)選二丁羥基甲苯和四[甲基_β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯的組合，的質(zhì)量比為1-2:1 ；
[0043]PE蠟即聚乙烯蠟，分子量一般為1500~50000，平均不超10000，為蠟狀樹脂。外觀是白色或黃色小顆粒。聚乙烯蠟熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電性能都很好，熔融粘度和硬度均接近于石蠟，具有較強(qiáng)的內(nèi)部潤滑作用。
[0044]硬脂酸也是一種常用的潤滑劑，它可以充當(dāng)外潤滑劑，主要通過與木粉混合，均勻地覆蓋在木粉表面，從而提高其與聚合物基體的粘接。所述硬脂酸選用本領(lǐng)域常用的硬脂酸即可。
[0045]發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為聚丙烯酸酯類發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，可選用本領(lǐng)域常用的類型，如ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑；如山東瑞豐高分子材料有限公司生產(chǎn)的苯乙烯類。
[0046]所述發(fā)泡劑為偶氮酰胺類放熱型發(fā)泡劑，如本領(lǐng)域常用的偶氮二甲酰胺。
[0047]為此，本發(fā)明還提供上述木塑型材的制備方法。
[0048]所述木塑型材的制備方法包括以下步驟:
[0049]I)將非木質(zhì)纖維加入攪拌混料機(jī)，然后加入偶聯(lián)劑，以及重量為總用量質(zhì)量30% -70%的鈣質(zhì)填充劑，將上述原料混合，同時(shí)加熱到130~150°C，保溫20_100min ；
[0050]2)將回收PE廢料加熱至100_150°C，加入發(fā)泡劑和發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，混合均勻，然后與剩余原料按照份數(shù)配比加入攪拌混料機(jī)混合，溫度保持130~150°C，混煉30-200min，再冷卻至70~80°C放出；
[0051]3)將混合好的原料加入擠出機(jī)，加熱至140~180°C擠出，經(jīng)磨具定型、冷卻、牽弓丨、定尺、切割成型材。
[0052]型材的長度、寬度、厚度可根據(jù)客戶要求任意確定。
[0053]本發(fā)明的木塑型材具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0054]I)充分利用了非木質(zhì)纖維農(nóng)林廢棄物資源，如秸桿、棉桿、蘆葦桿等，能夠有效解決農(nóng)林廢棄物資源焚燒污染大氣、堆積河道污染水質(zhì)、高值化利用率不高的問題；而且本發(fā)明將上述非木質(zhì)纖維利用揉絲機(jī)處理，直接利用絲狀原料制備木塑材料，工藝簡單，節(jié)約能源；[0055]2)本發(fā)明的木塑型材，易于加工，其加工長度不受限制，且生產(chǎn)效率高、性能優(yōu)良(零甲醛、防水、防潮、防霉、防蛀)，將來是取代普通密度板、多層板材的理想裝飾材料，使用數(shù)年后，可100%回收再利用。
[0056]3)本發(fā)明的木塑型材，其生產(chǎn)工藝簡單、易于操作，穩(wěn)定性好、易于加工。
【具體實(shí)施方式】
[0057]以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的發(fā)明范圍。該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0058]如無特別說明，所采用的方法是本領(lǐng)域常用的方法。本實(shí)施例采用的設(shè)備是本領(lǐng)域常用的設(shè)備。其中實(shí)施例1-4所用的各原料的名稱和生產(chǎn)廠家如表1所示:
[0059]回收PE廢料是來源于棉田的PE薄膜，經(jīng)造粒后的都得到的粒度為40-80目的粉末；
[0060]PE蠟選用江陰紅盛塑料助劑廠的聚乙烯蠟；發(fā)泡劑選用杭州海虹精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)的偶氮二甲酰胺；
[0061]偶聯(lián)劑為青島旭昕化工有限公司的kh-792偶聯(lián)劑；
[0062]抗氧劑為上海波以爾化工有限公司的1024 ；
[0063]ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為山東瑞豐高分子有限公司的產(chǎn)品。
[0064]表1實(shí)施例1-4的原料及廠家
[0065]
【權(quán)利要求】
1.一種木塑型材，其特征在于，是由下述重量份數(shù)的原料制成: PVC樹脂粉:50份; 回收PE廢料:50份； 非木質(zhì)纖維:80~100份； 鈣質(zhì)填充劑:50~70份； 偶聯(lián)劑:0.5~1份； 穩(wěn)定劑:3~5份； 抗氧劑:0.6~0.9份;
PE 蠟:0.9 ~1.3 份； 硬脂酸:0.5~0.8份; 發(fā)泡劑:0.8~1.5份； 發(fā)泡調(diào)節(jié)劑:6~8份。
2.如權(quán)利要求1所述 的木塑型材，其特征在于，所述木塑型材由下述重量份數(shù)的原料制成: PVC樹脂粉:50份; 回收PE廢料:50份； 非木質(zhì)纖維:90~100份； 鈣質(zhì)填充劑:50~60份; 偶聯(lián)劑:0.8~1份； 穩(wěn)定劑:3~5份； 抗氧劑:0.6~0.8份;
PE 蠟:0.9 ~1.1 份； 硬脂酸:0.6~0.8份; 發(fā)泡劑:0.8~1.0份； 發(fā)泡調(diào)節(jié)劑:6份。
3.如權(quán)利要求1或2所述的木塑型材，其中，其特征在于，所述非木質(zhì)纖維是由蘆葦桿、秸桿、棉桿經(jīng)揉絲機(jī)制備而得的絲狀材料。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的木塑型材，其特征在于，所述非木質(zhì)纖維的長徑比為 50-100:1-15。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的木塑型材，其特征在于，所述非木質(zhì)纖維的長度為3-15mm。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的木塑型材，其特征在于，所述的非木質(zhì)纖維經(jīng)過預(yù)處理得到；所述預(yù)處理是將絲狀非木質(zhì)纖維與偶聯(lián)劑和鈣質(zhì)填充劑預(yù)先混合。
7.如權(quán)利要求6所述的木塑型材，其特征在于，所述預(yù)處理如下進(jìn)行:將絲狀非木質(zhì)纖維加入攪拌混料機(jī)，然后加入偶聯(lián)劑，以及重量為總用量質(zhì)量30% -70%的鈣質(zhì)填充劑，將上述原料混合，同時(shí)加熱到130~150°C，保溫2-3h。
8.如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的木塑型材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: I)將非木質(zhì)纖維加入攪拌混料機(jī)，然后加入偶聯(lián)劑，以及重量為總用量質(zhì)量30% -70%的鈣質(zhì)填充劑，將上述原料混合，同時(shí)加熱到130~150°C，保溫20_100min ；2)將回收PE廢料加熱至100-150°C，加入發(fā)泡劑和發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，混合均勻，然后與剩余原料按照份數(shù)配比加入攪拌混料機(jī)混合，溫度保持130~150°C，混煉30-200min，再冷卻至70~80 V放出; 3)將混合好的原料加入擠出機(jī)，加熱至140~180°C擠出，經(jīng)磨具定型、冷卻、牽引、定尺、切割成型材。
【文檔編號】C08L23/06GK103992587SQ201410180506
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】趙悅英, 楊明, 顧元喆 申請人:山東霞光實(shí)業(yè)有限公司