一種竹纖維基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種竹纖維基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，屬于新材料及其成型加 工領(lǐng)域，發(fā)明產(chǎn)品可用于代替塑料，木材等。
【背景技術(shù)】
[0003] 目前在包裝、電子電器、家居家裝、汽車、飛機(jī)、軍工等領(lǐng)域所使用的材料主要以石 油基塑料為主，部分使用原木。但是，塑料具有無法生物降解，污染環(huán)境等缺點(diǎn)，同時(shí)，石油 資源有限，不具有可持續(xù)發(fā)展性。而大量原木的使用，將會砍伐大量的森林，破壞生態(tài)環(huán)境。 因此，將廢舊的植物纖維與部分高分子塑料相結(jié)合，生產(chǎn)出一種較高性能的木塑復(fù)合材料， 可以代替木材和塑料，緩減資源短缺、生態(tài)破壞和環(huán)境污染問題。但是，由于植物纖維與塑 料之間的結(jié)合性差，木塑產(chǎn)品的成型加工困難，從而導(dǎo)致現(xiàn)有市場上的木塑產(chǎn)品具有強(qiáng)度 低、性脆、比重大、植物纖維含量低等缺陷。本發(fā)明以生長周期短的竹纖維為主要原材料，通 過特殊的高壓蒸煮工藝，結(jié)合配方設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出一種具有高強(qiáng)度、韌性好、低成本的生物質(zhì) 復(fù)合材料，可代替塑料和木材等。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有木塑復(fù)合材料有強(qiáng)度低、性脆、比重大、植物纖維含量 低、成本高等缺點(diǎn)，充分利用竹子生長周期短，竹纖維具有高強(qiáng)度、防蟲防腐、防紫外線等優(yōu) 點(diǎn)，通過化學(xué)浸泡和高壓蒸煮等工藝處理，然后與聚丙烯(PP)混合，配合其他添加劑、采用 合適的工藝步驟和參數(shù)，以螺桿擠出造粒得到一種高性能、成本低廉的生物質(zhì)復(fù)合材料，該 材料可使用注塑、擠出、模壓、機(jī)加工等方法成型各種制品，廣泛應(yīng)用于包裝、電子、通訊、家 具、裝飾、汽車、飛機(jī)、軍工等領(lǐng)域，代替塑料和原木等材料，具有很好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
[0006] 本發(fā)明的復(fù)合材料，主要組成為:竹纖維，聚丙烯，氧化鈣，十二烷基硫酸鈉，硬脂 酸鈣，聚乙烯蠟，DCP(過氧化二異丙苯），二氧化鈦，水，檸檬酸鈉。
[0007] 各組分比例及制備步驟： (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù))含水率為7~15%(優(yōu)選10%)竹纖維(市場購買處理過的造紙用竹 長纖維），氧化鈣10~20份(優(yōu)選15份），水300~500份(優(yōu)選400份），在反應(yīng)釜中共混均勻后， 密封靜置24~72小時(shí)(優(yōu)選36小時(shí)），然后取出濾掉水分(用手輕握，無明顯滴水為佳），待用 (2) 取檸檬酸鈉5~10份(優(yōu)選8份），水100~150份(優(yōu)選120份），與（1)中處理后的竹纖維 共混均勻，靜置3~8小時(shí)（優(yōu)選5小時(shí)），然后放入高壓蒸煮釜中，在10~20MPa (優(yōu)選15MPa)， 100~130°C(優(yōu)選120°C)下，蒸煮30~60分鐘（優(yōu)選45分鐘），然后取出在70~90°C(優(yōu)選80°C) 干燥，使其含水率控制在6~10%(優(yōu)選8%)，待用 (3) 取步驟(2)中處理好的纖維60~80份(優(yōu)選70份），聚丙烯20~40份(優(yōu)選30份），十二 烷基硫酸鈉1~3份(優(yōu)選2份），硬脂酸鈣1~3份(優(yōu)選2份），聚乙烯蠟3~5份(優(yōu)選4份），DCP(過 氧化二異丙苯）1~3份(優(yōu)選2份），800~1200目（優(yōu)選1000目）二氧化鈦3~8份(優(yōu)選5份），在高 混機(jī)中共混10~30分鐘(優(yōu)選20分鐘），待用。
[0008] (4 )將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為170~210°C (優(yōu)選 190°C)，機(jī)頭壓力2~5MPa(優(yōu)選3MPa)，螺桿轉(zhuǎn)速70~90r/min(優(yōu)選80 r/min)。
[0009] 本發(fā)明針對植物纖維與塑料不相容，結(jié)合強(qiáng)度低的特點(diǎn)，利用氧化鈣水溶液浸泡、 和檸檬酸鈉洗滌，然后高溫高壓蒸煮，對其進(jìn)行改性，增加竹纖維與聚丙烯的結(jié)合強(qiáng)度，然 后通過配方設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮各添加劑的作用，最后利用螺桿擠出方式，在合適的壓力、溫度 和速度下，高效、連續(xù)擠出造粒，得到一種高性能的生物質(zhì)復(fù)合材料，該發(fā)明材料可通過擠 出、注塑、模壓、機(jī)加工等方式成型各種制品，廣泛應(yīng)用于包裝、電子電器、家具裝飾、建筑、 交通工具、以及軍工等領(lǐng)域，代替塑料或木材，具有非常高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011] 實(shí)施例1: (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù))含水率為10%竹纖維(市場購買處理過的造紙用竹長纖維），氧 化鈣10份，水300份，在反應(yīng)釜中共混均勻后，密封靜置24小時(shí)，然后取出濾掉水分（用手輕 握，無明顯滴水為佳），待用 (2) 取檸檬酸鈉5份(優(yōu)秀8份），水100份，與（1)中處理后的竹纖維共混均勻，靜置3小 時(shí)，然后放入高壓蒸煮釜中，在10MPa，100~130°C下，蒸煮30分鐘，然后取出在70°C干燥，使 其含水率控制在6%，待用 (3) 取步驟(2)中處理好的纖維60份，聚丙烯40份，十二烷基硫酸鈉1份，硬脂酸鈣1份， 聚乙烯蠟3份，DCP(過氧化二異丙苯）1份，1000目二氧化鈦3份，在高混機(jī)中共混10分鐘，待 用。
[0012] (4)將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為190°C，機(jī)頭壓力 3MPa，螺桿轉(zhuǎn)速80 r/min。
[0013] 表1
實(shí)施例2: (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù))含水率為10%竹纖維(市場購買處理過的造紙用竹長纖維），氧 化鈣15份，水400份，在反應(yīng)釜中共混均勻后，密封靜置36小時(shí)，然后取出濾掉水分（用手輕 握，無明顯滴水為佳），待用 (2) 取檸檬酸鈉8份，水120份，與（1)中處理后的竹纖維共混均勻，靜置5小時(shí)，然后放入 高壓蒸煮釜中，在15MPa，120°C下，蒸煮45分鐘，然后取出在80°C干燥，使其含水率控制在 8%，待用 (3) 取步驟(2)中處理好的纖維70份，聚丙烯30份，十二烷基硫酸鈉2份，硬脂酸鈣2份， 聚乙烯蠟4份，DCP(過氧化二異丙苯)2份，1000目二氧化鈦5份，在高混機(jī)中共混20分鐘，待 用。
[0014] ⑷將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為190°c，機(jī)頭壓力 3MPa，螺桿轉(zhuǎn)速80 r/min。
[0015] 表2
實(shí)施例3: (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù))含水率為15%竹纖維(市場購買處理過的造紙用竹長纖維），氧 化鈣20份，水500份，在反應(yīng)釜中共混均勻后，密封靜置72小時(shí)，然后取出濾掉水分（用手輕 握，無明顯滴水為佳），待用 (2) 取檸檬酸鈉10份，水150份，與（1)中處理后的竹纖維共混均勻，靜置8小時(shí)，然后放 入高壓蒸煮釜中，在20MPa，130°C下，蒸煮60分鐘，然后取出在90°C干燥，使其含水率控制在 10%，待用 (3) 取步驟(2)中處理好的纖維80份，聚丙烯20份，十二烷基硫酸鈉3份，硬脂酸鈣3份， 聚乙烯蠟5份，DCP(過氧化二異丙苯)3份，1000目二氧化鈦8份，在高混機(jī)中共混30分鐘，待 用。
[0016] (4)將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度190°C，機(jī)頭壓力 3MPa，螺桿轉(zhuǎn)速80 r/min。
[0017] 表3
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種竹纖維基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，本發(fā)明的復(fù)合材料，由竹 纖維，聚丙烯，氧化鈣，十二烷基硫酸鈉，硬脂酸鈣，聚乙烯蠟，DCP(過氧化二異丙苯），二氧 化鈦，水，檸檬酸鈉構(gòu)成。2. 如權(quán)利要求1所述的一種竹纖維基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于:復(fù)合 材料包括以下組分及制備步驟： (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù))含水率為7~15%竹纖維（市場購買處理過的造紙用竹長纖維）， 氧化鈣10~20份，水300~500份，在反應(yīng)釜中共混均勻后，密封靜置24~72小時(shí)，然后取出濾掉 水分(用手輕握，無明顯滴水為佳），待用； (2) 取朽1檬酸鈉5~10份，水100~150份，與（1)中處理后的竹纖維共混均勾，靜置3~8小 時(shí)，然后放入高壓蒸煮釜中，在10~20MPa，100~130°C下，蒸煮30~60分鐘，然后取出在70~90 °C干燥，使其含水率控制在6~10%，待用； (3) 取步驟(2)中處理好的纖維60~80份，聚丙烯20~40份，十二烷基硫酸鈉1~3份，硬脂 酸鈣1~3份，聚乙烯蠟3~5份，DCP(過氧化二異丙苯)1~3份，800~1200目二氧化鈦3~8份，在高 混機(jī)中共混10~30分鐘，待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出造粒，控制機(jī)頭溫度為170~210°C，機(jī)頭壓 力2~5MPa，螺桿轉(zhuǎn)速7〇~9〇r/min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種竹纖維基生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法。充分利用竹子生長周期短，竹纖維具有高強(qiáng)度、防蟲防腐、防紫外線等優(yōu)點(diǎn)，通過化學(xué)浸泡和高壓蒸煮等工藝處理，然后與聚丙烯（PP）混合，配合其他添加劑、采用合適的工藝步驟和參數(shù)，以螺桿擠出造粒得到一種高性能，成本低廉的生物質(zhì)復(fù)合材料，該材料可使用注塑、擠出、模壓、機(jī)加工等方法成型各種制品，廣泛應(yīng)用于包裝、電子、通訊、家具、裝飾、汽車、飛機(jī)、軍工等領(lǐng)域，代替塑料和原木等材料，具有很好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C08L23/06, C08H8/00, C08L97/02, C08K13/02, C08K3/22, C08K5/14, C08K5/098, C08L23/12, C08K5/41
【公開號】CN105482481
【申請?zhí)枴緾N201510919529
【發(fā)明人】曾廣勝
【申請人】湖南工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月14日