一種木薯渣/pvc兩相導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于導(dǎo)電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù) 合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 木薯原本產(chǎn)于亞馬遜河流域，是世界三大薯類作物之一，在全國大部分地區(qū)都有 廣泛的種植。我國木薯產(chǎn)業(yè)早已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，加工技術(shù)成熟，是生產(chǎn)淀粉的主要經(jīng)濟(jì)作 物之一。廣西作為木薯的主要種植地之一，每年都有大量的木薯在全區(qū)范圍內(nèi)種植。廣西地 區(qū)的木薯主要用于生產(chǎn)木薯淀粉，然而在生產(chǎn)加工過程中，會產(chǎn)生大量的木薯渣廢棄物。木 薯渣里面主要含有少量淀粉和纖維，主要纖維成分包括木質(zhì)素、纖維素和半纖維素。如不加 以合理利用，會造成大量資源的浪費(fèi)，同時(shí)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣西每年木薯淀 粉生產(chǎn)產(chǎn)生的木薯渣達(dá)到100萬噸之多。如能加以合理利用，將會帶來非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效 益。
[0003] 聚氯乙烯(PVC)是五大通用樹脂之一，國內(nèi)外生產(chǎn)量極大，應(yīng)用范圍廣闊，在日常 生活中的大部分產(chǎn)品都是有PVC樹脂制備，但是由于其自身存在的一些缺陷，如電絕緣性， 這就大大限制了其應(yīng)用范圍。
[0004] 如若可以將絕緣PVC和木薯渣制備成導(dǎo)電性能良好的復(fù)合材料，就可以在很多方 面得到推廣應(yīng)用，比如集成電路、化工設(shè)備、外包裝材料、航天航空等各個領(lǐng)域。
[0005] 目前，國內(nèi)外對于木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的研究相對較少。何征等通過熔 融共混法制備了炭黑/聚氯乙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，并研究了炭黑對復(fù)合材料導(dǎo)電性能、力學(xué)性 能以及微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明：炭黑含量大于15%時(shí)，炭黑顆粒在PVC基體中形成 導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，炭黑的加入使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度先升高后降低，含量為20%達(dá)到最大值。李茁 實(shí)等制備的聚氯乙烯/炭黑復(fù)合型泡沫導(dǎo)電高分子材料，不僅具有可觀的電學(xué)及力學(xué)性能， 同時(shí)還體現(xiàn)出了溫阻特性。
[0006] 公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng) 當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料及 其制備方法。
[0008] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0009] -種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料，按重量份比包括以下組分：導(dǎo)電填料10-20 份、木薯渣10-20份和PVC 60-80份。
[0010] 本發(fā)明還提供了所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步 驟：
[0011] (1)導(dǎo)電填料的預(yù)處理:將導(dǎo)電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫?cái)嚢韬蟪闉V，置于烘箱中 干燥備用；
[0012] (2)機(jī)械球磨處理：按照重量份稱取處理后的導(dǎo)電填料、木薯渣和PVC置于循環(huán)水 式球磨機(jī)中，在一定溫度下反應(yīng)0.5-2.5h，轉(zhuǎn)速100-300rpm;
[0013] (3)試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機(jī)于一定 溫度下熱壓l〇-15min，即得到所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0014] 作為優(yōu)選，步驟(1)中導(dǎo)電材料為石墨。
[0015]作為優(yōu)選，步驟(1)中偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。
[0016] 作為優(yōu)選，步驟(1)中導(dǎo)電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為5:2。
[0017] 作為優(yōu)選，步驟(1)中烘箱的溫度設(shè)定為100-110°C。
[0018]作為優(yōu)選，步驟(2)中所述的一定溫度為45_55°C。
[0019] 作為優(yōu)選，步驟(3)中所述的一定溫度為165°C。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0021 ] 1.本發(fā)明的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料具有質(zhì)輕、易加工、耐磨損、抗腐蝕和電 阻率大范圍可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。
[0022] 2.本發(fā)明的方法利用自制帶循環(huán)水式球磨機(jī)，可以很好地解決導(dǎo)電填料在聚合物 中分布不均勻這一問題，利用機(jī)械力帶動球體轉(zhuǎn)動，使得木薯渣與PVC及導(dǎo)電填料間相互作 用，形成相互包裹效果，從而提高復(fù)合材料導(dǎo)電性能，降低填料用量。
[0023] 3.本發(fā)明的方法是在PVC導(dǎo)電復(fù)合材料中添加一定量的木薯渣，其主要成分為淀 粉41.7%，粗纖維21.6%，將其用來制備木塑導(dǎo)電復(fù)合材料，這將是一類新型的可生物降解 的功能高分子材料，一方面可以將生產(chǎn)過程中的木薯廢棄物加以合理利用，提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值； 另一方面，所制備的木塑導(dǎo)電復(fù)合材料在其達(dá)到使用壽命之后可以很好地被降解，避免對 環(huán)境造成"白色污染"，符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
[0024] 4.本發(fā)明的方法在保證優(yōu)良導(dǎo)電性能的同時(shí)減少導(dǎo)電填料的用量，尋找更低成本 的導(dǎo)電填料。
[0025] 5.本發(fā)明的方法利用機(jī)械球磨的作用可以將導(dǎo)電填料很好地分散在木薯渣和PVC 基體中，導(dǎo)電滲逾閥值較低，工藝簡單，綠色環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保 護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0027] 除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語"包括"或其變 換如"包含"或"包括有"等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元 件或其它組成部分。
[0028] 實(shí)施例1:
[0029] -種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料，按重量份比包括以下組分:導(dǎo)電填料10份、木 薯渣10份和PVC80份。
[0030] 所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0031] (1)導(dǎo)電填料的預(yù)處理:將導(dǎo)電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫?cái)嚢韬蟪闉V，置于烘箱中 干燥備用；導(dǎo)電材料為石墨;偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570;步驟(1)中導(dǎo)電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì) 量比為5:2;烘箱的溫度設(shè)定為100 °C ;
[0032] (2)機(jī)械球磨處理：按照重量份稱取處理后的導(dǎo)電填料、木薯渣和PVC置于循環(huán)水 式球磨機(jī)中，在溫度45 °C下反應(yīng)0.5h，轉(zhuǎn)速1 OOrpm;
[0033] (3)試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機(jī)于溫度 165°C下熱壓lOmin，即得到所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0034] 實(shí)施例2:
[0035] 一種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料，按重量份比包括以下組分:導(dǎo)電填料20份、木 薯渣20份和PVC 60份。
[0036] 所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0037] (1)導(dǎo)電填料的預(yù)處理:將導(dǎo)電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫?cái)嚢韬蟪闉V，置于烘箱中 干燥備用；導(dǎo)電材料為石墨;偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570;步驟(1)中導(dǎo)電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì) 量比為5:2;烘箱的溫度設(shè)定為110°C ;
[0038] (2)機(jī)械球磨處理：按照重量份稱取處理后的導(dǎo)電填料、木薯渣和PVC置于循環(huán)水 式球磨機(jī)中，在溫度55 °C下反應(yīng)2.5h，轉(zhuǎn)速300rpm;
[0039] (3)試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機(jī)于溫度 165°C下熱壓15min，即得到所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0040] 實(shí)施例3:
[0041] -種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料，按重量份比包括以下組分:導(dǎo)電填料15份、木 薯渣15份和PVC70份。
[0042] 所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0043] (1)導(dǎo)電填料的預(yù)處理:將導(dǎo)電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫?cái)嚢韬蟪闉V，置于烘箱中 干燥備用；導(dǎo)電材料為石墨;偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570;步驟(1)中導(dǎo)電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì) 量比為5:2;烘箱的溫度設(shè)定為105 °C ;
[0044] (2)機(jī)械球磨處理：按照重量份稱取處理后的導(dǎo)電填料、木薯渣和PVC置于循環(huán)水 式球磨機(jī)中，在溫度50 °C下反應(yīng)1.5h，轉(zhuǎn)速200rpm;
[0045] (3)試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機(jī)于溫度 165°C下熱壓12min，即得到所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0046] 分別對實(shí)施例1-3中所制備的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電性能進(jìn)行測 定，結(jié)果見表1。
[0047] 表1本發(fā)明的方法制備的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電性能
[0048]
[0049]
[0050] 從表1可以看出，本發(fā)明的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電滲逾閥值均低于 6% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)），板材電阻率在0.1-0.2Ω · cm之間。
[0051]前述對本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述 并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變 和變化。對示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng) 用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及 各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，按重量份比包括以下組分:導(dǎo)電填 料10-20份、木薯渣10-20份和PVC 60-80份。2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟： (1) 導(dǎo)電填料的預(yù)處理:將導(dǎo)電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫?cái)嚢韬蟪闉V，置于烘箱中干燥 備用； (2) 機(jī)械球磨處理：按照重量份稱取處理后的導(dǎo)電填料、木薯渣和PVC置于循環(huán)水式球 磨機(jī)中，在一定溫度下反應(yīng)0.5-2.5h，轉(zhuǎn)速100_300rpm; (3) 試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機(jī)于一定溫度 下熱壓l〇-15min，即得到所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (1)中導(dǎo)電材料為石墨。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (1)中偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (1)中導(dǎo)電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為5:2。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (1) 中烘箱的溫度設(shè)定為100-1 l〇°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (2) 中所述的一定溫度為45-55°C。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (3) 中所述的一定溫度為165°C。
【專利摘要】本發(fā)明屬于導(dǎo)電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。一種木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，按重量份比包括以下組分：導(dǎo)電填料10-20份、木薯渣10-20份和PVC60-80份。本發(fā)明的木薯渣/PVC兩相導(dǎo)電復(fù)合材料具有質(zhì)輕、易加工、耐磨損、抗腐蝕和電阻率大范圍可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的方法利用機(jī)械球磨的作用可以將導(dǎo)電填料很好地分散在木薯渣和PVC基體中，導(dǎo)電滲逾閥值較低，工藝簡單，綠色環(huán)保。
【IPC分類】C08K9/06, C08K3/04, C08L27/06, C08L3/02, C08L97/02
【公開號】CN105602151
【申請?zhí)枴緾N201610072156
【發(fā)明人】沈芳, 覃杏珍, 周延松, 常亞麗, 鄭為朋, 黃愛民, 覃宇奔, 馮振飛, 伍娟, 張燕娟, 黃祖強(qiáng), 胡華宇
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年2月2日