本发明涉及木塑复合材料技术领域，特别涉及一种酒糟粉木塑复合材料及其制备方法和一种木塑托盘。
背景技术：
木塑复合材料是利用植物纤维与热塑性塑料作为原料，通过模压、挤出、注射等加工工艺而制作的新型复合材料，兼具木质与塑料的双重特性，比纯塑料的硬度高，又有类似木材的外观和加工性，具有防腐、防潮、防虫蛀、尺寸稳定性高、不易开裂等优点。
传统的木塑复合材料生产中所使用的木质材料主要是木粉，其重要的渠道来源是森林资源，但长期以来由于国民经济发展的需要，森林的采伐逐年增加，由此产生的环境问题层出不穷，无形当中也给经济造成了浪费和损失。近年来，其它生物质资源逐渐被用来进行木塑复合材料的生产加工，其中比较常见的有芦苇秸秆、稻秸秆、稻壳以及麦秸秆等。该类生物质资源的使用可大大缓解森林资源的压力，有利于经济和环境的可持续发展，同时也有效地利用了废弃生物质资源。
酒糟是酿酒业的副产物，目前已有将其作为塑料改性填料使用的报道，既能降低生产成本又能变废为宝，减轻环境污染。但是，现有技术中通过酒糟改性的木塑复合材料力学性能差，不能满足实际需要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种酒糟粉木塑复合材料及其制备方法和一种木塑托盘，由本发明提供的酒糟粉木塑复合材料制备得到的木塑托盘具有较好的技术性能和产品性能。
本发明提供了一种酒糟粉木塑复合材料，按重量份数计，包括以下组分：聚乙烯100份、酒糟粉15～40份、增韧剂6～12份、相容剂3～9份、纳米碳酸钙2～7份、白油1～4份、颜料0.2～3份。
优选的，按重量份数计，包括以下组分：聚乙烯100份、酒糟粉20～35份、增韧剂8～10份、相容剂5～7份、纳米碳酸钙3～5份、白油2～3份、颜料0.8～2份。
优选的，所述聚乙烯为高密度聚乙烯。
优选的，所述酒糟粉的粒度<0.45mm。
优选的，所述增韧剂包括乙烯-辛烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
优选的，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。
本发明提供了上述技术方案所述酒糟粉木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、增韧剂、相容剂和纳米碳酸钙混合，得到第一混合物料；
(2)将所述步骤(1)得到的第一混合物料与酒糟粉、白油和颜料混合，得到第二混合物料；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物料注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料。
优选的，步骤(3)中所述注塑成型过程中喂料段的温度为130～140℃，加料段的温度为160～180℃，压缩段的温度为190～220℃，喷嘴的温度为190～200℃，注塑模具的温度为40～60℃。
优选的，步骤(3)中所述注塑成型过程中注射压力为70～92MPa，保压压力为24～26MPa，背压压力为3～6MPa。
本发明提供了一种木塑托盘，所述木塑托盘由上述技术方案所述酒糟粉木塑复合材料或上述技术方案所述制备方法得到的酒糟粉木塑复合材料制备得到。
本发明提供了一种酒糟粉木塑复合材料，按重量份数计，包括以下组分：聚乙烯100份、酒糟粉15～40份、增韧剂6～12份、相容剂3～9份、纳米碳酸钙2～7份、白油1～4份、颜料0.2～3份。本发明将酒糟粉作为聚乙烯增强填料，提高了酒糟粉的二次利用价值，实现了生物质材料的循环再生利用。本发明中相容剂能够提高酒糟粉与聚乙烯的相容性，有利于改善酒糟粉木塑复合材料的综合性能；增韧剂能够有效改善酒糟粉木塑复合材料的韧性，以满足酒糟粉木塑复合材料制品高强度、高韧性的要求；纳米碳酸钙有利于提高酒糟粉木塑复合材料的强度；白油能够改善酒糟粉木塑复合材料在成型加工过程中的流动性，同时能够提高酒糟粉木塑复合材料制品的表面光洁度。实验结果表明，由本发明提供的酒糟粉木塑复合材料制备得到的木塑托盘具有较好的技术性能和产品性能，在木塑托盘的长宽高为1200×1000×150mm的条件下，所述木塑托盘的拉伸强度达32MPa、弯曲强度达37MPa、弯曲模量达2200MPa、缺口冲击强度达29KJ/m2；在堆码试验中变形量为1.3mm，在均载强度试验中挠曲率为2.7％、外观无裂痕，在角跌落试验中，对角线变化率为0.01％、外观无裂痕，动载达1.6吨、静载达3.5吨、货架载达1吨。此外，由本发明提供的酒糟粉木塑复合材料得到的制品在具有较好的技术性能和产品性能的同时，制品整体外观光洁，易清洗，不霉变，废旧制品可回收重新利用。
本发明还提供了所述酒糟粉木塑复合材料的制备方法，传统的木塑复合材料生产工艺无需改进即可用于其生产加工，操作简单方便，适用于工业化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种酒糟粉木塑复合材料，按重量份数计，包括以下组分：聚乙烯100份、酒糟粉15～40份、增韧剂6～12份、相容剂3～9份、纳米碳酸钙2～7份、白油1～4份、颜料0.2～3份。
按重量份数计，本发明提供的酒糟粉木塑复合材料中包括100份聚乙烯，以聚乙烯的质量为基准，定义为100份。在本发明中，所述聚乙烯优选为高密度聚乙烯。本发明对于所述高密度聚乙烯的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的全新高密度聚乙烯商品或高密度聚乙烯废旧回收料，或二者的混合物均可。
本发明提供的酒糟粉木塑复合材料中包括15～40份酒糟粉，优选为20～35份，更优选为25～30份。在本发明中，所述酒糟粉的粒度优选<0.45mm。在本发明的实施例中，具体是将所述酒糟粉过40目筛网，得到筛下部分作为所述酒糟粉木塑复合材料的原料。本发明对于所述酒糟粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的酒糟粉即可。
本发明提供的酒糟粉木塑复合材料中包括6～12份增韧剂，优选为8～10份。在本发明中，所述增韧剂优选包括乙烯-辛烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。本发明对于所述乙烯-辛烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的乙烯-辛烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物市售商品即可。在本发明的实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具体采用美国杜邦POE 8150型号乙烯-辛烯共聚物；所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具体采用上海化工研究院EVA18/3型号乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。在本发明中，所述增韧剂能够有效改善酒糟粉木塑复合材料的韧性，以满足托盘制品高强度、高韧性的要求。
本发明提供的酒糟粉木塑复合材料中包括3～9份相容剂，优选为5～7份。在本发明中，所述相容剂优选包括马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。本发明对于所述相容剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的相容剂的市售商品即可。在本发明中，所述相容剂能够提高酒糟粉与聚乙烯的相容性，有利于改善所述酒糟粉木塑复合材料的综合性能。
本发明提供的酒糟粉木塑复合材料中包括2～7份纳米碳酸钙，优选为3～5份。在本发明中，所述纳米碳酸钙的粒度优选为70～100nm，更优选为80～90nm。本发明对于所述纳米碳酸钙的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的纳米碳酸钙商品即可。在本发明中，所述纳米碳酸钙有利于提高酒糟粉木塑复合材料的强度。
本发明提供的酒糟粉木塑复合材料中包括1～4份白油，优选为2～3份。本发明对于所述白油的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的白油商品即可。在本发明中，所述白油能够改善酒糟粉木塑复合材料在成型加工过程中的流动性，同时能够提高酒糟粉木塑复合材料制品的表面光洁度。
本发明提供的酒糟粉木塑复合材料中包括0.2～3份颜料，优选为0.8～2份。本发明对于所述颜料的来源或种类没有特殊的限定，根据实际需要，采用本领域技术人员熟知的颜料即可。
本发明提供了上述技术方案所述酒糟粉木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、增韧剂、相容剂和纳米碳酸钙混合，得到第一混合物料；
(2)将所述步骤(1)得到的第一混合物料与酒糟粉、白油和颜料混合，得到第二混合物料；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物料注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料。
本发明将聚乙烯、增韧剂、相容剂和纳米碳酸钙混合，得到第一混合物料。本发明对于所述聚乙烯、增韧剂、相容剂和纳米碳酸钙的加料顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的任意加料顺序即可。本发明将所述聚乙烯、增韧剂、相容剂和纳米碳酸钙混合后，优选通过搅拌混合均匀，得到第一混合物料。本发明对于所述搅拌没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌的技术方案即可。在本发明中，所述搅拌的速率优选为800～1200rpm，更优选为900～1100rpm；所述搅拌的时间优选为4～6min。本发明对于所述混合和搅拌所采用的设备没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的设备即可。本发明优选将所述聚乙烯、增韧剂、相容剂和纳米碳酸钙加入到高混机中，进行混合并搅拌。
得到第一混合物料后，本发明将所述第一混合物料与酒糟粉、白油和颜料混合，得到第二混合物料。本发明对于所述第一混合物料与酒糟粉、白油和颜料的加料顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可。本发明将所述第一混合物料与酒糟粉、白油和颜料混合后，优选通过搅拌混合均匀，得到第二混合物料。本发明对于所述搅拌没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌的技术方案即可。在本发明中，所述搅拌的速率优选为800～1200rpm，更优选为900～1100rpm；所述搅拌的时间优选为4～6min。本发明对于所述混合和搅拌所采用的设备没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的设备即可。本发明优选将所述酒糟粉、白油和颜料加入到第一混合物料中，继续在高混机中进行混合并搅拌。
得到第二混合物料后，本发明将所述第二混合物料注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料。本发明对于所述注塑成型的具体操作步骤及操作参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的注塑成型的技术方案即可。
在本发明中，所述注塑成型过程中喂料段的温度优选为130～140℃，更优选为133～137℃；加料段的温度优选为160～180℃，更优选为165～175℃；压缩段的温度优选为190～220℃，更优选为200～210℃；喷嘴的温度优选为190～200℃，更优选为193～197℃。在本发明中，所述注塑成型过程中注塑模具的温度优选为40～60℃，更优选为43～57℃，最优选为47～53℃。
在本发明中，所述注塑成型过程中注射压力优选为70～92MPa，更优选为75～85MPa；注射时间优选为30～40s，更优选为33～37s。在本发明中，所述注塑成型过程中保压压力优选为24～26MPa，具体可为24MPa、25MPa或26MPa；保压时间优选为4～10s，更优选为5～8s。在本发明中，所述注塑成型过程中背压压力优选为3～6MPa，更优选为4～5MPa。在本发明中，所述注塑成型过程中冷却时间优选为60～70s，更优选为63～67s。
本发明还提供了一种木塑托盘，所述木塑托盘由上述技术方案所述酒糟粉木塑复合材料或上述技术方案所述制备方法得到的酒糟粉木塑复合材料制备得到。在本发明中，所述木塑托盘具体可用于物流行业中。本发明对于所述木塑托盘的规格和制备方法没有特殊的限定，可根据实际需要，选择本领域技术人员熟知的注塑模具，进而制备得到合适规格的木塑托盘。在本发明中的实施例中，所述木塑托盘的长宽高具体为1200×1000×150mm。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)按重量份数计，将100份HDPE5306J型号聚乙烯、6份美国杜邦POE8150型号乙烯-辛烯共聚物、5份马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物和4份纳米碳酸钙加入高混机中，于1000rpm下搅拌5min，得到第一混合物料；
(2)将酒糟粉过40目筛网，将25份筛下部分的酒糟粉、3份白油和0.4份蓝色颜料加入到所述步骤(1)得到的第一混合物料中，继续在高混机中于1000rpm下搅拌5min，得到第二混合物料；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物料加入注塑机中注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料样条，其中，所述注塑成型过程中注塑温度为190～220℃、注射压力为38～45MPa、保压压力为20～25MPa、冷却时间为10～18s；
将所述步骤(2)得到的第二混合物料加入注塑机中注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料制备的木塑托盘(长宽高具体为1200×1000×150mm)；其中，所述注塑成型过程中喂料段的温度为130～140℃、加料段的温度为160～180℃、压缩段的温度为190～220℃、喷嘴的温度为190～200℃；注塑模具温度保持在50℃，注射压力70～80MPa，保压压力24～26MPa，注射时间35s，保压时间5s，冷却时间65s；制备得到的木塑托盘的重量为23kg，重量误差±0.3kg。
对实施例1制备得到的酒糟粉木塑复合材料样条的技术性能进行测试，其中，按照GB/T1447-2007规定的方法测试拉伸性能、按照GB/T1449-2005规定的方法测试弯曲性能、按照GB/T1843-1996规定的方法测试缺口冲击强度；按照《GB/T 15234-1994塑料平托盘》规定的方法，对实施例1制备得到的木塑托盘的产品性能进行测试。结果见表1。
表1实施例1中酒糟粉木塑复合材料和木塑托盘的性能测试数据
实施例2
(1)按重量份数计，将100份高密度聚乙烯废旧回收料、6份上海化工研究院EVA18/3型号乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、4.5份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯和6份纳米碳酸钙加入高混机中，于1200rpm下搅拌4min，得到第一混合物料；
(2)将酒糟粉过40目筛网，将30份筛下部分的酒糟粉、3.5份白油和0.5份蓝色颜料加入到所述步骤(1)得到的第一混合物料中，继续在高混机中于800rpm下搅拌6min，得到第二混合物料；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物料加入注塑机中注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料样条，其中，所述注塑成型过程中注塑温度为200～210℃、注射压力为40～42MPa、保压压力为22～24MPa、冷却时间为12～16s；
将所述步骤(2)得到的第二混合物料加入注塑机中注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料制备的木塑托盘(长宽高具体为1200×1000×150mm)；其中，所述注塑成型过程中喂料段的温度为133～137℃、加料段的温度为165～175℃、压缩段的温度为200～210℃、喷嘴的温度为193～197℃；注塑模具温度保持在45℃，注射压力80～92MPa，保压压力24～26MPa，注射时间40s，保压时间10s，冷却时间70s；制备得到的木塑托盘的重量为23.5kg，重量误差±0.5kg。
对实施例2制备得到的酒糟粉木塑复合材料样条的技术性能进行测试，其中，按照GB/T1447-2007规定的方法测试拉伸性能、按照GB/T1449-2005规定的方法测试弯曲性能、按照GB/T1843-1996规定的方法测试缺口冲击强度；按照《GB/T 15234-1994塑料平托盘》规定的方法，对实施例2制备得到的木塑托盘的产品性能进行测试。结果见表2。
表2实施例2中酒糟粉木塑复合材料和木塑托盘的性能测试数据
实施例3
(1)按重量份数计，将100份高密度聚乙烯废旧回收料、7份美国杜邦POE8150型号乙烯-辛烯共聚物、4份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯和4份纳米碳酸钙加入高混机中，于1200rpm下搅拌4min，得到第一混合物料；
(2)将酒糟粉过40目筛网，将25份筛下部分的酒糟粉、3份白油和0.5份蓝色颜料加入到所述步骤(1)得到的第一混合物料中，继续在高混机中于800rpm下搅拌6min，得到第二混合物料；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物料加入注塑机中注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料样条，其中，所述注塑成型过程中注塑温度为190～220℃、注射压力为38～45MPa、保压压力为20～25MPa、冷却时间为10～18s；
将所述步骤(2)得到的第二混合物料加入注塑机中注塑成型，得到酒糟粉木塑复合材料制备的木塑托盘(长宽高具体为1200×1000×150mm)；其中，所述注塑成型过程中喂料段的温度为130～140℃、加料段的温度为160～180℃、压缩段的温度为190～220℃、喷嘴的温度为190～200℃；注塑模具温度保持在45℃，注射压力80～89MPa，保压压力24～26MPa，注射时间38s，保压时间10s，冷却时间65s；制备得到的木塑托盘的重量为23.2kg，重量误差±0.4kg。
对实施例3制备得到的酒糟粉木塑复合材料样条的技术性能进行测试，其中，按照GB/T1447-2007规定的方法测试拉伸性能、按照GB/T1449-2005规定的方法测试弯曲性能、按照GB/T1843-1996规定的方法测试缺口冲击强度；按照《GB/T 15234-1994塑料平托盘》规定的方法，对实施例3制备得到的木塑托盘的产品性能进行测试。结果见表3。
表3实施例3中酒糟粉木塑复合材料和木塑托盘的性能测试数据
以上试验结果表明，由本发明提供的酒糟粉木塑复合材料制备得到的木塑托盘具有较好的技术性能和产品性能，能够满足实际需要。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。