氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及生物质复合材料领域，尤其涉及一种氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料及其制备方法。

背景技术：

秸秆、木(含竹子)屑、稻壳等生物质是农业生产和林业加工的副产品，产量巨大，但利用率却极低，有的甚至已经成为社会的负担。比如：中国每年生产的秸秆超过10亿吨，仅吉林省年产玉米秸秆就可以达到3500万吨。而当前玉米秸秆的处理主要有三种方式：1、青贮饲料；2、粉碎还田；3、收集利用。而这些方式处理的玉米秸秆的量不到总量的1/3，大部分还是无法得到有效处理，只能直接燃烧，造成严重的环境污染。

中国专利cn1475455a和cn1833839a公开了将生物质与高分子树脂复合制备高分子/生物质复合材料，变废为宝，以用于汽车、建筑等领域。然而，上述方法需要对生物质表面改性，工艺较为复杂，同时，对应的生物质填充量也非常有限，通常在40wt％以下，生物质的利用率并不高。

中国专利cn1360994a和中国专利cn201136203y公开了由秸秆和高分子树脂制得的秸秆密度板和纤维复合板，解决了上述问题，但由于原料中不可避免地需要采用甲醛，危害到了人类的健康，环保性较差，制得的复合材料的综合性能并不令人满意。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料及其制备方法，本发明公开的复合材料中生物质材料比重大，环保性较优，同时，材料的力学性能较优。

本发明提供了一种氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料，包括：

所有组份用量之和为100％。

优选的，所述氯化聚丙撑碳酸酯的含量为5wt％～30wt％。

优选的，所述生物材料选自秸秆、木屑、稻草、稻壳竹粉和麦秆中的一种或几种。

优选的，所述生物材料的含量为70wt％～90wt％。

优选的，所述松香衍生物选自松香皂、松香酯或松香改性酚醛树脂。

优选的，所述松香或松香衍生物的含量为4wt％～15wt％。

优选的，所述抗氧剂选自抗氧剂1010。

优选的，所述填充料选自碳酸钙或石蜡。

优选的，所述抗氧剂的含量为0.1wt％～0.5wt％。

本发明还提供了一种氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料的制备方法，包括：

a)将氯化聚丙撑碳酸酯、生物材料、松香或松香衍生物、抗氧剂和填充料混合，得到混合物料；

b)将所述混合物料挤出成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料；或将所述混合物料平铺预热、热压，然后冷压成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料；或将所述混合物料熔融共混、造粒，然后注塑成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料。

本发明提供了一种氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料，包括：

所有组份用量之和为100％。

本发明提供的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料中，氯化聚丙撑碳酸酯除了可以起到粘结剂的作用之外，还赋予了复合材料热缩性和流动性，并对所形成的复合材料的抗湿性起着重要的作用。加入松香或松香衍生物除了可以作为增粘剂和润滑剂之外，还可以提高复合材料的抗湿性；同时，松香或松香衍生物还可以提高氯化聚丙撑碳酸酯的浸润性，从而提高氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料的力学性能。在上述组分的协同作用下，本发明获得的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料抗湿性能和力学性能均较优。另外，本发明公开的复合材料中生物质材料比重大，成本较低；同时，原料中不会用到甲醛、苯等，因而环保性较优。

附图说明

图1为实施例1制备的复合材料板材的弹性模量和静曲强度图；

图2为实施例1制备的复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况图；

图3为实施例2制备的复合材料板材的弹性模量和静曲强度图；

图4为实施例2制备的复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况图；

图5为实施例3制备的复合材料板材的弹性模量和静曲强度图；

图6为实施例3制备的复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况图；

图7为实施例4制备的复合材料板材的弹性模量和静曲强度图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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。

本发明提供了一种氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料，包括：

所有组份用量之和为100％。

本发明提供的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料包括新材料氯化聚丙撑碳酸酯。所述氯化聚丙撑碳酸酯式具有式(i)所示结构：

其中，x为0～3的整数，优选为1～2的整数；y为0～2的整数，优选为1～2的整数；n为聚合度，优选为50～5000。

所述氯化聚丙撑碳酸酯除了可以起到粘结剂的作用之外，还赋予了所形成的复合材料热缩性和流动性，并对所形成的复合材料的抗湿性起着重要的作用。所述氯化聚丙撑碳酸酯的含量为3wt％～57wt％；优选为5wt％～30wt％。在本发明的某些实施例中，所述氯化聚丙撑碳酸酯的含量为30wt％、22wt％、15wt％或7wt％。

本发明提供的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料包括生物材料。生物材料作为一种可再生资源，将其用于复合材料的原料中，既解决了生物材料因无法消化而燃烧带来的污染，又减少了复合材料的制作成本，带来了极为可观的社会和经济效益。在本发明中，所述生物材料优选为秸秆、木屑、稻草、稻壳、竹粉和麦秆中的一种或几种；更优选为秸秆粉、木屑粉、稻草粉、稻壳粉、竹粉和麦秆中的一种或几种。本发明提供的复合材料中，生物材料的含量较高，所述生物材料的含量为40wt％～94wt％；优选为70wt％～90wt％。在本发明的某些实施例中，所述生物材料的含量为60wt％、70wt％、80wt％或90wt％。

本发明提供的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料包括松香或松香衍生物。松香或松香衍生物除了可以作为增粘剂和润滑剂之外，还可以提高复合材料的抗湿性；同时，松香或松香衍生物还可以提高氯化聚丙撑碳酸酯的浸润性，从而提高氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料的力学性能。在本发明中，所述松香衍生物优选为松香皂、松香酯或松香改性酚醛树脂。所述松香或松香衍生物的含量为2wt％～20wt％；优选为4wt％～15wt％。在本发明的某些实施例中，所述松香或松香衍生物的含量为8.9wt％、6.9wt％、4.9wt％或2.9wt％。

在本发明中，所述氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料还包括抗氧剂。其可以延缓或者抑制聚合物氧化过程的进行，进而阻止聚合物的老化并延缓其使用寿命。所述抗氧剂优选为抗氧剂1010。所述抗氧剂的含量为0wt％～1wt％；优选为0.1wt％～0.5wt％。在本发明的某些实施例中，所述抗氧剂的含量为0.1wt％。

在本发明中，所述氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料还包括填充料。所述填充料优选为碳酸钙或石蜡。所述填充料的含量为0wt％～5wt％。在本发明的某些实施例中，所述填充料的含量为0wt％或1wt％。

本发明提供的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料，包括：

所有组份用量之和为100％。

在上述组分的协同作用下，本发明获得的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料抗湿性能和力学性能均较优。

本发明还提供了一种氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料的制备方法，包括：

a)将氯化聚丙撑碳酸酯、生物材料、松香或松香衍生物、抗氧剂和填充料混合，得到混合物料；

b)将所述混合物料挤出成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料；或将所述混合物料平铺预热、热压，然后冷压成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料；或将所述混合物料熔融共混、造粒，然后注塑成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料。

本发明提供的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料包括新材料氯化聚丙撑碳酸酯。所述氯化聚丙撑碳酸酯式具有式(i)所示结构：

其中，x为0～3的整数，优选为1～2的整数；y为0～2的整数，优选为1～2的整数；n为聚合度，优选为50～5000。

本发明对所述氯化聚丙撑碳酸酯的来源并无特殊的限定，可以自制，也可以由市场购买得到。本发明优选采用山东潍坊天瑞化工有限公司生产的氯化聚丙撑碳酸酯。

所述生物材料、松香或松香衍生物、抗氧剂和填充料的组分及含量同上，在此不再赘述。本发明对这几种原料的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。

本发明将所述氯化聚丙撑碳酸酯、生物材料、松香或松香衍生物、抗氧剂和填充料混合后，得到混合物料。具体的，优选为：将所述氯化聚丙撑碳酸酯、生物材料、松香或松香衍生物、抗氧剂和填充料混合后，将所述混合后的物料搅拌均匀，得到混合物料。本发明对所述搅拌的方式并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌方式即可。

然后，本发明将所述混合物料挤出成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料。所得到的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料为型材。本发明对所述挤出成型的工艺方法及参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的工艺方法及参数即可。

具体的，优选为：将所述混合物料加入xss-300转矩流变仪内，在150℃的温度下，转速60r/min，共混5min，得到氯化聚丙撑碳酸脂与秸杆的共混复合材料，然后利用模板进行压片成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料。

或将所述混合物料平铺预热、热压，然后冷压成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料。所得到的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料为板材。本发明对所述平铺预热、热压，然后冷压成型的方法及参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的方法及参数即可。

在本发明中，所述平铺预热的温度优选为170℃；所述平铺预热的时间优选为5min。所述热压的温度优选为170℃；所述热压的压强优选为10mpa；所述热压的时间优选为5min。所述冷压成型的压强优选为10mpa；所述冷压成型的时间优选为8min。

再或者是，将所述混合物料熔融共混、造粒，然后注塑成型，得到氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料。所得到的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料为各种器件及零部件。本发明对所述熔融共混、造粒，然后注塑成型的方法及参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的方法及参数即可。

在本发明中，所述熔融共混优选为：将所述混合物料加入xss-300转矩流变仪内，在150℃的温度下，转速60r/min，共混5min。

本发明制备的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料中，氯化聚丙撑碳酸酯除了可以起到粘结剂的作用之外，还赋予了复合材料热缩性和流动性，并对所形成的复合材料的抗湿性起着重要的作用。加入松香或松香衍生物除了可以作为增粘剂和润滑剂之外，还可以提高复合材料的抗湿性；同时，松香或松香衍生物还可以提高氯化聚丙撑碳酸酯的浸润性，从而提高氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料的力学性能。在上述组分的协同作用下，本发明获得的氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料抗湿性能和力学性能均较优。另外，本发明公开的复合材料中生物质材料比重大，成本较低；同时，原料中不会用到甲醛、苯等，因而环保性较优。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种氯化聚丙撑碳酸酯/生物质复合材料及其制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将秸秆粉、氯化聚丙撑碳酸酯(山东潍坊天瑞化工有限公司)、松香酯、抗氧剂1010和碳酸钙混合，搅拌均匀后，得到混合物料。配制4组混合物料，混合物料中各组份的质量分数如表1所示。

表1实施例1得到的4组混合物料中各组份的质量分数

将上述混合物料搅拌均匀后，进行铺装，170℃预热5min，保持温度加压至10mpa，保持温度和压力5min，然后保持10mpa冷压8min，得到氯化聚丙撑碳酸脂与秸杆粉的复合材料板材。

考察本实施例获得的复合材料板材的弹性形变和所能承受的压力强度情况，如图1所示。图1为实施例1制备的复合材料板材的弹性模量和静曲强度图。其中，图1a为实施例1制备的复合材料板材的弹性模量图；图1b为实施例1制备的复合材料板材的静曲强度图。结果表明，复合材料板材的弹性模量不低于1800mpa，静曲强度不低于15mpa。

将上述复合材料板材按照gb/t17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.21握钉力的测定方法进行测定，得到复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况，如图2所示。图2为实施例1制备的复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况图。其中，图2a为实施例1制备的复合材料板材的板面握钉力图；图2b为实施例1制备的复合材料板材的板侧握钉力图。结果表明，复合材料板材的板面握钉力不低于1400n，板侧握钉力不低于1600n。

实施例2

将木屑粉、氯化聚丙撑碳酸酯(山东潍坊天瑞化工有限公司)、松香酯、抗氧剂1010和碳酸钙混合，搅拌均匀后，得到混合物料。配制4组混合物料，混合物料中各组份的质量分数如表2所示。

表2实施例2得到的4组混合物料中各组份的质量分数

将上述混合物料搅拌均匀后，进行铺装，170℃预热5min，保持温度加压至10mpa，保持温度和压力5min，然后保持10mpa冷压8min，得到氯化聚丙撑碳酸脂与木屑粉的复合材料板材。

考察本实施例获得的复合材料板材的弹性形变和所能承受的压力强度情况，如图3所示。图3为实施例2制备的复合材料板材的弹性模量和静曲强度图。其中，图3a为实施例2制备的复合材料板材的弹性模量图；图3b为实施例2制备的复合材料板材的静曲强度图。结果表明，复合材料板材的弹性模量不低于1300mpa，静曲强度不低于13mpa。

将上述复合材料板材按照gb/t17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.21握钉力的测定方法进行测定，得到复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况，如图4所示。图4为实施例2制备的复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况图。其中，图4a为实施例2制备的复合材料板材的板面握钉力图；图4b为实施例2制备的复合材料板材的板侧握钉力图。结果表明，复合材料板材的板面握钉力不低于1300n，板侧握钉力不低于1000n。

实施例3

将竹粉、氯化聚丙撑碳酸酯(山东潍坊天瑞化工有限公司)、松香酯、抗氧剂1010和碳酸钙混合，搅拌均匀后，得到混合物料。配制4组混合物料，混合物料中各组份的质量分数如表3所示。

表3实施例3得到的4组混合物料中各组份的质量分数

将上述混合物料搅拌均匀后，进行铺装，170℃预热5min，保持温度加压至10mpa，保持温度和压力5min，然后保持10mpa冷压8min，得到氯化聚丙撑碳酸脂与竹粉的复合材料板材。

考察本实施例获得的复合材料板材的弹性形变和所能承受的压力强度情况，如图5所示。图5为实施例3制备的复合材料板材的弹性模量和静曲强度图。其中，图5a为实施例3制备的复合材料板材的弹性模量图；图5b为实施例3制备的复合材料板材的静曲强度图。结果表明，复合材料板材的弹性模量不低于3100mpa，静曲强度不低于23mpa。

将上述复合材料板材按照gb/t17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.21握钉力的测定方法进行测定，得到复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况，如图6所示。图6为实施例3制备的复合材料板材的板面握钉力和板侧握钉力情况图。其中，图6a为实施例3制备的复合材料板材的板面握钉力图；图6b为实施例3制备的复合材料板材的板侧握钉力图。结果表明，复合材料板材的板面握钉力不低于3900n，板侧握钉力不低于2180n。

实施例4

将秸秆粉、氯化聚丙撑碳酸酯(山东潍坊天瑞化工有限公司)、松香酯、抗氧剂1010和碳酸钙混合，搅拌均匀后，得到混合物料。配制4组混合物料，混合物料中各组份的质量分数如表4所示。

表4实施例4得到的4组混合物料中各组份的质量分数

将所述混合物料加入xss-300转矩流变仪内，在150℃的温度下，转速60r/min，共混5min，得到氯化聚丙撑碳酸脂与秸杆的共混复合材料，然后利用模板进行压片成型。

考察本实施例获得的复合材料板材的弹性形变和所能承受的压力强度情况，如图7所示。图7为实施例4制备的复合材料板材的弹性模量和静曲强度图。其中，图7a为实施例4制备的复合材料板材的弹性模量图；图7b为实施例4制备的复合材料板材的静曲强度图。结果表明，复合材料板材的弹性模量不低于2500mpa，静曲强度不低于13mpa。

将上述第1组混合物料得到的复合材料板材按照gb/t17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中的4.4吸水厚度膨胀率测定方法一进行检测，即：将上述复合材料板材放入水深10cm处，每小时检测一次厚度，厚度变化如表5所示。

表5实施例4得到的复合材料的吸水膨胀测试

实验结果表明，本实施例制备的复合材料板材浸泡在水中6h后，厚度变化不大，说明复合材料板材的抗湿性能较优。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。