覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纤维增强塑料板材及其制备方法，具体是一种覆膜用果壳纤维增 强聚乳酸塑料板材及其生产方法。
【背景技术】：
[0002] 人造纤维增强聚烯烃塑料复合材料以其高强特性在许多领域得到广泛应用。近年 来由于人们对资源、环境问题的关注，采用天然植物纤维替代人造纤维作为聚烯烃塑料的 增强材料引起了人们的关注。天然植物纤维的果壳除少部分被利用外大部分被烧掉和自然 腐烂，这不仅对环境造成危害，同时也是一种资源的浪费。由天然果壳纤维为增强材料制备 的聚乳酸塑料板材，对保护环境和合理利用资源具有积极的促进作用。
[0003] CN1252347介绍了一种改性增强聚丙烯复合材料，其以改性的聚丙烯为表层和芯 层，中间夹有玻璃纤维，并通过层压机压制而成，其主要用于作建筑模板。该技术生产工艺 复杂，成本较高，并且使用后不易处理，限制了应用范围。并且使用的是人造纤维材料和石 化的塑料，且重量大，韧性不足，作为板材应用存在一些问题。
【发明内容】
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[0004] 本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材 及其制备方法的技术方案，它采用天然植物的果壳纤维通过增容剂与聚乳酸生物塑料混合 形成，从而在天然果壳纤维与聚乳酸生物塑料之间形成牢固界面结合层，以获得强度、韧性 均衡的天然果壳纤维增强聚乳酸塑料板材，其生产工艺简单，有效改善板材性能，降低生产 成本，应用范围广，且报废后能回收循环再利用。
[0005] 本发明提供的一种覆膜用天然果壳纤维增强聚果壳乳酸塑料板材，其组成按质量 份由果壳纤维50-85,聚乳酸10-50,增容剂3-20,加工助剂：润滑剂0-5、稳定剂0-5、防老 剂0-1. 5至少一种组成。纤维采用果壳植物纤维，其中以核桃壳、坚果壳、茶果壳特别适用。 由于天然果壳纤维为亲水物质，与生物塑料难以混熔，为实现与天然植物纤维良好相容性， 必须加入增容剂增容，进而提高板材的强度。
[0006] 上述的天然果壳纤维可以采用直接加工的天然植物果壳纤维，也可以是经处理脱 挥或脱色后得到的天然果壳纤维，如核桃、坚果、茶果和橡胶籽壳。
[0007] 上述的生物塑料为聚乳酸及乳酸共聚物中的至少一种，其熔融指数最佳在 10_15g/10min 〇
[0008] 上述的增容剂采用与天然植物纤维和聚乳酸具有良好相容性的物理或化学增容 剂，物理增容剂为塑料共聚物，化学增容剂为含羧基、酸酐的有机化合物，如丙烯酸和马来 酸酐。
[0009] 本发明的天然果壳纤维增强生物塑料板材的生产方法是：
[0010] A、天然果壳纤维先粉碎成粒径不低于20目，粒度在20-200目的纤维，然后干燥至 水份在2%以下方可与生物塑料聚乳酸共混，其中天然果壳纤维可直接就用于板材材料中， 也可以是经过预处理的天然果壳纤维，如脱挥或脱色处理后的坚果壳纤维。
[0011] 干燥后的天然果壳物纤维材再进行预处理，即干燥后直接加入淀粉粘合剂造粒防 潮。
[0012] B、将干燥改性处理后的天然果壳纤维与聚乳酸塑料、增容剂和加工助剂在专门用 于木塑材料加工的设备中混合造粒，然后在120-200°C加工温度下挤出成型制成板材。
[0013] 上述混合造粒及挤出成型设备可以是单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，在制备过 程，果壳纤维与生物塑料共混和挤出的加工温度为塑料的融熔加工温度，如聚乳酸加工温 度在175-185°c，最高不要超过195°C。同时由于植物纤维在200°C左右温度降解严重，产生 烧糊现象。在加工温度条件下，天然植物纤维不应发生降解现象，并要保证各共混材料的均 匀混合及反应增容的混合加工完成。
[0014] 上述的天然果壳纤维粒度在20-200目，以40-80目为佳，在干燥后直接加入淀粉 粘合剂粒，再与聚乳酸塑料、增容剂、加工助剂混合。
[0015] 本发明与现有技术相比较具有如下优点：本发明提供的覆膜用果壳纤维增强聚乳 酸覆膜用板材，植物果壳比例高，与生物塑料界面相容性好，结合力强，故其静曲强度和弹 性模量高。该板材强度高、耐磨性、抗冲击性好，吸水率低、使用寿命长，报废后可回收利用， 且生产工艺简单，成本低，环境友好作为代木或代塑材料使用，适于工业化批量生产，制成 各种建筑工程用板材，如建筑混凝土模板，地板，室内外铺板等。
【具体实施方式】：
[0016] 以下结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不局限于实施例。
[0017] 实施例1
[0018] 一种由坚果纤维/聚乳酸制备的板材，是将坚果材料用粉碎机粉碎制成纤维后， 通过筛网分离出80目的果壳纤维，采用烘箱在120°C下烘干至水份在2%以下，然后将坚果 壳纤维投入高速搅拌机中，并加入玉米淀粉进行表面改性处理，按以下配比将各组份在双 螺杆挤出机中直接混合挤出制成板材，挤出机为同向平行双螺杆挤出机，长径比为42,混合 加工温度在175-185°C，板材的配方和性能如下：
[0019] 配方：80目坚果纤维 55千克 4032聚乳酸44. 4千克 硬脂酸 L0千克 丙烯酸 2.5千克
[0020] 过氧化二异丙苯0. 1千克 1010防老剂 0. 5千克 复合助剂 0. 5千克
[0021] 性能：见表1。
[0022] 实施例2
[0023] -种由野生的铁核桃纤维/聚乳酸制备的板材，制备过程可按实施例1的制 备方法制备，采用纤维经脱色处理干燥后加淀粉粘合剂造粒方式处理，共混加工温度为 135-185°C 之间。
[0024] 配方：60目野生核桃纤维 60千克 聚乳酸的共混物 30. 5千克
[0025] 环氧乙烯-丙烯酯共聚物 5千克 马来酸酐改性聚乳酸 3. 5千克
[0026] 虫蜡 0. 5千克 防老剂1010 〇. 5千克
[0027] 实施例3
[0028] -种由茶果壳/聚乳酸制备的板材，制备过程按照实施例1的制备方法制备，茶果 壳干燥后采用直接与生物塑料聚乳酸及其他助剂共混，温度为165_175°C之间。
[0029] 配方：120目茶果壳 50千克 190聚乳酸 50千克 柠檬酸丁酯 6千克 丙烯酸 2. 5千克 硬脂酸钙 0.5千克 马来酸酐 3千克 1010防老剂 0. 5千克
[0030] 性能：见表1。
[0031] 实施例4
[0032] -种由橡胶籽壳制备的装饰板材，制备过程按照实施例1的制备方法制备，其共 混温度在150-180 °C之间。
[0033] 配方：100目橡胶籽壳50千克 3051D聚乳酸40千克 耐热型聚乳酸 10千克杜仲橡胶 5千克 硬脂酸 1.5千克轻质CaC03 3千克 防老剂1〇丨〇 〇. 5千克
[0034] 性能：见表1。
[0035] 实施例5
[0036] -种核桃壳聚乳酸制备的建筑模板板材，制备过程按照实施例1的方法制备。其 共混温度在150_185°C之间。
[0037] 配方：80目核桃壳粉60千克 聚乳酸3052D 40千克
[0038] 天然橡胶 4千克 马来酸酐5千克
[0039] 漆蜡 1. 5千克 防老剂1010 〇. 5千克
[0040] 性能：见表1。
[0041] 表 1
[0042]
【主权项】
1. 覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材，其特征在于，由下述原料按质量百分比制成：果 壳纤维50-85,聚乳酸塑料10-50,增容剂3-20,润滑剂0-1. 0,稳定剂0-5,防老剂0-1. 5。
2. 根据权利要求1所述的覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材，其特征在于：所述的果壳 纤维为直接加工的天然植物纤维，或经处理后得到的果壳纤维；所述的果壳为核桃壳、坚果 壳、茶果壳、橡胶籽壳中至少1种。
3. 根据权利要求1所述的覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材，其特征在于：所述的聚乳 酸塑料为聚乳酸及乳酸共聚物的混合物中的至少一种，其熔融指数最佳在10_20g/min。
4. 根据权利要求1所述的覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材，其特征在于：所述的增容 剂为物理或化学增容剂，物理增容剂为环氧塑料共聚物；化学增容剂为含羧基、酸酐的有机 化合物，如丙烯酸、马来酸酐。
5. 根据权利要求1所述的覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材的制备方法，其特征在于： 具体步骤为： A. 果壳纤维粉碎成粒径不低于20目纤维，粒度在20-200目或长度在0.05-4. 5mm，然 后干燥至水分在2%以下； B. 将干燥的果壳纤维、聚乳酸、增容剂、加工助剂混合均匀，在双螺杆挤出机上于 120-200°C加工温度下加工制成成型板材。
6. 根据权利要求5所述的覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材的制备方法，其特征在于： 果壳纤维粒度在20-200目，以40-80目为佳，在干燥后直接加入淀粉粘合剂混合造粒再与 聚乳酸塑料、增容剂、加工助剂混合加工造粒。
7. 根据权利要求5所述的覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材的制备方法，其特征在于： 加工助剂是润滑剂、稳定剂、防老剂中的至少一种。
【专利摘要】覆膜用果壳纤维增强聚乳酸板材及其制备方法，覆膜用果壳纤维增强的聚乳酸板材及其制备方法由下述原料制成：果壳纤维，聚乳酸，增容剂，润滑剂，稳定剂，防老剂。其制备方法为：果壳材料粉碎成粒径不低于20目纤维，然后干燥至水分在2％以下；将干燥处理的果壳纤维、聚乳酸、增容剂、加工助剂预混合加工处理后，在由挤出机120-200℃加工温度下加工制成成型板材。本发明的板材强度高、耐磨性、抗冲击性好，吸水率低、使用寿命长，报废后可回收利用，且工艺简单，成本低，环保可降角，作为代木或代塑材料使用，适于工业化批量生产，制成各种建筑工程用板材，如混凝土建筑模板，地板，室内外铺板等。
【IPC分类】C08K5-09, C08K5-14, C08K3-26, C08L67-04, C08L7-00, C08L97-02, C08K5-1539, C08K13-02
【公开号】CN104845396
【申请号】CN201510201556
【发明人】刘玉强, 颜丽
【申请人】昆明学院
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月24日