一种杨木粉基生物质复合材料及其制备方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种杨木粉基生物质复合材料及其制备方法，属于新材料及其成型加 工领域，发明产品可用于代替塑料，木材等。
【背景技术】
[0003] 目前在包装、电子电器、家居家装、汽车、飞机、军工等领域所使用的材料主要以石 油基塑料为主，部分使用原木。但是，塑料具有无法生物降解，污染环境等缺点，同时，石油 资源有限，不具有可持续发展性。而大量原木的使用，将会砍伐大量的森林，破坏生态环境。 因此，将植物纤维与部分高分子塑料相结合，生产出一种较高性能的木塑复合材料，可以代 替木材和塑料，缓减资源短缺、生态破坏和环境污染问题。但是，由于植物纤维与塑料之间 的结合性差，木塑产品的成型加工困难，从而导致现有市场上的木塑产品具有强度低、性 脆、比重大、植物纤维含量低等缺陷。本发明以生长周期短的杨木粉为主要原材料，通过化 学和物理相结合，设计合理的配方，生产出一种具有高强度、低密度、低成本的生物质复合 材料，可代替塑料和木材等。
[0004]
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有木塑复合材料具有强度低、性脆、植物纤维含量低、成 本高等缺点，充分利用杨木纤维生长周期短、纤维结构疏松、弹性好，强度高等优点，通过前 期初步酯化处理，然后与聚苯乙烯（PS)混合，配合其他添加剂、采用合适的工艺步骤和参 数，以螺杆挤出造粒得到一种高性能、高刚性、低密度、成本低廉的生物质复合材料，该材料 可使用注塑、挤出、模压、机加工等方法成型各种制品，广泛应用于包装、电子、通讯、家具、 装饰、汽车、飞机、军工等领域，代替塑料和原木等材料，具有很好的社会和经济效益。
[0006] 本发明的复合材料，主要组成为：杨木粉，乙酸，乙醇，氯化钠，聚苯乙烯（PS)，聚 乙烯醇，硅烷偶联剂（KH550)，甲基丙烯酸氯化铬络合物(沃兰)，松香树脂，甘油 各组分比例及制备步骤： (1) 取100份(质量份数）含水率少于等于5%、粒径在20~80目（优选40目）的杨木粉， 5~10份(优选8份)无水乙酸，5~10份(优选8份)浓度为95%以上的乙醇，3~5份(优选4份） 氯化钠，200~400份(优选300份）水，共混均匀后，放入反应釜中，50~70°C(优选60°C)，常 压下静置36~72小时(优选48小时)，然后取出干燥，使其含水率在5~10% (优选7%)，待用 (2) 取步骤（1)所得纤维60~80份(优选70份)，聚苯乙烯20~40份(优选30份)，聚乙 烯醇5~10份(优选7份)，硅烷偶联剂（KH550) 2~5份(优选3份），甲基丙烯酸氯化铬络合 物1~2份(优选1. 5份)，松香树脂3~8份(优选5份)，甘油3~5份(优选4份)，在高混机中 共混10~30分钟(优选20分钟)，待用。
[0007] (3)将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为170~210°C(优 选 190°C)，机头压力 2~5MPa(优选 3MPa)，螺杆转速 70~90r/min(优选 80r/min)。
[0008] 本发明首先对杨木粉进行处理，充分利用杨木粉的特点，然后在偶联剂、交联剂、 接枝剂等添加剂的协同作用下，与PS共混，利用螺杆挤出方式，在合适的压力、温度和速 度下，高效、连续挤出造粒，得到一种高性能的生物质复合材料，该发明材料可通过挤出、注 塑、模压、机加工等方式成型各种制品，广泛应用于包装、电子电器、家具装饰、建筑、交通工 具、以及军工等领域，代替塑料或木材，具有非常高的社会效益和经济效益。
【具体实施方式】
[0009] 以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0010] 实施例1 : (1) 取100份(质量份数）含水率少于等于5%、粒径在20目的杨木粉，5份无水乙酸，5 份浓度为95%以上的乙醇，3份氯化钠，200份水，共混均匀后，放入反应釜中，50°C，常压下 静置36小时，然后取出干燥，使其含水率在5%，待用 (2) 取步骤（1)所得纤维60份，聚苯乙烯40份，聚乙烯醇5份，硅烷偶联剂（KH550) 2 份，甲基丙烯酸氯化铬络合物1份，松香树脂3份，甘油3份，在高混机中共混10分钟，待 用。
[0011](3)将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为190°C，机头压力 3MPa，螺杆转速 80r/min。
[0012] 表 1 实施例2 :
(1) 取100份(质量份数）含水率少于等于5%、粒径在40目的杨木粉，8份无水乙酸，8 份浓度为95%以上的乙醇，4份氯化钠，300份水，共混均匀后，放入反应釜中，60°C，常压下 静置48小时，然后取出干燥，使其含水率在7%，待用 (2) 取步骤（1)所得纤维70份，聚苯乙烯30份，聚乙烯醇7份，硅烷偶联剂（KH550) 3 份，甲基丙烯酸氯化铬络合物1. 5份，松香树脂5份，甘油4份，在高混机中共混20分钟， 待用。
[0013](3)将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为190°C，机头压力 3MPa，螺杆转速 80r/min。
[0014] 09.
实施例3 : (1) 取100份(质量份数）含水率少于等于5%、粒径在80目的杨木粉，10份无水乙酸， 10份浓度为95%以上的乙醇，5份氯化钠，400份水，共混均匀后，放入反应釜中，70°C，常压 下静置72小时，然后取出干燥，使其含水率在10%，待用 (2) 取步骤（1)所得纤维80份，聚苯乙烯20份，聚乙烯醇10份，硅烷偶联剂（KH550)5 份，甲基丙烯酸氯化铬络合物2份，松香树脂8份，甘油5份，在高混机中共混30分钟，待 用。
[0015] (3)将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为190°C，机头压力 3MPa，螺杆转速 80r/min。
[0016] 表 3
【主权项】
1. 一种杨木粉基生物质复合材料及其制备方法，其特征在于：本发明的复合材料，由 杨木粉，乙酸，乙醇，氯化钠，聚苯乙烯（PS)，聚乙烯醇，硅烷偶联剂（KH550)，甲基丙烯酸 氯化铬络合物(沃兰)，松香树脂，甘油构成。2. 如权利要求1所述的一种杨木粉基生物质复合材料及其制备方法，其特征在于：复 合材料包括以下组分及制备步骤： (1) 取100份(质量份数）含水率少于等于5%、粒径在20~80目的杨木粉，5~10份无水 乙酸，5~10份浓度为95%以上的乙醇，3~5份氯化钠，200~400份水，共混均匀后，放入反应 釜中，50~70°C，常压下静置36~72小时，然后取出干燥，使其含水率在5~10%，待用； (2) 取步骤（1)所得纤维60~80份，聚苯乙烯20~40份，聚乙烯醇5~10份，硅烷偶联剂 (KH550) 2~5份，甲基丙烯酸氯化铬络合物1~2份，松香树脂3~8份，甘油3~5份，在高混机 中共混10~30分钟，待用； (3) 将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为170~210°C，机头压 力 2~5MPa，螺杆转速 7〇~9〇r/min。
【专利摘要】本发明公开了一种杨木粉基生物质复合材料及其制备方法。充分利用杨木纤维生长周期短、纤维结构疏松、弹性好，强度高等优点，通过前期初步酯化处理，然后与聚苯乙烯（PS）混合，配合其他添加剂、采用合适的工艺步骤和参数，以螺杆挤出造粒得到一种高性能、高刚性、低密度、成本低廉的生物质复合材料，该材料可使用注塑、挤出、模压、机加工等方法成型各种制品，广泛应用于包装、电子、通讯、家具、装饰、汽车、飞机、军工等领域，代替塑料和原木等材料，具有很好的社会和经济效益。
【IPC分类】C08K5/098, C08L93/04, C08L25/06, C08K5/053, C08L97/02, C08L29/04, C08K5/544
【公开号】CN105348840
【申请号】CN201510919496
【发明人】曾广胜
【申请人】湖南工业大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月14日