一种秸塑复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及复合材料领域，尤其设及一种賴塑复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 木塑复合材料是指W富含木质纤维素的生物质材料和热塑性塑料为原料，经挤 压、注塑、压制成型而制成的一种新型复合材料。木塑复合材料的生产和使用，不会向周围 环境散发危害人类健康的挥发物，具有不龟裂、不变形、耐腐蚀、无污染、无公害等优点，可 循环利用，是一种全新的绿色环保产品，也是一种生态洁净的复合材料。同时，该种材料的 用途非常广泛，可用作托盘、包装箱等包装材料，铺板、铺梁等仓储材料，房屋、地板、建筑模 板等装修与装饰材料，公共场所的露天铺板、桌椅、板凳、廊架等景观美化和休闲材料，汽车 内装饰材、管材等汽车内装饰材料。目前，生产木塑复合材料中的植物纤维基本上采用木 粉，木粉的使用需要耗费大量的木材，造成木材资源紧缺。但是，我国是世界上森林资源最 短缺的国家之一，我国林木实施了严格的禁伐、限伐政策，每年允许的林木砍伐量远远不能 满足社会需要，因此，木塑复合材料生产需要的林木缺口巨大，必须尽快寻找林木替代品。 所W，利用其他植物纤维生产木塑复合材料是世界各国研究的前沿，也是我国木塑行业发 展的必要途径。
[0003] 賴杆作为一种生物质资源，其潜在利用价值已被政府部口、科研单位和企业重视， 从不同领域开展賴杆生物质综合利用的研发，并取得了系列成果。目前，研发和产业化重点 主要集中在賴杆能源化、賴杆肥料化、賴杆饲料化及利用賴杆造纸和生产建材。农林生物质 资源综合开发利用已经列入国家的中长期发展战略规划优先主题，然而从目前技术储备W 及成本方面考虑，尚不存在大规模工业化推广的基础和技术支持。賴杆造纸是我国目前賴 杆工业化利用的主体，但呈逐年下降的趋势，主要是由于中小型企业的污染问题。賴杆饲料 和肥料化是我国賴杆利用的传统领域，但目前也尚未达到大规模工业化利用。研究发现，賴 杆纤维的物理特性、化学特性W及机械性能均可替代木塑复合材料中的木粉。
[0004] 处理废旧塑料的主要方法有焚烧填埋和回收利用。焚烧法会产生大量有毒气体， 造成二次污染，填埋法会占用较大空间，且填埋后±壤中残留的塑料碎片又会影响±壤透 气性，使农作物减产，因此，废旧塑料处理技术的发展趋势是再生利用。目前废旧塑料的再 生利用率低，主要是回收利用技术难W配套，特别是改性再生技术不够完善。直接再生利用 的优点是工艺简单、成本低，缺点是再生料制品力学性能低，应用面窄。改善再生塑料力学 性能的最好途径就是采取改性方法对再生塑料进行改性，W接近、达到或超过纯塑料(树 月旨)的性能。
[0005] 目前，我国賴杆和废旧塑料资源丰富，但是得不到有效地综合利用，賴杆与废旧塑 料的焚烧，造成环境污染，危害极大，已经成为社会的重大难题。因此，利用賴杆和再生塑料 生产賴塑复合材料，具有广阔的市场前景。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种賴塑复合材料及其制备方 法。通过本发明的实施，能够显著提高賴塑复合材料的物理性能、力学性能和热稳定性，满 足市场需求。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[000引一种賴塑复合材料，包括W下质量百分比的组分:改性再生塑料颗粒20~40%、賴 杆粉50~70 %、矿物填充物2~10 %、相容剂2~5 %、润滑剂1~5 %、着色剂1~3 %、抗氧剂1 ~3 %、光稳定剂1~3 %。
[0009] 进一步的技术方案，所述改性再生塑料颗粒包括W下质量份数的组分:再生塑料 颗粒100~105份、石墨締纳米片0.1~1份、分散剂1~4份、偶联剂4~10份;所述石墨締纳米 片是粉末状固体，纯度为90%~99%，比表面积为2~17m2/g，厚度为0.3~化m，横向尺寸为 1~扣m;所述再生塑料颗粒为再生聚乙締颗粒、再生聚丙締颗粒中至少一种;所述偶联剂为 硅烷偶联剂、铁酸醋偶联剂中一种;所述分散剂为阳离子型、阴离子型、非离子型表面活性 剂中一种。
[0010] 进一步的技术方案，所述賴杆粉为小麦賴杆粉、水稻賴杆粉、玉米賴杆粉、油菜賴 杆粉、棉花賴杆粉中一种;所述矿物填充物为碳酸巧、硫酸巧、滑石粉、粉煤灰、娃酸巧中一 种;所述相容剂为马来酸酢接枝聚乙締和马来酸酢接枝聚丙締中至少一种;所述润滑剂为 硬脂酸、硬脂酸锋、硬脂酸巧、聚乙締蜡、氧化聚乙締蜡、乙撑双硬脂酷胺中至少一种;所述 着色剂为炭黑、氧化铁红、氧化铁黄、铁白粉、献青蓝、献青绿中至少一种;所述抗氧剂为抗 氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂BHT、抗氧剂TNP中一种;所述光稳定剂为光稳定 剂AM-101、光稳定剂GW-540、光稳定剂944、光稳定剂744、紫外线吸收剂UV-326、紫外线吸收 剂UV-531中一种。
[0011] -种賴塑复合材料的制备方法，包括如下所述步骤：
[0012] (1)賴杆粉预处理:采用干燥法对賴杆粉进行预处理；
[0013] (2)再生塑料颗粒改性:按照质量份数将再生塑料颗粒100~105份、石墨締纳米片 0.1~1份、分散剂1~4份、偶联剂4~10份投入混料机中，充分混合后放入双螺杆挤出机中， 制得改性再生塑料颗粒；
[0014] (3)混料工艺：将改性再生塑料颗粒20~40%、賴杆粉50~70%、矿物填充物2~ 10 %、相容剂2~5 %、润滑剂1~5 %、着色剂1~3 %、抗氧剂1~3 %、光稳定剂1~3 %，倒入 混料机中，充分混合；
[0015] (4)造粒工艺:将步骤(3)所得混合料加入造粒机中，按照预设的溫度和工艺，挤成 烙融状态的块状物料，风送冷却，经破碎机破碎成柔软干燥的造粒料；
[0016] (5)挤出成型：将步骤(4)所得造粒料放入挤出机中，按照预设的溫度和工艺，W 400~lOOOmm/min的线速度经模具挤出，冷却成型，得到賴塑复合材料产品；
[0017] (6)表面后处理:将步骤(5)所得賴塑复合材料产品的表面进行打磨、拉丝、压花中 至少一种后处理。
[0018] 进一步的技术方案，所述步骤（1)中的干燥法是将待干燥的賴杆粉经加料罐加至 预先升溫的导热管式干燥机的机筒内，使賴杆粉与干燥机内壁接触，并在干燥机内、外导热 管往复式的旋转作用下，充分揽拌，从而使賴杆粉包含的水分及易挥发组分通过干燥机顶 端带有负压的排气口进入循环冷却箱中，干燥后的賴杆粉通过放料箱放出；干燥后的賴杆 粉含水量小于3 %。
[0019] 进一步的技术方案，所述步骤(2)中的石墨締纳米片是粉末状固体，纯度为90%~ 99%，比表面积为2~17m2/g，厚度为0.3~化m，横向尺寸为1~扣m;所述再生塑料颗粒为再 生聚乙締颗粒、再生聚丙締颗粒中至少一种;所述偶联剂为硅烷偶联剂、铁酸醋偶联剂中一 种;所述分散剂为阳离子型、阴离子型、非离子型表面活性剂中一种。
[0020] 进一步的技术方案，所述步骤(2)中所述混料机转速为100~15化/min,混合时间 为3~5min;所述双螺杆挤出机溫度：一区为220~230°C、二区为230~240°C、S区为230~ 250°C、四区为240~260°C，主机转速为100~50化/min，后经水槽冷却，风冷吹干，切粒后得 到改性再生塑料颗粒；
[0021] 进一步的技术方案，所述步骤(3)中混料机转速为80~15化/min,混合时间为10~ 20min。
[0022] 进一步的技术方案，所述步骤(4)中的造粒机为平行双螺杆造粒机;所述平行双螺 杆造粒机的溫度:一区为80~100°C、二区为170~220°C、S区为150~200°C、四区为150~ 200 °C、五区为120~180 °C、六区为90~150 °C，主机转速为350~45化/min,喂料转速为15~ 3化/min;所述造粒料直径为0.5~1.5cm，溫度为40~60°C。
[0023] 进一步的技术方案，所述步骤(5)中的挤出机为锥形双螺杆挤出机;所述锥形双螺 杆挤出机的机筒溫度:一区为190~230°C、二区为190~220°C、S区为170~190°C、四区为 140~180°C、五区为120~170°C，合流忍溫度为120~155°C，模头溫度为130~170°C，主机 转速为5~30r/min，喂料转速为5~30r/min;所述冷却成型是采用循环冷却水槽进行喷淋 冷却定型。
[0024] 有益效果
[0025] 本发明相较于现有技术而言，具备如下优点：
[0026] 1、本发明主要通过两种方法提高賴塑复合材料的性能，一种方法是添加相容剂， W提高再生塑料基体与賴杆纤维的复合能力；另一种方法是采用纳米颗粒填充再生塑料W 提高賴塑复合材料的性能。运是由于纳米颗粒具有高比表面积、低密度和高弹性模量等，能 够很好的分散在再生塑料基体中，再生塑料性能的提高也提升了賴塑复合材料的性能。
[0027] 2、本发明使用干燥法处理賴杆纤维，能够有效降低賴杆纤维的含水量和易挥发组 分，使制得的賴塑复合材料产品外观更加美观，性能更优越，且具有工艺简单、绿色环保等 特点。
[0028] 3、本发明使用了賴杆运一巨大的生物资源，降低了复合材料的生产成本，具有很 强的经济实用性。同时，还使用了再生塑料，有效缓解了当前石油资源短缺和环境污染问 题，对于保护生态环境、可再生资源的综合利用具有重要意义。
[0029] 4、本发明限定石墨締纳米片纯度90%~99%，比表面积为2~17mVg，厚度为0.3 ~2nm，横向尺寸为1~扣m，能够确保质量，提高纳米粉体在再生塑料基体的分散性，从而能 够提高賴塑产品的性能。
[0030] 5、本发明采