专利名称：一种笋壳纤维/pvc复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种木塑材料及其制备方法，具体地说是一种笋壳纤维/PVC复合材 料及其制备方法。
背景技术：
笋壳是一种天然植物纤维，是个尚未开发的重要资源，且鲜笋上市时正值雨季，大 量堆积，鲜笋壳很快腐烂，造成环境污染。随着竹笋加工业的迅速发展，竹笋加工遗留废弃 物笋壳等已对环境造成了严重污染，影响了新农村的生态建设，同时，也造成大量资源的浪 费，如何开发利用笋壳资源，变废为宝，提高其附加值，是竹笋产业链发展的需要，也是发展 循环经济的需要。我国是世界上最主要的产竹国，无论是竹子的种类、面积、蓄积量及竹材、竹笋的 产量都雄居世界首位，竹子种类已知有福州森林公园39属500余种，竹林总面积约420万 hm2。全球的竹业已发展成为一个与约25亿人的生产、生活密切相关、且年产值近50亿美 元的产业。我国年产鲜笋150多万t，出笋率50%，每年有70万t左右鲜笋壳被丢弃。在 环境保护的这种迫切和严格要求下，大量堆积笋壳废弃物如何有效的处理，已经成了竹笋 加工企业的一个迫在眉睫的问题。目前，所采用的“堆放”的处理方式已在以不同的方式制 约着竹笋加工企业的发展堆放这些成千上万吨的工废弃物，不仅占用大量的土地，而且这 种方式仍然在污染环境，不能满足环保要求，且处理费用也非常昂贵，给企业造成较大的压 力。而笋农随意在路边、河边丢弃的笋壳，随着腐烂异味难闻，滋生蚊蝇。要解决竹笋加工遗 留废弃物的问题，根本出路在于如何将其开发处理为具有广阔市场前景、较大的市场容量、 较好的经济效益的各种原材料或制品。目前，国内木塑复合材料以木粉为主要原料对ΡΕ、PP、PVC进行复合，如 CN1482166A、CN1445285A、CN1990599A、CN1513918A 等，但笋壳纤维 /PVC 复合材料的研究和 专利尚未见相关报道，该复合材料的开发应用有利于竹产业资源综合利用，对提高农产品 的附加值、环境保护具有重要意义，市场前景非常广阔。
发明内容
本发明旨在综合利用笋壳纤维，所要解决的技术问题是以笋壳纤维替代木粉与热 塑性树脂PVC加工复合材料。本发明提出的笋壳纤维/PVC复合材料，包括以下重量份各组分PVC100 份笋壳纤维20 100份助剂10 20份硅烷偶联剂1 8份相容剂10 20份抗氧剂1 4份。
所述笋壳纤维其颗粒的平均粒径至少为20目，含水量< 5%。所述助剂选自石蜡、CaC03、Ca(HCO3)2或滑石粉等。所述硅烷偶联剂选自KH-550、KH-560或KH-570等。所述树脂相容剂选自乙烯丙烯酸共聚物或/和聚丙烯酸或/和聚丙烯酸酯或/和
氯化聚乙烯等。所述抗氧剂选自硬脂酸铅、二盐基硬脂酸铅或三盐基硬脂酸铅等。所述的复合材料制备方法包括笋壳纤维预处理和混炼。所述的笋壳纤维预处理是指笋壳粉与配比量的硅烷偶联剂物理混合。所述的混炼是指配比量的PVC、预处理笋壳纤维、相容剂、抗氧剂和助剂先在高速 捏合机进行分散，然后经双辊混炼机混炼或双螺杆挤出机挤出。所述的高速捏合机转速1000 1500rpm，温度50 60°C，时间5 lOmin。所述的双辊混炼机混炼时间10 20min，温度150 180°C。所述的双螺杆挤出机挤出在温度150 180°C下挤出。本发明制备的笋壳纤维/PVC复合材料，综合性能优良，性价比高。本发明的优势 主要体现在1.解决了鲜笋壳的环境污染问题，有利于竹产业资源综合利用，提高了农产品的 附加值。2.生产工艺简单洁净，产品稳定性好，成本低廉。具体实施例方式以下非限定实施例叙述如下实施例130g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5%)和l.Og硅烷偶联剂KH-550 搅拌均勻，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均勻地包覆在笋壳粉表面。将上述笋壳纤维、IOOg PVC、16g氯化聚乙烯、4g硬脂酸铅、4g石蜡、16g CaCO3在 高速捏合机进行分散，转速lOOOrpm，温度50°C，时间5min，然后在双辊混炼机混炼lOmin， 温度为160°C，得到笋壳纤维/PVC复合材料。上述笋壳纤维/PVC复合材料在平板硫化机上压片、制样，进行力学性能测试。硫 化机温度控制在180°C，压力为8MPa，时间lOmin。测试标准及结果如表1所示。实施例230g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5% )和1. Og硅烷偶联剂KH-560 搅拌均勻，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均勻地包覆在笋壳粉表面。将上述笋壳纤维、IOOg PVC、10g氯化聚乙烯、2g硬脂酸铅、3g石蜡、IOg CaCO3在 高速捏合机进行分散，转速lOOOrpm，温度55°C，时间8min，然后在双辊混炼机混炼15min， 温度为160°C，得到笋壳纤维/PVC复合材料。上述笋壳纤维/PVC复合材料在平板硫化机上压片、制样，进行力学性能测试。硫 化机温度控制在180°C，压力为8MPa，时间lOmin。测试标准及结果如表1所示。实施例330g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5%)和l.Og硅烷偶联剂KH-570搅拌均勻，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均勻地包覆在笋壳粉表面。将上述笋壳纤维、IOOg PVC、IOg乙烯丙烯酸共聚物、Ig 二盐基硬脂酸铅、4g石蜡、 12g Ca (HCO3) 2在高速捏合机进行分散，转速1500rpm，温度55°C，时间lOmin，然后在双辊混 炼机混炼20min，温度为170°C，得到笋壳纤维/PVC复合材料。上述笋壳纤维/PVC复合材料在平板硫化机上压片、制样，进行力学性能测试。硫 化机温度控制在180°C，压力为8MPa，时间lOmin。测试标准及结果如表1所示。实施例430g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5%)和2. Og硅烷偶联剂KH-570 搅拌均勻，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均勻地包覆在笋壳粉表面。将上述笋壳纤维、IOOg PVC、15g乙烯丙烯酸共聚物、4g 二盐基硬脂酸铅、5g石蜡、 IOg Ca (HCO3) 2在高速捏合机进行分散，转速1200rpm，温度60°C，时间lOmin，然后经双螺杆 挤出机挤出，温度180°C，得到笋壳纤维/PVC复合材料。上述笋壳纤维/PVC复合材料在平板硫化机上压片、制样，进行力学性能测试。硫 化机温度控制在180°C，压力为8MPa，时间lOmin。测试标准及结果如表1所示。实施例530g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5% )和4. Og硅烷偶联剂KH-570 搅拌均勻，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均勻地包覆在笋壳粉表面。将上述笋壳纤维、IOOg PVC、20g丙烯酸酯的聚合物、3g三盐基硬脂酸铅、2g石蜡、 18g滑石粉在高速捏合机进行分散，转速IOOOrpm，温度60°C，时间lOmin，然后经双螺杆挤 出机挤出，温度170°C，得到笋壳纤维/PVC复合材料。上述笋壳纤维/PVC复合材料在平板硫化机上压片、制样，进行力学性能测试。硫 化机温度控制在180°C，压力为8MPa，时间lOmin。测试标准及结果如表1所示。实施例630g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5% )和8. Og硅烷偶联剂KH-570 搅拌均勻，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均勻地包覆在笋壳粉表面。将上述笋壳纤维、IOOg PVC、16g丙烯酸酯的聚合物、4g三盐基硬脂酸铅、4g石蜡、 16g滑石粉在在高速捏合机进行分散，转速1500rpm，温度55°C，时间20min，然后经双螺杆 挤出机挤出，温度160°C，得到笋壳纤维/PVC复合材料。上述笋壳纤维/PVC复合材料在平板硫化机上压片、制样，进行力学性能测试。硫 化机温度控制在180°C，压力为8MPa，时间lOmin。测试标准及结果如表1所示。实施例760g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5% )和2. Og硅烷偶联剂KH-570 搅拌均勻，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均勻地包覆在笋壳粉表面。将上述笋壳纤维、IOOg PVC、16g乙烯丙烯酸共聚物、2g硬脂酸铅、5g石蜡、5g CaCO3在高速捏合机进行分散，转速1400rpm，温度60°C，时间20min，然后经双螺杆挤出机 挤出，温度150°C，得到笋壳纤维/PVC复合材料。上述笋壳纤维/PVC复合材料在平板硫化机上压片、制样，进行力学性能测试。硫 化机温度控制在180°C，压力为8MPa，时间lOmin。测试标准及结果如表1所示。实施例8
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90g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5% )和2. Og硅烷偶联剂KH-570 搅拌均勻，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均勻地包覆在笋壳粉表面。将上述笋壳纤维、IOOg PVC、16g乙烯丙烯酸共聚物、4g三盐基硬脂酸铅、4g石蜡、 IOg CaCO3在高速捏合机中进行分散，转速1500rpm，温度55°C，时间15min，然后经双螺杆 挤出机挤出，温度170°C，得到笋壳纤维/PVC复合材料。上述笋壳纤维/PVC复合材料在平板硫化机上压片、制样，进行力学性能测试。硫 化机温度控制在180°C，压力为8MPa，时间lOmin。测试标准及结果如表1所示。表1样品的测试标准与机械性能测试结果
权利要求
一种笋壳纤维/PVC复合材料，其特征在于包括以下重量份各组分PVC 100份笋壳纤维20～100份助剂10～20份硅烷偶联剂 1～8份相容剂 10～20份抗氧剂 1～4份。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述笋壳纤维颗粒的平均粒径至少 为20目，含水量< 5%。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的助剂选自石蜡、CaCO3, Ca(HCO3)2或滑石粉。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述硅烷偶联剂选自KH-550、KH-560 或 KH-570。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述树脂相容剂选自乙烯丙烯酸共 聚物或/和聚丙烯酸或/和聚丙烯酸酯或/和氯化聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述抗氧剂选自硬脂酸铅、二盐基硬 脂酸铅或三盐基硬脂酸铅。
7.如权利要求1所述的笋壳纤维/PVC复合材料的制备方法，包括笋壳纤维预处理和 混炼，其特征在于所述的笋壳纤维预处理是指笋壳粉与配比量的硅烷偶联剂物理混合，所 述的混炼是指配比量的PVC、预处理的笋壳纤维、相容剂、抗氧剂和助剂先在高速捏合机在 转速1000 1500rpm、温度50 60°C条件下分散5 lOmin，然后经双辊混炼机于150 180°C下混炼10 20min，或者经双螺杆挤出机在温度150 180°C下挤出。
全文摘要
一种笋壳纤维/PVC复合材料，包括以下重量份的各组分PVC 100份、笋壳纤维20～100份、硅烷偶联剂1～8份、相容剂10～20份、抗氧剂1～4份、助剂10～20份。按以上配比量先在高速捏合机进行分散，然后经双辊混炼机混炼或双螺杆挤出机挤出，即得所述笋壳纤维/PVC复合材料。
文档编号C08L97/02GK101885884SQ20101023164
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者王华林, 王继植, 翟林峰, 褚红亮, 金德保 申请人:合肥工业大学