本发明涉及塑料材料这一技术领域，特别涉及到无机粉体改性塑料材料的制备方法及应用。
背景技术：
“无机粉体改性塑料环境友好材料”并不是一种新近开发的新材料,它是一类以无机粉体和高分子树脂共混而成的有利于与环境协调发展的塑料材料的总称,国内外已形成了系列化专利和成果,目前许多企业开发生产的“光钙型环境友好塑料”是“无机粉体改性塑料环境友好材料”的重要组成部分。现从广义上对无机粉体改性塑料环境友好材料进行定义,对无机粉体改性塑料环境友好材料的配方设计和环境协调性进行研究。减轻塑料对环境和生态的危害关键是减少高分子材料的使用量,提倡延长使用寿命和回收再利用,希望塑料在整个生命周期与环境协调性良好,这是治理塑料“白色污染”最直接和最有效的方法。无机粉体来源于自然可以回归于自然,是可再生资源,环境协调性良好,与合成树脂相比价格相对便宜,随着无机粉体超细化和表面处理技术的飞速发展,无机粉体的合理使用不仅能降低成本,还可以改善塑料某些方面的性能或被赋予新的功能。无机粉体改性塑料环境友好材料具备了经济性、使用性、舒适性和环境协调性等4个本特性,是一种典型的环境友好材料。无机粉体改性塑料环境友好材料应用于一次性使用制品,当无法回收或回收无经济价值时,希望无机粉体改性塑料环境友好材料能尽快与环境同化。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供无机粉体改性塑料材料的制备方法及应用，该工艺利用碳酸钙、滑石粉、膨润土、氢氧化镁、明矾石、石棉、硅灰石、海泡石等无机矿物质为主要成分进行球磨捏合处理，将聚苯乙烯、聚四氟乙烯、酚醛树脂、聚酯、聚碳酸酯、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺、三羟甲基氨基甲烷等原材料聚合在一起，通过马沸炉加热煅烧、添加消泡剂、固化剂、增韧剂等成分提高复合材料的性能，然后通过浇注模具、表面活化处理、脱模烘干等一系列操作后得到复合塑料材料。制备而成的无机粉体改性塑料材料，其弹性大、耐候耐用、可环境自然降解、无毒无害，具有较好的应用前景。同时还公开了由该制备方法制得的无机粉体改性塑料材料在农业用具、园林薄膜用品、水利用品中的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
无机粉体改性塑料材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将碳酸钙3-6份、滑石粉2-5份、膨润土1-6份、氢氧化镁2-4份、明矾石2-5份、石棉1-3份、硅灰石3-7份、海泡石1-3份加入到高速球磨机中进行球磨，球磨时间为3-5h，球磨时加入少量液氮，使产物粉碎彻底，收集球磨产物过筛；
(2)将步骤(1)的过筛产物20-25份加入到高速捏合机中，同时加入偶联剂1-4份，捏合时间为30-45min，温度为85-100℃；
(3)将步骤(2)的产物注入双螺杆挤出机，螺杆温度220℃，螺杆转速为150转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的挤出产物加入到75％的苯甲酰溶液中进行活化处理，处理时间为60min；
(5)将聚苯乙烯5-8份、聚四氟乙烯1-4份、酚醛树脂1-5份、聚酯2-4份、聚碳酸酯2-6份、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺1-3份、三羟甲基氨基甲烷2-5份混合均匀后加入马弗炉中煅烧，加热温度至95℃预热，同时加入步骤(4)得到的活化物15-25份，搅拌均匀后，加入固化剂1-4份和增韧剂2-3份，温度加热上升至380-450℃，反应时间4-5h，然后温度自然冷却至160℃，加入消泡剂1-3份，保温反应30min；
(6)将步骤(5)的反应液自然冷却至95℃，再次加入固化剂1-2份，搅拌均匀后，浇注到模具中，室温固化24h；
(7)将步骤(6)的模具放入到表面活化剂中处理，浸泡60min，然后进行脱模；
(8)将步骤(7)的脱模材料放入二氧化碳干燥箱中干燥，即得成品。
优选地，所述步骤(1)中的球磨机功率为350w。
优选地，所述步骤(1)中的过筛孔径为500目。
优选地，所述步骤(2)中偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ―氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
优选地，所述步骤(5)中固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺、间二甲苯、二氨基二苯基砜中的一种或几种。
优选地，所述步骤(5)中增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-丁二烯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯腈中的一种或几种。
优选地，所述步骤(5)中消泡剂选自高碳醇、苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯、二甲基硅油中的一种或几种。
优选地，所述步骤(7)中表面活化剂的组成为直链烷基苯磺酸钠5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠3份、十二烷基苯磺酸钠2份、对甲苯磺酰胺甲醛树脂1份、过氧化羟基异丙苯4份、乙酸松油酯3份、1-苯基环戊烷羧酸2份、三氯乙醛3份、去离子水15份
本发明还提供了由上述制备方法得到的无机粉体改性塑料材料在农业用具、园林薄膜用品、水利用品中的应用。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的无机粉体改性塑料材料的制备方法及应用利用碳酸钙、滑石粉、膨润土、氢氧化镁、明矾石、石棉、硅灰石、海泡石等无机矿物质为主要成分进行球磨捏合处理，将聚苯乙烯、聚四氟乙烯、酚醛树脂、聚酯、聚碳酸酯、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺、三羟甲基氨基甲烷等原材料聚合在一起，通过马沸炉加热煅烧、添加消泡剂、固化剂、增韧剂等成分提高复合材料的性能，然后通过浇注模具、表面活化处理、脱模烘干等一系列操作后得到复合塑料材料。制备而成的无机粉体改性塑料材料，其弹性大、耐候耐用、可环境自然降解、无毒无害，具有较好的应用前景。
(2)本发明的无机粉体改性塑料材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
(1)将碳酸钙3份、滑石粉2份、膨润土1份、氢氧化镁2份、明矾石2份、石棉1份、硅灰石3份、海泡石1份加入到高速球磨机中进行球磨，球磨时间为3h，球磨机功率为350w，球磨时加入少量液氮，使产物粉碎彻底，收集球磨产物过筛，过筛孔径为500目；
(2)将步骤(1)的过筛产物20份加入到高速捏合机中，同时加入乙烯基三乙氧基硅烷1份，捏合时间为30min，温度为85℃；
(3)将步骤(2)的产物注入双螺杆挤出机，螺杆温度220℃，螺杆转速为150转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的挤出产物加入到75％的苯甲酰溶液中进行活化处理，处理时间为60min；
(5)将聚苯乙烯5份、聚四氟乙烯1份、酚醛树脂1份、聚酯2份、聚碳酸酯2份、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺1份、三羟甲基氨基甲烷2份混合均匀后加入马弗炉中煅烧，加热温度至95℃预热，同时加入步骤(4)得到的活化物15份，搅拌均匀后，加入乙二胺1份和甲基丙烯酸甲酯2份，温度加热上升至380℃，反应时间4h，然后温度自然冷却至160℃，加入高碳醇1份，保温反应30min；
(6)将步骤(5)的反应液自然冷却至95℃，再次加入乙二胺1份，搅拌均匀后，浇注到模具中，室温固化24h；
(7)将步骤(6)的模具放入到表面活化剂中处理，浸泡60min，然后进行脱模；
(8)将步骤(7)的脱模材料放入二氧化碳干燥箱中干燥，即得成品。
制得的无机粉体改性塑料材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)将碳酸钙4份、滑石粉3份、膨润土2份、氢氧化镁3份、明矾石3份、石棉2份、硅灰石4份、海泡石2份加入到高速球磨机中进行球磨，球磨时间为4h，球磨机功率为350w，球磨时加入少量液氮，使产物粉碎彻底，收集球磨产物过筛，过筛孔径为500目；
(2)将步骤(1)的过筛产物22份加入到高速捏合机中，同时加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2份，捏合时间为35min，温度为90℃；
(3)将步骤(2)的产物注入双螺杆挤出机，螺杆温度220℃，螺杆转速为150转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的挤出产物加入到75％的苯甲酰溶液中进行活化处理，处理时间为60min；
(5)将聚苯乙烯6份、聚四氟乙烯2份、酚醛树脂2份、聚酯3份、聚碳酸酯3份、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺1份、三羟甲基氨基甲烷3份混合均匀后加入马弗炉中煅烧，加热温度至95℃预热，同时加入步骤(4)得到的活化物19份，搅拌均匀后，加入二乙烯三胺2份和苯乙烯-丁二烯聚合物2份，温度加热上升至400℃，反应时间4.3h，然后温度自然冷却至160℃，加入苯乙醇油酸酯2份，保温反应30min；
(6)将步骤(5)的反应液自然冷却至95℃，再次加入二乙烯三胺1份，搅拌均匀后，浇注到模具中，室温固化24h；
(7)将步骤(6)的模具放入到表面活化剂中处理，浸泡60min，然后进行脱模；
(8)将步骤(7)的脱模材料放入二氧化碳干燥箱中干燥，即得成品。
制得的无机粉体改性塑料材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)将碳酸钙5份、滑石粉4份、膨润土5份、氢氧化镁3份、明矾石4份、石棉2份、硅灰石6份、海泡石2份加入到高速球磨机中进行球磨，球磨时间为4.5h，球磨机功率为350w，球磨时加入少量液氮，使产物粉碎彻底，收集球磨产物过筛，过筛孔径为500目；
(2)将步骤(1)的过筛产物24份加入到高速捏合机中，同时加入γ―氨丙基三甲氧基硅烷3份，捏合时间为40min，温度为95℃；
(3)将步骤(2)的产物注入双螺杆挤出机，螺杆温度220℃，螺杆转速为150转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的挤出产物加入到75％的苯甲酰溶液中进行活化处理，处理时间为60min；
(5)将聚苯乙烯7份、聚四氟乙烯3份、酚醛树脂4份、聚酯3份、聚碳酸酯5份、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺2份、三羟甲基氨基甲烷4份混合均匀后加入马弗炉中煅烧，加热温度至95℃预热，同时加入步骤(4)得到的活化物23份，搅拌均匀后，加入间二甲苯3份和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3份，温度加热上升至420℃，反应时间4.6h，然后温度自然冷却至160℃，加入苯乙酸月桂醇酯2份，保温反应30min；
(6)将步骤(5)的反应液自然冷却至95℃，再次加入间二甲苯2份，搅拌均匀后，浇注到模具中，室温固化24h；
(7)将步骤(6)的模具放入到表面活化剂中处理，浸泡60min，然后进行脱模；
(8)将步骤(7)的脱模材料放入二氧化碳干燥箱中干燥，即得成品。
制得的无机粉体改性塑料材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
(1)将碳酸钙6份、滑石粉5份、膨润土6份、氢氧化镁4份、明矾石5份、石棉3份、硅灰石7份、海泡石3份加入到高速球磨机中进行球磨，球磨时间为5h，球磨机功率为350w，球磨时加入少量液氮，使产物粉碎彻底，收集球磨产物过筛，过筛孔径为500目；
(2)将步骤(1)的过筛产物25份加入到高速捏合机中，同时加入3-氨丙基三甲氧基硅烷4份，捏合时间为45min，温度为100℃；
(3)将步骤(2)的产物注入双螺杆挤出机，螺杆温度220℃，螺杆转速为150转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的挤出产物加入到75％的苯甲酰溶液中进行活化处理，处理时间为60min；
(5)将聚苯乙烯8份、聚四氟乙烯4份、酚醛树脂5份、聚酯4份、聚碳酸酯6份、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺3份、三羟甲基氨基甲烷5份混合均匀后加入马弗炉中煅烧，加热温度至95℃预热，同时加入步骤(4)得到的活化物25份，搅拌均匀后，加入二氨基二苯基砜4份和丙烯腈3份，温度加热上升至450℃，反应时间5h，然后温度自然冷却至160℃，加入二甲基硅油3份，保温反应30min；
(6)将步骤(5)的反应液自然冷却至95℃，再次加入二氨基二苯基砜2份，搅拌均匀后，浇注到模具中，室温固化24h；
(7)将步骤(6)的模具放入到表面活化剂中处理，浸泡60min，然后进行脱模；
(8)将步骤(7)的脱模材料放入二氧化碳干燥箱中干燥，即得成品。
制得的无机粉体改性塑料材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
(1)将碳酸钙3份、氢氧化镁2份、明矾石2份、石棉1份、硅灰石3份、海泡石1份加入到高速球磨机中进行球磨，球磨时间为3h，球磨机功率为350w，球磨时加入少量液氮，使产物粉碎彻底，收集球磨产物过筛，过筛孔径为500目；
(2)将步骤(1)的过筛产物20份加入到高速捏合机中，同时加入乙烯基三乙氧基硅烷1份，捏合时间为30min，温度为85℃；
(3)将步骤(2)的产物注入双螺杆挤出机，螺杆温度220℃，螺杆转速为150转/分钟；
(4)将步骤(3)得到的挤出产物加入到75％的苯甲酰溶液中进行活化处理，处理时间为60min；
(5)将聚苯乙烯5份、聚酯2份、聚碳酸酯2份、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺1份、三羟甲基氨基甲烷2份混合均匀后加入马弗炉中煅烧，加热温度至95℃预热，同时加入步骤(4)得到的活化物15份，搅拌均匀后，加入乙二胺1份和甲基丙烯酸甲酯2份，温度加热上升至380℃，反应时间4h，然后温度自然冷却至160℃，加入高碳醇1份，保温反应30min；
(6)将步骤(5)的反应液自然冷却至95℃，再次加入乙二胺1份，搅拌均匀后，浇注到模具中，室温固化24h；
(7)将步骤(6)的模具放入到表面活化剂中处理，浸泡60min，然后进行脱模；
(8)将步骤(7)的脱模材料放入二氧化碳干燥箱中干燥，即得成品。
制得的无机粉体改性塑料材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
(1)将碳酸钙6份、滑石粉5份、膨润土6份、氢氧化镁4份、明矾石5份、石棉3份、硅灰石7份、海泡石3份加入到高速球磨机中进行球磨，球磨时间为5h，球磨机功率为350w，球磨时加入少量液氮，使产物粉碎彻底，收集球磨产物过筛，过筛孔径为500目；
(2)将步骤(1)的过筛产物25份加入到高速捏合机中，同时加入3-氨丙基三甲氧基硅烷4份，捏合时间为45min，温度为100℃；
(3)将步骤(2)的产物注入双螺杆挤出机，螺杆温度220℃，螺杆转速为150转/分钟；
(4)将聚苯乙烯8份、聚四氟乙烯4份、酚醛树脂5份、聚酯4份、聚碳酸酯6份、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺3份、三羟甲基氨基甲烷5份混合均匀后加入马弗炉中煅烧，加热温度至95℃预热，同时加入步骤(3)得到的活化物25份，搅拌均匀后，加入二氨基二苯基砜4份和丙烯腈3份，温度加热上升至450℃，反应时间5h，然后温度自然冷却至160℃，加入二甲基硅油3份，保温反应30min；
(5)将步骤(4)的反应液自然冷却至95℃，再次加入二氨基二苯基砜2份，搅拌均匀后，浇注到模具中，室温固化24h；
(6)将步骤(5)的模具放入到表面活化剂中处理，浸泡60min，然后进行脱模；
(7)将步骤(8)的脱模材料放入二氧化碳干燥箱中干燥，即得成品。
制得的无机粉体改性塑料材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的制得的无机粉体改性塑料材料分别进行失重率、耐碱性、拉伸极限强度这几项性能测试。
表1
本发明的无机粉体改性塑料材料的制备方法及应用利用碳酸钙、滑石粉、膨润土、氢氧化镁、明矾石、石棉、硅灰石、海泡石等无机矿物质为主要成分进行球磨捏合处理，将聚苯乙烯、聚四氟乙烯、酚醛树脂、聚酯、聚碳酸酯、2-氨基苯酚-4-磺酰甲胺、三羟甲基氨基甲烷等原材料聚合在一起，通过马沸炉加热煅烧、添加消泡剂、固化剂、增韧剂等成分提高复合材料的性能，然后通过浇注模具、表面活化处理、脱模烘干等一系列操作后得到复合塑料材料。制备而成的无机粉体改性塑料材料，其弹性大、耐候耐用、可环境自然降解、无毒无害，具有较好的应用前景。本发明的无机粉体改性塑料材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。