本发明涉及木塑材料领域，具体涉及一种利用废弃蛋壳的木塑材料及其制备方法。
背景技术：
禽蛋是全人类共同的优质动物性食品，随着禽蛋生产与消费的日益增肌，其不可食用部分—蛋壳就大量生产。在一个一千万人口的城市，若每人每天丢弃一个蛋壳，铵通常蛋壳在全蛋质量汇总的比重计算，一年废弃蛋壳总质量将达28.5千吨，需要5700辆5吨大货车才能装运完。目前，对蛋壳的应用开发多集中与食品和肥料行业，其中在木塑材料中的应用还未见报道。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用废弃蛋壳的木塑材料及其制备方法，本发明木塑材料的耐热性、抗压性和抗拉伸性能优异，以废弃蛋壳为原材料，材料来源广泛，生产成本低，废物循环利用，绿色环保。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种利用废弃蛋壳的木塑材料，包括以下重量份计的原料：
聚丙烯70-90份、聚乙烯接枝马来酸酐15-25份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物10-20份、废弃蛋壳10-20份、纳米二氧化钛4-8份、玻璃纤维6-12份、木粉35-45份、硅烷偶联剂1.2-1.8份和阻燃剂1.5-2.5份。
优选地，包括以下重量份计的原料：聚丙烯75-85份、聚乙烯接枝马来酸酐18-22份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物12-17份、废弃蛋壳13-18份、纳米二氧化钛5-7份、玻璃纤维8-10份、木粉38-42份、硅烷偶联剂1-1.4份和阻燃剂1.6-2.1份。
优选地，包括以下重量份计的原料：聚丙烯82份、聚乙烯接枝马来酸酐20份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物14份、废弃蛋壳16份、纳米二氧化钛6份、玻璃纤维9份、木粉40份、硅烷偶联剂1.2份和阻燃剂1.8份。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和双(γ-三乙氧基硅丙基)-四硫化物中的一种或几种结合。
优选地，所述阻燃剂为硼酸锌、三聚氰胺氰脲酸盐、磷酸酯和亚磷酸脂按照质量比1:3:2:1混合组成。
本发明中还公开了一种上述利用废弃蛋壳的木塑材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将废弃蛋壳加入研磨机中进行研磨，过200-400目筛，得废弃蛋壳粉；
(2)将废弃蛋壳粉、纳米二氧化钛、玻璃纤维和木粉加入高速混合机中，升温至90-110摄氏度，混合3-6分钟，进行均匀混合干燥除湿；得混合粉料a，然后向其中加入硅烷偶联剂，混合10-15分钟，对混合粉料a进行表面处理。
(3)将聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和阻燃剂加入高速混合机中，升温至55-65摄氏度，混合5-10分钟，得混合物料b；
(4)将经表面处理后的混合物料a和混合物料b加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，将粒料添加到模具中进行模压成型，冷却至室温，脱模养护，即得。
优选地，所述步骤(4)中双螺杆挤出机的挤出温度为170-180摄氏度，螺杆转速为90-110转/分钟。
优选地，所述步骤(4)中模压成型的模压温度为185-200摄氏度，模压压力为7-12mpa。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明木塑材料的耐热性、抗压性和抗拉伸性能优异，以废弃蛋壳为原材料，材料来源广泛，生产成本低，废物循环利用，绿色环保。
(2)蛋壳中主要包括碳酸钙、碳酸镁和磷酸镁等多种物质，蛋壳中的碳酸钙呈现不规则的多孔结构，与化学合成的碳酸钙的坚实片状结构不同，这种多孔结构可以将气体封闭在无数微小的非连通空间里，因此蛋壳粉对流传热的效率很低，在材料中添加蛋壳粉，可以增强材料的耐热性和保温性。同时蛋壳中的碳酸钙和碳酸镁物质可以增强材料的硬度和抗压性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种利用废弃蛋壳的木塑材料，包括以下重量份计的原料：
聚丙烯70份、聚乙烯接枝马来酸酐15份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物10份、废弃蛋壳10份、纳米二氧化钛4份、玻璃纤维6份、木粉35份、硅烷偶联剂1.2份和阻燃剂1.5份。
硅烷偶联剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷。
阻燃剂为硼酸锌、三聚氰胺氰脲酸盐、磷酸酯和亚磷酸脂按照质量比1:3:2:1混合组成。
本实施例中的利用废弃蛋壳的木塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将废弃蛋壳加入研磨机中进行研磨，过200目筛，得废弃蛋壳粉；
(2)将废弃蛋壳粉、纳米二氧化钛、玻璃纤维和木粉加入高速混合机中，升温至90摄氏度，混合3-6分钟，进行均匀混合干燥除湿；得混合粉料a，然后向其中加入硅烷偶联剂，混合10分钟，对混合粉料a进行表面处理。
(3)将聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和阻燃剂加入高速混合机中，升温至55摄氏度，混合5分钟，得混合物料b；
(4)将经表面处理后的混合物料a和混合物料b加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度为170摄氏度，螺杆转速为90转/分钟，将粒料添加到模具中进行模压成型，模压温度为185摄氏度，模压压力为7mpa，冷却至室温，脱模养护，即得。
实施例2
一种利用废弃蛋壳的木塑材料，包括以下重量份计的原料：
聚丙烯90份、聚乙烯接枝马来酸酐25份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物20份、废弃蛋壳20份、纳米二氧化钛8份、玻璃纤维12份、木粉45份、硅烷偶联剂1.8份和阻燃剂2.5份。
硅烷偶联剂为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷。
阻燃剂为硼酸锌、三聚氰胺氰脲酸盐、磷酸酯和亚磷酸脂按照质量比1:3:2:1混合组成。
本实施例中的利用废弃蛋壳的木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废弃蛋壳加入研磨机中进行研磨，过400目筛，得废弃蛋壳粉；
(2)将废弃蛋壳粉、纳米二氧化钛、玻璃纤维和木粉加入高速混合机中，升温至110摄氏度，混合6分钟，进行均匀混合干燥除湿；得混合粉料a，然后向其中加入硅烷偶联剂，混合15分钟，对混合粉料a进行表面处理。
(3)将聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和阻燃剂加入高速混合机中，升温至65摄氏度，混合10分钟，得混合物料b；
(4)将经表面处理后的混合物料a和混合物料b加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度为180摄氏度，螺杆转速为110转/分钟，将粒料添加到模具中进行模压成型，模压温度为200摄氏度，模压压力为12mpa，冷却至室温，脱模养护，即得。
实施例3
一种利用废弃蛋壳的木塑材料，包括以下重量份计的原料：
聚丙烯75份、聚乙烯接枝马来酸酐18份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物12份、废弃蛋壳13份、纳米二氧化钛5份、玻璃纤维8份、木粉38份、硅烷偶联剂1份和阻燃剂1.6份。
硅烷偶联剂为n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
阻燃剂为硼酸锌、三聚氰胺氰脲酸盐、磷酸酯和亚磷酸脂按照质量比1:3:2:1混合组成。
本实施例中的利用废弃蛋壳的木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废弃蛋壳加入研磨机中进行研磨，过300目筛，得废弃蛋壳粉；
(2)将废弃蛋壳粉、纳米二氧化钛、玻璃纤维和木粉加入高速混合机中，升温至100摄氏度，混合5分钟，进行均匀混合干燥除湿；得混合粉料a，然后向其中加入硅烷偶联剂，混合12分钟，对混合粉料a进行表面处理。
(3)将聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和阻燃剂加入高速混合机中，升温至60摄氏度，混合8分钟，得混合物料b；
(4)将经表面处理后的混合物料a和混合物料b加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度为175摄氏度，螺杆转速为100转/分钟；将粒料添加到模具中进行模压成型，模压温度为195摄氏度，模压压力为8mpa，冷却至室温，脱模养护，即得。
实施例4
一种利用废弃蛋壳的木塑材料，包括以下重量份计的原料：
聚丙烯85份、聚乙烯接枝马来酸酐22份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物17份、废弃蛋壳18份、纳米二氧化钛7份、玻璃纤维10份、木粉42份、硅烷偶联剂1.4份和阻燃剂2.1份。
硅烷偶联剂为双(γ-三乙氧基硅丙基)-四硫化物。
阻燃剂为硼酸锌、三聚氰胺氰脲酸盐、磷酸酯和亚磷酸脂按照质量比1:3:2:1混合组成。
本实施例中的利用废弃蛋壳的木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废弃蛋壳加入研磨机中进行研磨，过250目筛，得废弃蛋壳粉；
(2)将废弃蛋壳粉、纳米二氧化钛、玻璃纤维和木粉加入高速混合机中，升温至105摄氏度，混合4分钟，进行均匀混合干燥除湿；得混合粉料a，然后向其中加入硅烷偶联剂，混合12分钟，对混合粉料a进行表面处理。
(3)将聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和阻燃剂加入高速混合机中，升温至58摄氏度，混合9分钟，得混合物料b；
(4)将经表面处理后的混合物料a和混合物料b加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度为176摄氏度，螺杆转速为95转/分钟，将粒料添加到模具中进行模压成型，模压温度为190摄氏度，模压压力为9mpa冷却至室温，脱模养护，即得。
实施例5
一种利用废弃蛋壳的木塑材料，包括以下重量份计的原料：
聚丙烯82份、聚乙烯接枝马来酸酐20份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物14份、废弃蛋壳16份、纳米二氧化钛6份、玻璃纤维9份、木粉40份、硅烷偶联剂1.2份和阻燃剂1.8份。
硅烷偶联剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷。
阻燃剂为硼酸锌、三聚氰胺氰脲酸盐、磷酸酯和亚磷酸脂按照质量比1:3:2:1混合组成。
本实施例中的利用废弃蛋壳的木塑材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)将废弃蛋壳加入研磨机中进行研磨，过350目筛，得废弃蛋壳粉；
(2)将废弃蛋壳粉、纳米二氧化钛、玻璃纤维和木粉加入高速混合机中，升温至105摄氏度，混合5分钟，进行均匀混合干燥除湿；得混合粉料a，然后向其中加入硅烷偶联剂，混合13分钟，对混合粉料a进行表面处理。
(3)将聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和阻燃剂加入高速混合机中，升温至62摄氏度，混合8分钟，得混合物料b；
(4)将经表面处理后的混合物料a和混合物料b加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度为176摄氏度，螺杆转速为98转/分钟；将粒料添加到模具中进行模压成型，模压温度为195摄氏度，模压压力为9mpa，冷却至室温，脱模养护，即得。
将实施例1-5制得的木塑材料进行性能测试，测试结果如下表所示：
从上表结果可以看出，本发明木塑材料具有尺寸稳定性好，抗机械性能优异，刚性大，耐热性好和热稳定性高的优点。
综合实施例1-5的测试结果可以看出，实施例5的原料配比制备而成的木塑材料综合性能较为优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。