专利名称：一种pvc/农用废弃物复合材料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种PVC/农用废弃物复合材料及其制备方法和应用，具体说，是涉及一种由废菌料作为填充补强材料的PVC复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
聚氯乙烯树脂(Polyvinylchloride, PVC)是当下应用最广泛的四大高分子材料之一，其年用量已超过1000吨，其作为电力电缆和电气装备用电缆的绝缘材料占电线电缆用高分子材料的48%。在PVC电缆料中，主要采用碳酸钙和陶土等矿物质作为其填充和补强材料，在其配合体系中占40%以上；由于矿物质以碳酸盐或硅酸盐成分为主，会与PVC降解产生的HCl反应生成氯酸盐，以致会增加离子电导、降低PVC材料的绝缘电阻；此外，生产此类矿物质需要大量开采天然矿石，不仅严重破坏了自然资源，而且因山体等自然环境的破坏而导致的山体滑坡、泥石流等严重的自然灾害愈演愈烈，给人们的生命和财产造成了无法估量的损失。因此，寻找这些矿物质的替代品已刻不容缓。食用菌是人们生活中不可缺少的美味食品，其品种已达到数十种，其种植遍布全国各个地区，尤其种植木耳、蘑菇、香菇、白菇等食用菌的菌种包作为种植上述食用菌的肥料用量非常巨大；近年来食用菌的种植均采用菌种包种植技术，每袋菌种包只能用一次便成为废菌料，即每只菌种包收割一茬食用菌后便不能重复利用，因而导致废菌料的量非常巨大，仅浙江省江山地区一年产生废菌料的量就超过5万吨。尽管部分废菌料可作为种植茶叶、柑橘的肥料添加物加以利用，但仍有大部分的废菌料废弃在田间地头或作为燃料烧掉，不仅污染环境，也造成了巨大的浪费。文献表明，我国目前对该废弃物的循环利用主要有以下几个途径:作为取暖或灭菌 的燃料；部分废菌料掺入新鲜菌料再制成菌料包种植鸡腿菇等新的食用菌，但同时还会产生新的废菌料；掺入有机肥料中做添加剂，种植柑橘、茶叶，抚育竹子等。但还有相当大的一部分未能加以利用，撒落在田间地头，其外包装塑料皮和菌种包的主要成分木质纤维素在环境中难以降解，随着雨水冲刷，不仅污染了土壤环境，还造成了巨大浪费。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种由废菌料作为填充补强材料的PVC/农用废弃物复合材料及其制备方法和应用，实现废菌料的循环利用，节约自然资源，降低环境污染等目的。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下:一种PVC/农用废弃物复合材料，具有如下组成配方:PVC树蕭100质量粉
mm%20“》质量翁
懲稳定痛2-5质量份
IMlJiSI1-5 质量翁
硬脂酸0.2~2质量份
外润滑剂0.1-2鑛量撥
抗氣剂0,3-1质:M份
废菌料3~20质麗份。作为一种优选方案，所述的废菌料为种植食用菌用的废弃菌种包。作为进一步优选方案，所述的食用菌包括蘑菇、木耳、香菇、白菇中的任意一种或几种。作为一种优选方案，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(D0P)、邻苯二甲酸二正辛酯(DN0P)、邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)中的任意一种或几种的混合物。作为一种优选方案， 所述热稳定剂选自钙锌复合热稳定剂、钡锌复合热稳定剂、钡镉锌复合热稳定剂、有机锡热稳定剂中的任意一种或几种的混合物。作为一种优选方案，所述助稳定剂选自环氧大豆油、亚磷酸酯、￠-二酮中的任意一种或几种的混合物。作为一种优选方案，所述外润滑剂为硬脂酸锌或单硬脂酸季戊四醇酯、脂肪酸复合酯或聚乙烯蜡中的一种或几种的复合物。作为一种优选方案，所述抗氧剂选自抗氧剂BHT、双酚A、抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂DNP、抗氧剂DSTP中的任意一种或几种的混合物。一种制备上述PVC/农用废弃物复合材料的方法，包括如下操作:a)制备废菌料粉末；b)按配方称取各组成原料；c)密炼使混合均匀；d)投入挤出机，进行挤出、造粒。作为一种优选方案，步骤a)的操作包括如下步骤:称取干燥的废菌料或经偶联剂改性的废菌料，粉碎、研磨，筛选12(T250目的粉末。作为进一步优选方案，所述偶联剂为硬脂酸偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或硅酸酯偶联剂。作为进一步优选方案，偶联剂改性废菌料的操作包括如下步骤:将偶联剂直接加入废菌料中，研磨使混合均匀，然后在6(T80°C烘箱中保持4、小时。作为进一步优选方案，偶联剂改性废菌料的操作包括如下步骤:将偶联剂和废菌料溶于无水醇溶剂中，搅拌使混合均匀，然后在6(T80°C烘箱中保持4 8小时。作为更进一步优选方案，改性用的偶联剂质量为废菌料质量的3 10%。作为一种优选方案，进行密炼的温度为80 120°C。
作为一种优选方案，挤出机的三段温度分别为:170±2°C、175±2°C和180±2°C，挤出机的机头温度为180±2°C。因性能测试结果表明，本发明所提供的PVC/农用废弃物复合材料，相对于以碳酸钙等传统补强材料制备的PVC复合材料而言，具有密度低、成本低、电绝缘性能更加优良等优点，并且符合(有些主要指标甚至优于)GB/T8815-2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》标准中规定的J-70和JR-70型电缆料的技术指标，因此，本发明所述的PVC/农用废弃物复合材料完全可应用于制备PVC电缆，尤其可应用于制备仪表通讯电缆、电压等级在0.6/1KV及以下的电缆及电压等级在450/750V及以下的柔软电缆。与现有技术相比，本发明采用废菌料为填充补强材料制得了性能符合制备PVC电缆用料所需技术要求的复合材料，实现了废菌料的循环利用，不仅节约了自然资源，也降低了环境污染，具有节能环保方面的深远意义；另外，本发明制备方法简单，原料来源广泛，无需特殊设备和苛刻条件，易于实现规模化，具有极强的实用价值。
具体实施例方式下面结合实施例及对比例对本发明作进一步详细、完整地说明。实施例11、将种植蘑菇用的废弃菌种包进行干燥、粉碎、研磨后，筛选12(T250目的粉末待用；2、按如下组成配方称取各原料:
PVC树脂100质量份
增塑剂DOP40质量份
Ca/Ziili合热稳定鐘5质I:蕾
助稳定_坏氣人',AtllI5质量份
2 JH.#_謂*_11旨廳酸复合IS0.375质量份
IilMM BHT0.5 质量份
坺傳料20厕量#*;3、将称取的上述原料投入密炼机中，在120°C混炼15min ;然后投入挤出机中，控制挤出机的三段温度和机头温度分别为170°C、175°C、180°C和180°C，经挤出后再造粒，即得所述的PVC/农用废弃物复合材料。所制得的PVC/农用废弃物复合材料的性能检测结果如下:拉伸强度为18.7MPa，断裂伸长率为251.8%，老化前后强度变化率为5.3%，断裂伸长率变化率为-16.3% (老化条件为100°C X168h)，热稳定时间为157min (刚果红法，测试温度为200±2°C)， 密度为1.25g/cm3，体积电阻率为1.43 X IO12 Q m。实施例2
1、将种植木耳用的废弃菌种包进行干燥、粉碎、研磨后，筛选12(T250目的粉末待用；2、按如下组成配方称取各原料:
权利要求
1.一种PVC/农用废弃物复合材料，其特征在于，具有如下组成配方:PVC 树脂IOOgiM:份刺20 40质份热稳记剂2~5质份助德记剂成从份硬脂酸0.2 2质份夕卜润滑剂0.卜2质《謙抗氣剂0.3~4质, 份慶菌料3~20质量份
2.根据权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料，其特征在于:所述的废菌料为种植食用菌用的废弃菌种 包。
3.根据权利要求2所述的PVC/农用废弃物复合材料，其特征在于:所述的食用菌包括蘑燕、木耳、香燕、白燕中的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料，其特征在于:所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(D0P)、邻苯二甲酸二正辛酯(DN0P)、邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)中的任意一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料，其特征在于:所述热稳定剂选自钙锌复合热稳定剂、钡锌复合热稳定剂、钡镉锌复合热稳定剂、有机锡热稳定剂中的任意一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料，其特征在于:所述助稳定剂选自环氧大豆油、亚磷酸酯、P - 二酮中的任意一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料，其特征在于:所述外润滑剂为硬脂酸锌或单硬脂酸季戊四醇酯、脂肪酸复合酯或聚乙烯蜡中的一种或几种的复合物。
8.根据权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料，其特征在于:所述抗氧剂选自抗氧剂BHT、双酚A、抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂DNP、抗氧剂DSTP中的任意一种或几种的混合物。
9.一种制备权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料的方法，其特征在于，包括如下操作: a)制备废菌料粉末； b)按配方称取各组成原料； c)密炼使混合均匀； d)投入挤出机，进行挤出、造粒。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤a)的操作包括如下步骤:称取干燥的废菌料或经偶联剂改性的废菌料，粉碎、研磨，筛选12(T250目的粉末。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于:所述偶联剂为硬脂酸偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或硅酸酯偶联剂。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，偶联剂改性废菌料的操作包括如下步骤:将偶联剂直接加入废菌料中，研磨使混合均匀，然后在6(T80°C烘箱中保持41小时。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，偶联剂改性废菌料的操作包括如下步骤:将偶联剂和废菌料溶于无水醇溶剂中，搅拌使混合均匀，然后在6(T80°C烘箱中保持4~8小时。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于:改性用的偶联剂质量为废菌料质量的3 10%。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于:进行密炼的温度为80 120°C。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于:挤出机的三段温度分别为170±2°C、175±2°C和180 ±2°C，挤出机的机头温度为180±2°C。
17.—种应用权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料制备的PVC电缆。
18.一种应用权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料制备的仪表通讯电缆。
19.一种应用权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料制备的电压等级在0.6/1KV及以下的电缆。
20.一种应用权利要求1所述的PVC/农用废弃物复合材料制备的电压等级在450/750V及以下的柔软电缆。
全文摘要
本发明公开了一种PVC/农用废弃物复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料是由PVC树脂、增塑剂、热稳定剂、助稳定剂、硬脂酸、外润滑剂、抗氧剂和废菌料按配比经密炼混合均匀后、再经挤出和造粒制备而得。性能试验表明本发明所提供的PVC/农用废弃物复合材料，具有密度低、成本低、电绝缘性能更加优良等优点，可应用于制备PVC电缆，不仅可实现废菌料的循环利用，大大节约自然资源，而且降低了环境污染，具有节能环保方面的深远意义；另外，本发明制备方法简单，原料来源广泛，无需特殊设备和苛刻条件，易于实现规模化，具有极强的实用价值，相对于现有技术具有显著的有益效果。
文档编号H01B3/44GK103214751SQ20121035697
公开日2013年7月24日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者张书华, 杨晓丹, 李翔, 张凯斐, 王尤方, 苏婕妤 申请人:上海工程技术大学