CN101885884B - 一种笋壳纤维/pvc复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
一、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。
二、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PE、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。
三、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：
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。
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、CaCO3、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℃，时间5～10min。
所述的双辊混炼机混炼时间10～20min，温度150～180℃。
所述的双螺杆挤出机挤出在温度150～180℃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。
四、具体实施方式
以下非限定实施例叙述如下：
实施例1
30g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5％)和1.0g硅烷偶联剂KH-550搅拌均匀，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均匀地包覆在笋壳粉表面。
将上述笋壳纤维、100g 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1000rpm，温度50℃，时间5min，然后在双辊混炼机混炼10min，温度为160℃，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℃，压力为8MPa，时间10min。测试标准及结果如表1所示。
实施例2
30g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5％)和1.0g硅烷偶联剂KH-560搅拌均匀，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均匀地包覆在笋壳粉表面。
将上述笋壳纤维、100g PVC、10g氯化聚乙烯、2g硬脂酸铅、3g石蜡、10g CaCO3在高速捏合机进行分散，转速1000rpm，温度55℃，时间8min，然后在双辊混炼机混炼15min，温度为160℃，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℃，压力为8MPa，时间10min。测试标准及结果如表1所示。
实施例3
30g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5％)和1.0g硅烷偶联剂KH-570搅拌均匀，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均匀地包覆在笋壳粉表面。
将上述笋壳纤维、100g PVC、10g乙烯丙烯酸共聚物、1g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℃，时间10min，然后在双辊混炼机混炼20min，温度为170℃，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℃，压力为8MPa，时间10min。测试标准及结果如表1所示。
实施例4
30g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5％)和2.0g硅烷偶联剂KH-570搅拌均匀，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均匀地包覆在笋壳粉表面。
将上述笋壳纤维、100g PVC、15g乙烯丙烯酸共聚物、4g二盐基硬脂酸铅、5g石蜡、10g Ca(HCO3)2在高速捏合机进行分散，转速1200rpm，温度60℃，时间10min，然后经双螺杆挤出机挤出，温度180℃，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℃，压力为8MPa，时间10min。测试标准及结果如表1所示。
实施例5
30g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5％)和4.0g硅烷偶联剂KH-570搅拌均匀，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均匀地包覆在笋壳粉表面。
将上述笋壳纤维、100g 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1000rpm，温度60℃，时间10min，然后经双螺杆挤出机挤出，温度170℃，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℃，压力为8MPa，时间10min。测试标准及结果如表1所示。
实施例6
30g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5％)和8.0g硅烷偶联剂KH-570搅拌均匀，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均匀地包覆在笋壳粉表面。
将上述笋壳纤维、100g 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℃，时间20min，然后经双螺杆挤出机挤出，温度160℃，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℃，压力为8MPa，时间10min。测试标准及结果如表1所示。
实施例7
60g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5％)和2.0g硅烷偶联剂KH-570搅拌均匀，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均匀地包覆在笋壳粉表面。
将上述笋壳纤维、100g 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℃，时间20min，然后经双螺杆挤出机挤出，温度150℃，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℃，压力为8MPa，时间10min。测试标准及结果如表1所示。
实施例8
90g笋壳粉(平均粒径为20目以上，含水量低于5％)和2.0g硅烷偶联剂KH-570搅拌均匀，对笋壳粉进行预处理，使硅烷偶联剂充分均匀地包覆在笋壳粉表面。
将上述笋壳纤维、100g PVC、16g乙烯丙烯酸共聚物、4g三盐基硬脂酸铅、4g石蜡、10g CaCO3在高速捏合机中进行分散，转速1500rpm，温度55℃，时间15min，然后经双螺杆挤出机挤出，温度170℃，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℃，压力为8MPa，时间10min。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
Claims (2)
1.一种笋壳纤维/PVC复合材料，其特征在于包括以下重量份各组分：
2.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KH-570物理混合，所述的混炼是指配比量的PVC、预处理的笋壳纤维、石蜡、Ca(HCO3)2、乙烯丙烯酸共聚物和二盐基硬脂酸铅先在高速捏合机在转速1200rpm、温度60℃条件下分散10min，然后经双螺杆挤出机在温度180℃下挤出。
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