CN102276848A

CN102276848A - 菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法

Info

Publication number: CN102276848A
Application number: CN 201110211935
Authority: CN
Inventors: 陈吓洪
Original assignee: FUJIAN HONGJING WOOD TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: FUJIAN HONGJING WOOD TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: CN102276848B

Abstract

本发明涉及一种菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法，它包括以下步骤：①先进行菌菇棒的破碎、烘干和筛选处理；②接着进行化学接枝改性处理：先将经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒高速搅拌；当温度达到105-115℃时，加入化学引发剂单体，接着加入偶联剂，继续高速搅拌；当温度达到120-125℃时停止搅拌；本步骤中，各原料的重量配比如下：经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒90-120份，化学引发剂单体0.1-1份；偶联剂0.5-4份。本发明可变废为宝，使菌菇棒成为能与PVC树脂良好结合以制备木塑复合材料的木质纤维原料，既解决了菌菇棒所造成的环境污染问题，又降低了生产成本。

Description

菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法

技术领域

本发明涉及一种菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法。

背景技术

菌菇棒是农业种植生产菌类产品所留下来的废弃物。大量的菌菇棒堆积在农村菌类种植场周围，难以处置，时间长了还会发出一种腐烂的味道，污染环境。木塑复合材料的制备过程中需要用到大量木质纤维原料，但通过对菌菇棒的样品所做的质量分析发现：菌菇棒的主要成分与制作木塑复合材料所需要的木质纤维原料的主要成分相差甚大：菌菇棒原料中的木质纤维素分子量大幅降低、其它有机成分的含量也大量减少、分子量降低。因此，菌菇棒如果直接使用、添加到PVC木塑复合材料及制品中，将会直接降低木塑复合材料的物理机械性能。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法，它可变废为宝，使菌菇棒成为能与PVC树脂良好结合以制备木塑复合材料的木质纤维原料，既解决了菌菇棒所造成的环境污染问题，又降低了生产成本。

本发明技术方案是这样构成的，一种菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法，其特征在于：它包括以下步骤：

①先进行菌菇棒的破碎、烘干和筛选处理，通过烘干使菌菇棒的水分含量保持在8%以内，通过筛选去除杂质；

②接着进行化学接枝改性处理：先将经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒高速搅拌；当温度达到105-115℃时，加入化学引发剂单体，使其在菌菇棒木质纤维的分子链末端形成活性基团；接着加入偶联剂，继续高速搅拌；当温度达到120-125℃时停止搅拌；本步骤中，各原料的重量配比如下：

经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒 90-120份；

化学引发剂单体 0.1- 1份；

偶联剂 0.5- 4份。

所述化学引发剂单体由过氧化二异丙苯或马来酸酐构成，所述偶联剂由钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂构成。

偶联剂是多官能团的有机化合物, 一端可溶解或扩散到界面区的PVC树脂中，另一端可与木质纤维中亲水基团形成键结合, 提高填料与基体间的界面粘合性。结果，一方面在菌菇棒原料的部分分子之间直接接枝聚合形成交联；另一方面，偶联剂的多官能团可使木质纤维和PVC树脂很好地融合在一起，形成一个有机的整体，从而提高木塑复合材料的物理机械性能。

较之现有技术而言，本发明具有以下显著优点：本发明通过对菌菇棒的改性预塑化处理，将菌菇棒这一农业生产的废物变废为宝，使菌菇棒成为能与PVC树脂良好结合以制备木塑复合材料的木质纤维原料，既解决了菌菇棒所造成的环境污染问题，又降低了生产成本。此外，由于菌菇棒经过处理后可替代目前普遍使用的木粉、竹粉等木质纤维原料生产出合格的木塑复合材料制品，因此既扩大了原材料的可选范围，还起到节约木材资源的作用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和实施例对本发明内容进行详细说明：

本发明具体实施方式涉及一种菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法，其特征在于：它包括以下步骤：

②接着进行化学接枝改性处理：先将经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒高速搅拌；当温度达到105-115℃时，加入化学引发剂单体（可由过氧化二异丙苯或马来酸酐构成），使其在菌菇棒木质纤维的分子链末端形成活性基团；接着加入偶联剂（可由钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂构成），继续高速搅拌；当温度达到120-125℃时停止搅拌；本步骤中，各原料的重量配比如下：

经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒 90-120份；

化学引发剂单体 0.1- 1份；

偶联剂 0.5- 4份。

以上步骤主要借助髙速搅拌的摩擦生热，除去木质纤维中过多的水分；并借助髙搅的高剪切完成对木质纤维进行充分的化学改性，尽可能地消除木质纤维的极性。

此外，本发明还提供了将经过改性预处理后的菌菇棒与PVC树脂及各种助剂混合制备木塑复合材料的制备方法如下：

（1）高速共混：将PVC树脂、改性预处理过的木质纤维及各种助剂通过高速搅拌共混进行预塑化；所述的助剂包括润滑剂、热稳定剂、抗冲击改性剂和发泡剂，高速共混的具体方法如下：

①先将PVC树脂和热稳定剂一起高速搅拌混合；

②当温度达到75-90℃时，一边加入润滑剂、抗冲击改性剂和经过改性预处理的木质纤维，一边继续高速搅拌；

③当温度达到110-116℃时，一边加入发泡剂，一边继续高速搅拌；

④当温度达到118-125℃时，停止搅拌，将物料转移至冷却容器冷却到60℃以下，待用。

此外，根据需要，在上述步骤的第③阶段，加入发泡剂时，还可加入适量防霉剂和/或紫外线稳定剂。如果木塑复合材料用于户外，则最好添加紫外线稳定剂，如果用于户内则不需要添加。防霉剂的添加主要根据使用环境的干燥程度而定。

此步骤中各原料的加料顺序和加料时机（时间和温度要求）至关重要，直接影响到产品的质量。所述PVC树脂、润滑剂、热稳定剂、抗冲击改性剂、发泡剂、防霉剂、紫外线稳定剂与经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒之间的重量配比如下：

PVC树脂：100份，

经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒：90-120份，

润滑剂：2-4份，

热稳定剂：6-10份，

抗冲击改性剂：8-12份，

发泡剂：1-3份，

防霉剂：0.5-1份，

紫外线稳定剂：0.5-1份。

木塑复合材料中可选用的原材料如下：

所述PVC树脂包括SG5或SG7；

所述润滑剂包括石蜡或硬脂酸盐中的至少一种；由于木质纤维的流动性极差，加入润滑剂可增强木质纤维的流动性，同时增加PVC树脂的流动性，保持木塑制品的表面光洁。

所述热稳定剂包括钙锌复合稳定剂、有机锡稳定剂、稀土稳定剂或铅盐复合稳定剂；

所述抗冲击改性剂包括热塑性弹性体CPE（氯化聚乙烯）或ACR（丙烯酸酯）中的至少一种；抗冲击改性剂可增强木塑复合材料的抗冲击性能、提高材料的柔韧性、改善材料的耐低温性能；

所述发泡剂包括放热型发泡剂和吸热型发泡剂；

所述防霉剂包括纳米复合抗菌材料，所述纳米复合抗菌材料包括纳米二氧化钛或杀菌剂中的至少一种；加入防霉剂的目的是防止木塑复合材料发生霉变，它可有效地防止黄曲霉、黑曲霉等的生长；

所述紫外线稳定剂包括UV-531复合稳定剂。紫外线稳定剂能有效地减少和防治紫外线对木塑复合材料的破坏，延长产品的使用时间和寿命。

（2）挤出成型：将预塑化好的物料输送至挤出机，在适当温度条件下使物料进行充分塑化，之后将塑化好的物料挤入成型模具中，在挤压力的作用下使物料挤出成型；使物料进行充分塑化的适当温度条件为170-200℃；

（3）冷却定型：将挤出成型的型坯冷却定型。所述的冷却定型的方法是将挤出成型的型坯依次通过冷却模具和冷水浴冷却定型。

此外，在菌菇棒的预处理过程中，根据需要，还可将适量无机填料加入菌菇棒中，使菌菇棒与适量无机填料一起高速搅拌；或者在步骤（1）的第②阶段所述的加入润滑剂、抗冲击改性剂和经过改性预处理的菌菇棒的同时，加入适量无机填料一起高速搅拌；所述无机填料包括CaCO₃或滑石粉中的至少一种；所述无机填料与经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒的重量配比为：无机填料0-20份，经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒90-120份。当然，实际生产过程中，无机填料的添加可有可无。

步骤（1）所述的助剂还可包括辅助助剂；所述辅助助剂包括环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯、抗静电剂或颜料中的至少一种；所述辅助助剂的添加时间是在步骤（1）的第②阶段，与润滑剂、抗冲击改性剂和经过预处理的菌菇棒一起加入高速搅拌；所述PVC树脂与辅助助剂的重量配比如下：PVC树脂100份：辅助助剂5-8份。辅助助剂的添加也是可有可无的，主要根据生产的木塑复合材料的实际性能需要而定。

实施例1

②接着进行化学接枝改性处理：先将经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒90kg高速搅拌；当温度达到105℃时，加入过氧化二异丙苯0.1kg，使其在菌菇棒木质纤维的分子链末端形成活性基团；接着加入钛酸酯偶联剂0.5kg，继续高速搅拌；当温度达到大约120℃时停止搅拌，待用。

实施例2

②接着进行化学接枝改性处理：先将经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒105kg高速搅拌；当温度达到110℃时，加入过氧化二异丙苯0.5kg，使其在菌菇棒木质纤维的分子链末端形成活性基团；接着加入钛酸酯偶联剂2kg，继续高速搅拌；当温度达到大约122℃时停止搅拌，待用。

实施例3

②接着进行化学接枝改性处理：先将经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒120kg高速搅拌；当温度达到115℃时，加入过氧化二异丙苯1kg，使其在菌菇棒木质纤维的分子链末端形成活性基团；接着加入钛酸酯偶联剂4kg，继续高速搅拌；当温度达到大约125℃时停止搅拌，待用。

实施例4

将经过实施例1-3改性预处理后的菌菇棒与100kg PVC树脂、3kg润滑剂（采用石蜡）、8kg热稳定剂（采用钙锌复合稳定剂）、10kg抗冲击改性剂（采用CPE）、2kg发泡剂、0.8kg防霉剂（采用纳米二氧化钛）及0.8kg紫外线稳定剂，按照以下步骤混合制备获得三组木塑复合材料（例4-1、例4-2、例4-3）。

（1）高速共混：

①先将PVC树脂和热稳定剂一起高速搅拌混合；

②当温度达到82℃时，一边加入润滑剂、抗冲击改性剂和经过预处理的木质纤维，一边继续高速搅拌；

③当温度达到112℃时，一边加入发泡剂、防霉剂和紫外线稳定剂，一边继续高速搅拌；

④当温度达到120℃时，停止搅拌，将物料转移至冷却容器冷却到60℃以下，待用。

（3）挤出成型：将预塑化好的物料输送至挤出机，在185℃的温度条件下使物料进行充分塑化，之后将塑化好的物料挤入成型模具中，在挤压力的作用下使物料挤出成型；

（4）冷却定型：将挤出成型的型坯依次通过冷却模具和冷水浴冷却定型。

实施例5（对照组）

将未经过改性预处理的菌菇棒100kg与实施例4列举的其它原料，并按照实施例4所列的步骤进行制备。

制备效果对比

通过实施例4制备获得的三组木塑复合材料与实施例5制备获得的一组木塑复合材料检测对比如下

此外，将例4-1、例4-2、例4-3中的过氧化二异丙苯换成马来酸酐，将钛酸酯偶联剂换成硅烷偶联剂，其余原料配比和工艺步骤相同，检测结果与例4-1、例4-2、例4-3的检测结果基本一致，正负偏差在5%之内。

Claims

1.一种菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法，其特征在于：它包括以下步骤：

经过破碎、烘干和筛选处理的菌菇棒 90-120份；

化学引发剂单体 0.1-1份；

偶联剂 0.5-4份。

2.根据权利要求1所述的菌菇棒用于木塑复合材料制备的改性预处理方法，其特征在于：所述化学引发剂单体由过氧化二异丙苯或马来酸酐构成，所述偶联剂由钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂构成。