CN105348837A - 一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，包括：将玉米秸秆干燥、破碎、过筛、酸浸后加入硅烷偶联剂KH-550和N,N-双羟乙基烷基酰胺得到改性玉米秸秆；将废旧聚苯乙烯泡沫塑料粉碎得到预处理聚苯乙烯；将改性玉米秸秆、纳米二氧化钛、二硫化钼、纳米氢氧化铝、纳米锡酸锌、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570、发泡剂、聚四氟乙烯和过氧化二异丙苯、预处理聚苯乙烯混合均匀，在140-155℃保温2.5-5min，放置后得到预热材料；将预热材料与尼龙、聚碳酸酯、磺化聚苯乙烯、苯并三氮唑、(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、季戊四醇双油酸酯和丁苯橡胶混合均匀后热压成型。
Description
技术领域
本发明涉及木塑复合材料技术领域，尤其涉及一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法。
背景技术
木塑复合材料兼具了木材和塑料的优点，加工性能好，力学强度高，同时具有耐水、耐腐蚀的特点，已被广泛应用于建筑行业、汽车行业等领域。聚苯乙烯具有透明、成型性好、刚性好、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性和价格低廉的优点，在包装、电子、建筑、汽车、家电、仪表、日用品和玩具等行业已得到广泛应用，其是制备木塑复合材料常用的塑料之一，但是聚苯乙烯较脆，冲击强度也不高，阻燃性不是很理想，从而限制了所制成的木塑复合材料的应用范围。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，其工艺简单，易于操作，对设备要求低，得到的复合材料阻燃性能优异，抗冲击性好，环境友好且使用寿命长。
本发明提出的一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将30-50份玉米秸秆在90-100℃下干燥2-3h，破碎后过200目筛，然后加入20-35份质量分数为10-20％的盐酸中，在35-50℃下浸泡30-60min，然后加入3-5份硅烷偶联剂KH-550和1-5份N,N-双羟乙基烷基酰胺，搅拌50-100min，洗涤并干燥后得到改性玉米秸秆；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将10-30份改性玉米秸秆、5-20份纳米二氧化钛、1-5份二硫化钼、2-10份纳米氢氧化铝、2-10份纳米锡酸锌、0.5-2份硅烷偶联剂KH-560、0.5-1.5份硅烷偶联剂KH-570、0.1-1份发泡剂、5-12份聚四氟乙烯和0.2-1份过氧化二异丙苯混合均匀，然后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，通入饱和蒸汽加热至140-155℃，保温2.5-5min，然后在室温下放置10-15h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为350-400kPa；
S4、按重量将100份预热材料与3-10份尼龙、2-10份聚碳酸酯和1-5份磺化聚苯乙烯混合均匀，然后加入0.5-2份苯并三氮唑、1-5份(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、1-3.5份季戊四醇双油酸酯和2-10份丁苯橡胶，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述高性能木塑复合材料，其中，在热压成型过程中，热压成型的温度为120-140℃，热压成型的压力为300-450kPa，热压成型的时间为15-30min。
优选地，在S1中，玉米秸秆、硅烷偶联剂KH-550、N,N-双羟乙基烷基酰胺的重量比为38-46:3.8-4.3:3.2-4。
优选地，在S3中，改性玉米秸秆、纳米二氧化钛、二硫化钼、纳米氢氧化铝、纳米锡酸锌、预处理聚苯乙烯的重量比为18-26：10-16：3.2-4：6.5-8：5-7：100。
优选地，所述纳米二氧化钛的平均粒径为30-50nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为40-60nm；所述纳米锡酸锌的平均粒径为25-55nm。
优选地，在S3中，其中饱和蒸汽的压力为380kPa。
优选地，在S4中，预热材料、尼龙、聚碳酸酯、磺化聚苯乙烯、苯并三氮唑、(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、季戊四醇双油酸酯、丁苯橡胶的重量比为100：7-9：5-9：3-4：1-1.6：3-3.8：2.6-3.1：5-8。
优选地，在S4中，在热压成型过程中，热压成型的温度为135℃，热压成型的压力为420kPa，热压成型的时间为20min。
本发明中，首先将玉米秸秆进行了预处理，得到了改性玉米秸秆，从而改变了玉米秸秆的表面性质，将改性玉米秸秆加入体系中，在体系中分散性好，与聚苯乙烯的界面结合力强，与纳米二氧化钛、二硫化钼、纳米氢氧化铝、纳米锡酸锌和聚四氟乙烯配合后，有效提高了复合材料的交联密度，改善了复合材料的冲击韧性、强度和耐老化性，同时加入的聚四氟乙烯具有防熔融滴落的作用，与纳米氢氧化铝、纳米锡酸锌配合后赋予复合材料优异的阻燃性；在热压成型之前，将预处理聚苯乙烯进行了饱和蒸汽加热处理，通过控制饱和蒸汽加热处理的工艺参数，使预处理聚苯乙烯熔融完全，与其他物料的混合性好，进一步改善了其他物料在聚苯乙烯中的分散性；加入了尼龙、聚碳酸酯、磺化聚苯乙烯、苯并三氮唑、(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、季戊四醇双油酸酯和丁苯橡胶对其进行了改性，其中聚碳酸酯和聚苯乙烯分子中都含有苯环，两者的相容性好，在受外力时其相界面应力分布均匀连续，在体系中能产生纹银和剪切带，提高了复合材料的热稳定性和强度，同时改善了聚苯乙烯冲击强度低的缺陷，尼龙的加入能有效改善复合材料的韧性，但是其与聚苯乙烯的相容性欠佳，加入的磺化聚苯乙烯作为增容剂，改善了尼龙与聚苯乙烯的相容性，与(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、季戊四醇双油酸酯、丁苯橡胶配合后，显著提高了复合材料的冲击强度。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将50份玉米秸秆在90℃下干燥3h，破碎后过200目筛，然后加入20份质量分数为20％的盐酸中，在35℃下浸泡60min，然后加入3份硅烷偶联剂KH-550和5份N,N-双羟乙基烷基酰胺，搅拌50min，洗涤并干燥后得到改性玉米秸秆；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将30份改性玉米秸秆、5份纳米二氧化钛、5份二硫化钼、2份纳米氢氧化铝、10份纳米锡酸锌、0.5份硅烷偶联剂KH-560、1.5份硅烷偶联剂KH-570、0.1份发泡剂、12份聚四氟乙烯和0.2份过氧化二异丙苯混合均匀，然后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，通入饱和蒸汽加热至155℃，保温2.5min，然后在室温下放置15h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为350kPa；
S4、按重量将100份预热材料与3份尼龙、10份聚碳酸酯和1份磺化聚苯乙烯混合均匀，然后加入2份苯并三氮唑、1份(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、3.5份季戊四醇双油酸酯和2份丁苯橡胶，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述高性能木塑复合材料，其中，在热压成型过程中，热压成型的温度为140℃，热压成型的压力为300kPa，热压成型的时间为30min。
实施例2
本发明提出的一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将30份玉米秸秆在100℃下干燥2h，破碎后过200目筛，然后加入35份质量分数为10％的盐酸中，在50℃下浸泡30min，然后加入5份硅烷偶联剂KH-550和1份N,N-双羟乙基烷基酰胺，搅拌100min，洗涤并干燥后得到改性玉米秸秆；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将10份改性玉米秸秆、20份纳米二氧化钛、1份二硫化钼、10份纳米氢氧化铝、2份纳米锡酸锌、2份硅烷偶联剂KH-560、0.5份硅烷偶联剂KH-570、1份发泡剂、5份聚四氟乙烯和1份过氧化二异丙苯混合均匀，然后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，通入饱和蒸汽加热至140℃，保温5min，然后在室温下放置10h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为400kPa；
S4、按重量将100份预热材料与10份尼龙、2份聚碳酸酯和5份磺化聚苯乙烯混合均匀，然后加入0.5份苯并三氮唑、5份(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、1份季戊四醇双油酸酯和10份丁苯橡胶，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述高性能木塑复合材料，其中，在热压成型过程中，热压成型的温度为120℃，热压成型的压力为450kPa，热压成型的时间为15min。
实施例3
本发明提出的一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将38份玉米秸秆在98℃下干燥2.2h，破碎后过200目筛，然后加入33份质量分数为13％的盐酸中，在46℃下浸泡40min，然后加入4.3份硅烷偶联剂KH-550和3.2份N,N-双羟乙基烷基酰胺，搅拌75min，洗涤并干燥后得到改性玉米秸秆；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将18份改性玉米秸秆、16份纳米二氧化钛、3.2份二硫化钼、8份纳米氢氧化铝、5份纳米锡酸锌、1份硅烷偶联剂KH-560、1.2份硅烷偶联剂KH-570、0.5份发泡剂、10份聚四氟乙烯和0.5份过氧化二异丙苯混合均匀，然后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，通入饱和蒸汽加热至147℃，保温4min，然后在室温下放置12h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为390kPa；所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为60nm；所述纳米锡酸锌的平均粒径为25nm；
S4、按重量将100份预热材料与7份尼龙、9份聚碳酸酯和3份磺化聚苯乙烯混合均匀，然后加入1.6份苯并三氮唑、3份(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、3.1份季戊四醇双油酸酯和5份丁苯橡胶，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述高性能木塑复合材料，其中，在热压成型过程中，热压成型的温度为136℃，热压成型的压力为390kPa，热压成型的时间为25min。
实施例4
本发明提出的一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将46份玉米秸秆在94℃下干燥2.7h，破碎后过200目筛，然后加入26份质量分数为17％的盐酸中，在38℃下浸泡50min，然后加入3.8份硅烷偶联剂KH-550和4份N,N-双羟乙基烷基酰胺，搅拌60min，洗涤并干燥后得到改性玉米秸秆；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将26份改性玉米秸秆、10份纳米二氧化钛、4份二硫化钼、6.5份纳米氢氧化铝、7份纳米锡酸锌、1.6份硅烷偶联剂KH-560、0.8份硅烷偶联剂KH-570、0.7份发泡剂、7份聚四氟乙烯和0.8份过氧化二异丙苯混合均匀，然后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，通入饱和蒸汽加热至152℃，保温3min，然后在室温下放置13.5h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为375kPa；所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为40nm；所述纳米锡酸锌的平均粒径为55nm；
S4、按重量将100份预热材料与9份尼龙、5份聚碳酸酯和4份磺化聚苯乙烯混合均匀，然后加入1份苯并三氮唑、3.8份(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、2.6份季戊四醇双油酸酯和8份丁苯橡胶，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述高性能木塑复合材料，其中，在热压成型过程中，热压成型的温度为128℃，热压成型的压力为430kPa，热压成型的时间为18min。
实施例5
本发明提出的一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将38份玉米秸秆在95℃下干燥2.6h，破碎后过200目筛，然后加入30份质量分数为15％的盐酸中，在40℃下浸泡50min，然后加入4.2份硅烷偶联剂KH-550和3.2份N,N-双羟乙基烷基酰胺，搅拌80min，洗涤并干燥后得到改性玉米秸秆；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将18份改性玉米秸秆、10份纳米二氧化钛、3.8份二硫化钼、7.6份纳米氢氧化铝、5.5份纳米锡酸锌、1.6份硅烷偶联剂KH-560、1.2份硅烷偶联剂KH-570、0.8份发泡剂、10份聚四氟乙烯和0.6份过氧化二异丙苯混合均匀，然后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，通入饱和蒸汽加热至150℃，保温3min，然后在室温下放置13.5h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为380kPa；所述纳米二氧化钛的平均粒径为40nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为55nm；所述纳米锡酸锌的平均粒径为50nm；
S4、按重量将100份预热材料与8.5份尼龙、5.8份聚碳酸酯和3.6份磺化聚苯乙烯混合均匀，然后加入1.3份苯并三氮唑、3.3份(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、3份季戊四醇双油酸酯和7.5份丁苯橡胶，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述高性能木塑复合材料，其中，在热压成型过程中，热压成型的温度为135℃，热压成型的压力为420kPa，热压成型的时间为20min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份将30-50份玉米秸秆在90-100℃下干燥2-3h，破碎后过200目筛，然后加入20-35份质量分数为10-20％的盐酸中，在35-50℃下浸泡30-60min，然后加入3-5份硅烷偶联剂KH-550和1-5份N,N-双羟乙基烷基酰胺，搅拌50-100min，洗涤并干燥后得到改性玉米秸秆；
S2、将废旧聚苯乙烯泡沫塑料加入粉碎机中粉碎至直径为0.5-1cm得到预处理聚苯乙烯；
S3、按重量份将10-30份改性玉米秸秆、5-20份纳米二氧化钛、1-5份二硫化钼、2-10份纳米氢氧化铝、2-10份纳米锡酸锌、0.5-2份硅烷偶联剂KH-560、0.5-1.5份硅烷偶联剂KH-570、0.1-1份发泡剂、5-12份聚四氟乙烯和0.2-1份过氧化二异丙苯混合均匀，然后加入100份预处理聚苯乙烯中混合均匀，通入饱和蒸汽加热至140-155℃，保温2.5-5min，然后在室温下放置10-15h得到预热材料，其中饱和蒸汽的压力为350-400kPa；
S4、按重量将100份预热材料与3-10份尼龙、2-10份聚碳酸酯和1-5份磺化聚苯乙烯混合均匀，然后加入0.5-2份苯并三氮唑、1-5份(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、1-3.5份季戊四醇双油酸酯和2-10份丁苯橡胶，然后置于成型机中进行热压成型，冷却后得到所述高性能木塑复合材料，其中，在热压成型过程中，热压成型的温度为120-140℃，热压成型的压力为300-450kPa，热压成型的时间为15-30min。
2.根据权利要求1所述利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，其特征在于，在S1中，玉米秸秆、硅烷偶联剂KH-550、N,N-双羟乙基烷基酰胺的重量比为38-46:3.8-4.3:3.2-4。
3.根据权利要求1或2所述利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，其特征在于，在S3中，改性玉米秸秆、纳米二氧化钛、二硫化钼、纳米氢氧化铝、纳米锡酸锌、预处理聚苯乙烯的重量比为18-26：10-16：3.2-4：6.5-8：5-7：100。
4.根据权利要求1-3中任一项所述利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛的平均粒径为30-50nm；所述纳米氢氧化铝的平均粒径为40-60nm；所述纳米锡酸锌的平均粒径为25-55nm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，其特征在于，在S3中，其中饱和蒸汽的压力为380kPa。
6.根据权利要求1-5中任一项所述利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，其特征在于，在S4中，预热材料、尼龙、聚碳酸酯、磺化聚苯乙烯、苯并三氮唑、(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、季戊四醇双油酸酯、丁苯橡胶的重量比为100：7-9：5-9：3-4：1-1.6：3-3.8：2.6-3.1：5-8。
7.根据权利要求1-6中任一项所述利用废旧聚苯乙烯制备高性能木塑复合材料的方法，其特征在于，在S4中，在热压成型过程中，热压成型的温度为135℃，热压成型的压力为420kPa，热压成型的时间为20min。
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