CN105368086A

CN105368086A - 一种生物质复合材料的组合物及制备方法

Info

Publication number: CN105368086A
Application number: CN201510763233.1A
Authority: CN
Inventors: 高延敏; 蒋诗旭
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2016-03-02

Abstract

本发明公开了一种生物质复合材料的组合物及制备方法。所述复合材料的组合物按质量百分比由组分：改性秸秆粉末为30-50％，聚苯乙烯为20-35％，混合增溶剂为5-20％，混合阻燃剂为3-8％，发泡剂为1-8％，环氧基硅烷偶联剂为1-5％组成。制备方法是将配比称量好的改性秸秆粉末，聚苯乙烯，混合增溶剂，混合阻燃剂，发泡剂和环氧基硅烷偶联剂放入在搅拌机中混合50-70分钟，混合均匀后，再放在双螺杆挤出机中挤出颗粒状，包装。本发明采用可再生物质秸秆粉和塑料生产制备出环境友好型防腐材料，性能优异。不吸湿，不腐烂，不破裂，不变形，防虫蛀，对冷、热环境不敏感，可广泛作承载结构材料使用，而且制备工艺简单，成本低廉。

Description

一种生物质复合材料的组合物及制备方法

技术领域

本发明属于木塑材料技术领域，具体涉及一种生物质复合材料的组合物及制备方法。本发明可应用于替代木材的场合。

背景技术

在农业生产中产生大量的秸秆，它是农业产物的废弃物。由于天然气的发展，人们已经不再将秸秆作为燃料使用，一般是直接在田地焚烧。近年来时有因秸秆燃烧产生的烟尘影响飞机飞行安全和大气环境质量的报道。同时，秸秆焚烧也浪费了资源，合理的使用被废弃的材料是需要思考的问题。

将废弃秸秆变成有用的材料，在本领域的技术人员进行了各种尝试，例如：秸秆气化产生生物质燃气和沼气；液化产生燃料乙醇和生物柴油等。

在已知的秸秆粉末中，由于种类多，含水量以及生长时间的差异造成了与塑料融合时，工艺和产品性能的不稳定。

影响秸秆复合材料强度的因素除了与所用的塑料有关外，与秸秆界面与塑料界面的作用有密切的关系。

在已知的技术中，能够改变界面性质就是偶联剂。但是由于偶联剂为小分子，其改善的力学强度有限。同时，分子缺少渗透能力，难以扩散到秸秆内部，导致改善的效果不是十分明显。

可是由于苯乙烯与聚丙烯，聚乙烯结构上的差异，在以上体系中使用的混合增溶剂在苯乙烯中效果不是很明显。

已使用的木塑材料，密度较大，不适用在一些需要轻质材料方面的使用。在满足力学性能的前提下，适当控制木塑材料的孔洞，气孔，减轻材料的密度是重要的内容；但是，在加气过程，容易产生气泡发泡不均匀的现象，分析造成这样的原因是与所用的混合增溶剂以及塑料的软化点，流动性有密切的关系，适当控制这些参数是解决这个关键问题的路径。

改性秸秆粉体，含有数目较多的羟基，这些羟基在一定条件可以参与反应，可是所用的聚苯乙烯因分子都为非极性，与秸秆粉之间存在了相容性的问题。为此，采用过渡层的方法是一条可行的途径，就是在羟基上，连接一些非极性的官能基团，一边接在木粉上，另一边接在混合增溶剂上，并梯次过渡到聚苯乙烯来增加相容性。

木材的阻燃是一个重要的问题，现在阻燃剂包括含磷，含卤素，一些重要的氧化物，例如，氧化镁，硼酸等。

发泡剂种类很多，归结起来主要是包括两类，物理与化学发泡，物理发泡在木塑材料中，容易溢出，采用化学发泡容易获得较为理想的效果。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了解决将农业产物的废弃物变成有用的材料的现有技术中所存在的问题和缺陷，而提供一种生物质复合材料的组合物及制备方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种生物质复合材料的组合物，按质量百分比由组分：改性秸秆粉末为20～50％，聚苯乙烯为15～50％，混合增溶剂为5～20％，混合阻燃剂为5～13％，发泡剂为8～12％，环氧基硅烷偶联剂1～5％组成。

进一步，所述的改性秸秆粉末是指在常温下，采用混合液喷洒处理过的粒径为5-25微米的秸秆粉体，混合液：秸秆粉末＝1：50。

进一步，所述的混合液为异氰酸酯硅烷偶联剂与乙醇的混合物，其混合质量比为异氰酸酯硅烷偶联剂：乙醇＝1：10。

进一步，所述的混合阻燃剂为亚磷酸三苯酯，氢氧化铝和氧化镁的混合物，其混合质量比为亚磷酸三苯酯：氢氧化铝：氧化镁＝10：2：3。

进一步，所述的混合增溶剂为苯乙烯与醋酸乙烯酯共聚而获得的混合物，其分子结构为：

其中m:n:k＝3:1:0.1，分子量为5000。

进一步，所述的发泡剂为AC化学发泡剂。

本发明的一种生物质复合材料的组合物的制备方法，步骤是，先将配比称量好的改性秸秆粉末，聚苯乙烯，混合增溶剂，混合阻燃剂，发泡剂和环氧基硅烷偶联剂放入搅拌机中混合，混合时间为50-70分钟，搅拌速率为100-150转/分，混合均匀后，再放在双螺杆挤出机中挤出颗粒状，包装。

有益效果：本发明采用可再生物质秸秆粉和塑料生产制备出环境友好型防腐材料，性能优异。不吸湿，不腐烂，不破裂，不变形，防虫蛀，对冷、热环境不敏感，可广泛作承载结构材料使用，而且制备工艺简单，成本低廉。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下列举实施例对本发明进行进一步的详细说明。本领域技术人员应当理解，所述的实施例仅仅用于帮助理解本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种生物质复合材料的组合物由组分：改性秸秆粉末为50％，聚苯乙烯为15％，混合增溶剂为5％，混合阻燃剂为13％，发泡剂为12％，环氧基硅烷偶联剂为5％组成。

一种生物质复合材料的组合物的制备方法如下：

分别称取改性秸秆粉末50g，聚苯乙烯15g，混合增溶剂5g，混合阻燃剂13g，发泡剂12g，环氧基硅烷偶联剂5g。先将秸秆粉末在80℃烘箱中干燥12h，将改性秸秆粉末，聚苯乙烯，混合增溶剂，混合阻燃剂，发泡剂，环氧基硅烷偶联剂放在搅拌机中，以100-150转/分的转速，搅拌混合50-70分钟后，在双螺杆挤出机中挤出，将挤出的颗粒包装。

实施例效果：拉升强度11.3MPa，冲击强度2.7KJ/m²，弯曲强度12.5MPa，硬度76HRR，24h吸水率0.5％，氧指数≥30。

实施例2

一种生物质复合材料的组合物由组分：改性秸秆粉末为40％，聚苯乙烯为30％，混合增溶剂为10％，混合阻燃剂为10％，发泡剂为8％，环氧基硅烷偶联剂为2％组成。

一种生物质复合材料的组合物的制备方法同实施例1。

实施例效果：拉升强度10.6MPa，冲击强度2.6KJ/m²，弯曲强度12MPa，硬度77HRR，24h吸水率0.4％，氧指数≥30。

实施例3

一种生物质复合材料的组合物由组分：改性秸秆粉末为30％，聚苯乙烯为30％，混合增溶剂为20％，混合阻燃剂为8％，发泡剂为8％，环氧基硅烷偶联剂为4％组成。

一种生物质复合材料的组合物的制备方法同实施例1。

实施例效果：拉升强度11MPa，冲击强度2.8KJ/m²，弯曲强度12MPa，硬度78HRR，24h吸水率0.4％，氧指数≥30。

实施例4

一种生物质复合材料的组合物由组分：改性秸秆粉末为30％，聚苯乙烯为45％，混合增溶剂为9％，混合阻燃剂为5％，发泡剂为10％，环氧基硅烷偶联剂为1％组成。

一种生物质复合材料的组合物的制备方法同实施例1。

实施例效果：拉升强度10.5MPa，冲击强度2.8KJ/m²，弯曲强度12MPa，硬度76HRR，24h吸水率0.3％，氧指数≥30。

实施例5

一种生物质复合材料的组合物由组分：改性秸秆粉末为20％，聚苯乙烯为50％，混合增溶剂为10％，混合阻燃剂为5％，发泡剂为12％，环氧基硅烷偶联剂为3％组成。

一种生物质复合材料的组合物的制备方法同实施例1。

实施例效果：拉升强度11.3MPa，冲击强度2.7KJ/m²，弯曲强度11.7MPa，硬度75HRR，24h吸水率0.3％，氧指数≥30。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种生物质复合材料的组合物，按质量百分比由组分：改性秸秆粉末为35～50％，聚苯乙烯为25～35％，混合增溶剂为5～20％，混合阻燃剂为5～8％，发泡剂为2～5％，环氧基硅烷偶联剂2～5％组成。

2.根据权利要求1所述的一种生物质复合材料的组合物，其特征是，所述的改性秸秆粉末是指在常温下，采用混合液喷洒处理过的粒径为5-25微米的秸秆粉体，其质量比为混合液：秸秆粉末＝1：50。

3.根据权利要求2所述的一种生物质复合材料的组合物，其特征是，所述的混合液为异氰酸酯硅烷偶联剂与乙醇的混合物，其混合质量比为异氰酸酯硅烷偶联剂：乙醇＝1：10。

4.根据权利要求1所述的一种生物质复合材料的组合物，其特征是，所述的混合阻燃剂为亚磷酸三苯酯，氢氧化铝和氧化镁的混合物，其混合质量比为亚磷酸三苯酯：氢氧化铝：氧化镁＝10：2：3。

5.根据权利要求1所述的一种生物质复合材料的组合物，其特征是，所述的混合增溶剂为苯乙烯与醋酸乙烯酯共聚而获得的混合物，其分子结构为：

其中m:n:k＝3:1:0.1，分子量为5000-7000。

6.根据权利要求1所述的一种生物质复合材料的组合物，其特征是，所述的发泡剂为AC化学发泡剂。

7.一种根据权利要求1-6任一所述的生物质复合材料的组合物的制备方法，其特征是，将配比称量好的改性秸秆粉末，聚苯乙烯，混合增溶剂，混合阻燃剂，发泡剂和环氧基硅烷偶联剂放入在搅拌机中混合，混合时间为50-70分钟，搅拌速度为100-150转/分，混合均匀后，再放在双螺杆挤出机中挤出颗粒状，包装。