CN105504853A - 一种新型木塑复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型木塑复合材料，所述木塑复合材料以木粉原料、废旧纤维纺织品、固体废弃物、热塑性塑料为原料，经粉碎、共混、造粒和挤出成型等过程制得。本发明能够对废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品、固体废弃物等综合利用，通过废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品、固体废弃物作为原料，制备成本低廉、力学性能优良的木塑复合材料，具有成本低、强度高的特性，具有良好的使用性能；同时，该生产方法易于操作，工艺条件和生产设备要求较低，能够实现规模化生产，具有良好的市场应用前景。

Description

一种新型木塑复合材料
技术领域
本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种新型木塑复合材料。
背景技术
蘑菇种类繁多，营养价值丰富，具有提高机体免疫力、止咳化痰、抗癌等功能，深受全球各地人民的喜爱。随着蘑菇养殖规模的扩大，产生的废弃蘑菇棒也越来越多。文献检索尚未有关于废弃蘑菇棒利用的报道，蘑菇养殖企业多以填埋堆放的方式处理或者以焚烧的形式处理，简单的填埋堆放和焚烧造成了极大的资源浪费和环境污染。废弃蘑菇棒主要由木屑与残留的蘑菇根构成，经分析可用作制备木塑复合材料。
纺织工业与人们的生活密切相关，随着纺织品应用领域的扩大，世界人口的快速增长，纺织原料越来越紧张，其价格大幅度上扬，而大量的废旧纺织品大部分被当做垃圾掩埋、焚烧，在这个过程中，会产生有害气体和难降解物质，既造成了资源浪费，又污染了环境。纺织品原料紧缺导致的价格上涨和废旧纺织品的处理问题成为当今世界纺织工业面临的两大问题，文献检索尚未经废旧纤维纺织品制备木塑复合材料的报道，分析可用作制备木塑复合材料的增强材料。
木塑复合材料是由纤维素材料和热塑性塑料采用塑料加工工艺复合加工或进一步加工而成的材料或产品，具有优良的力学性能，且抗老化、尺寸稳定性好、不开裂，又具有类似木材的加工性能。在建筑、汽车、室内外地板、装饰材料及物流包装等行业的应用愈来愈广泛。目前，木塑行业中采用的木粉来源于速生木、锯末及农作物秸秆，为了改善木塑复合材料的性能添加了无机矿粉主要为碳酸钙、滑石粉。尚未有利用废弃蘑菇棒作为木粉来源，利用固体废弃物代替碳酸钙、滑石粉的报道。因此本发明通过利用废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品、固体废弃物加入到热塑性塑料中，制备了价格更为低廉的木塑复合材料。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型木塑复合材料。本发明能够对废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品、固体废弃物的综合利用，通过废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品、固体废弃物作为原料，主要创新点在于用废旧纤维纺织品用做增韧材料，或者部分替代废塑料来制备成本低廉、力学性能优良的木塑复合材料，具有成本低、强度高的特性，具有极佳的使用性能；同时，该生产方法易于操作，工艺条件和生产设备要求较低，能够实现大规模的推广生产，具有极佳的市场效益。
为解决上述问题，本发明采用技术方案为：
本发明一种新型木塑复合材料，所述木塑复合材料以木粉原料、废旧纤维纺织品、固体废弃物、热塑性塑料为原料，经粉碎、共混、造粒和挤出成型等过程制得；
所述木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将木粉原料干燥后磨碎至60~100目，固体废弃物干燥粉碎至200目，废旧纤维纺织品干燥后打散均匀，准备使用。
（2）称取热塑性塑料或树脂20~40份，木粉原料50~70份，固体废弃物5~10份，另外加入5~15份的废旧纤维纺织品，马来酸酐接枝PE0.5~1份，乙烯蜡0.5~1份，石蜡0.5~1份，硬脂酸0.5~1份，硬脂酸锌0.5~1份，加入到混料机中，混合10~30分钟；
（3）将混好的原料用双螺杆挤出机挤出造粒，得到木塑复合颗粒；
（4）将制备好的木塑复合颗粒采用模压成型或注塑成型制备木塑复合材料产品。
优选的，本发明木粉原料为废弃蘑菇棒或其他废木料。
优选的，本发明固体废弃物为尾矿或赤泥。
优选的，本发明废旧纤维纺织品为腈纶、丙纶、锦纶、氨纶、涤纶、尼龙中的一种或几种的混合物。
优选的，本发明热塑性塑料或树脂基体为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、再生塑料中的一种或几种的混合物。
优选的，本发明木粉原料干燥后磨碎至70~90目。
优选的，本发明步骤（2）的操作为：称取热塑性塑料或树脂25~35份，木粉原料55~65份，废旧纤维纺织品8-13份，固体废弃物6.5~8.5份，另外加入8~13份的废旧纤维纺织品，马来酸酐接枝PE0.65~0.85份，乙烯蜡0.55~0.90份，石蜡0.55~0.85份，硬脂酸0.6~0.9份，硬脂酸锌0.65~0.8份，加入到混料机中，混合15~25分钟。
优选的，本发明步骤（2）的操作为：称取PE30份，废弃蘑菇棒木粉原料60份，固体废弃物铁尾矿粉7份，另外加入10份的废旧纤维纺织品，马来酸酐接枝PE0.85份，乙烯蜡0.55份，石蜡0.85份，硬脂酸0.9份，硬脂酸锌0.65份，加入到混料机中，混合20分钟。
本发明的优点和有益效果为：
本发明新型木塑复合材料，能够对废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品、固体废弃物的综合利用，用废旧纤维纺织品作为增韧材料，或者用废旧纤维纺织品部分替代废塑料作为基体，并与废弃蘑菇棒和固体废弃物作为原料，制备成本低廉、力学性能优良的木塑复合材料，具有成本低、强度高的特性，具有优良的使用性能；
本发明新型木塑复合材料，该木塑材料的生产方法易于操作，工艺条件和生产设备要求较低，能够实现大规模的推广生产，具有极佳的市场效益；
本发明新型木塑复合材料，利用废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品与固体废弃物制备木塑复合材料，其优点在于具有原料来源丰富成本低，实施简便易行，开拓了废弃蘑菇棒与固体废弃物及废旧纤维纺织品的利用途径，起到了保护环境的作用，可进行规模化的生产，是一种具有推广价值的新产品。
本发明新型木塑复合材料，废旧纤维纺织品部分替代废塑料所得产品拉伸强度为30MPa，抗弯强度达到35MPa，I-zod抗冲击强度达16KJ/m2。废旧纤维纺织品增韧木塑复合材料所得产品拉伸强度为33Mpa，抗弯强度达到36.5Mpa，I-zod抗冲击强度达18.5KJ/m2。具有极佳的力学性能，能够满足木塑板材的强度要求，具有极佳的使用效果。
具体实施方式
下列实施例将进一步说明本发明。
实施例1
本发明采用技术方案为一种新型木塑复合材料，所述木塑复合材料以木粉原料、固体废弃物、热塑性塑料为原料，经粉碎、共混、造粒和挤出成型等过程制得；
所述木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将木粉原料干燥后磨碎至90目，固体废弃物干燥粉碎至200目，废旧纤维纺织品干燥后打散均匀；
（2）称取再生PE30份，木粉原料60份，固体废弃物铁尾矿粉7份，废旧纤维纺织品10份，马来酸酐接枝PE1份，乙烯蜡1份，石蜡1份，硬脂酸0.5份，硬脂酸锌0.5份，加入到混料机中，混合20分钟；
（3）将混好的原料用双螺杆挤出机挤出造粒，得到木塑复合颗粒；
（4）将制备好的木塑复合颗粒采用模压成型或注射成型制备木塑复合材料产品。
木粉原料为废弃蘑菇棒。固体废弃物为铁尾矿。废旧纤维纺织品为混纺纤维。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例为一种新型木塑复合材料，所述木塑复合材料以木粉、废旧纤维纺织品、固体废弃物、热塑性塑料为原料，经粉碎、共混、造粒和挤出成型等过程制得；
所述木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：（2）称取再生PE25份，木粉原料60份，固体废弃物7份，废旧纤维纺织品15份，马来酸酐接枝PE1份，乙烯蜡1份，石蜡1份，硬脂酸0.5份，硬脂酸锌0.5份，加入到混料机中，混合25分钟；
木粉原料为废弃蘑菇棒。固体废弃物为铁尾矿。其他部分与实施例1完全相同。
实施例3
在实施例1的基础上，本实施例为一种新型木塑复合材料，
所述木塑复合材料的制备方法步骤：
（2）称取再生PE30份，木粉原料50份，固体废弃物7份，用硅烷偶联剂KH-550改性处理后的废旧纤维纺织品10份、马来酸酐接枝PE0.65份，乙烯蜡0.75份，石蜡0.85份，硬脂酸0.65份，硬脂酸锌0.75份，加入到混料机中，混合20分钟；
木粉原料为废弃蘑菇棒或其他废木料。固体废弃物为铁尾矿、其他尾矿或赤泥。其他部分与实施例1完全相同。
实施例4
在实施例1的基础上，本实施例为一种新型木塑复合材料，所述木塑复合材料的制备方法步骤：
（2）称取聚苯乙烯30份，木粉原料60份，固体废弃物7份，废旧纤维纺织品10份、马来酸酐接枝PE0.5份，乙烯蜡0.75份，石蜡0.95份，硬脂酸0.65份，硬脂酸锌0.65份，加入到混料机中，混合15分钟；
固体废弃物为铁尾矿。其他部分与实施例1完全相同。
实施例5
在实施例1的基础上，本实施例为一种新型木塑复合材料，所述木塑复合材料的制备方法步骤：
（2）称取聚苯乙烯20份，木粉原料60份，固体废弃物7份，废旧纤维纺织品10份、马来酸酐接枝PE0.5份，乙烯蜡0.75份，石蜡0.95份，硬脂酸0.65份，硬脂酸锌0.65份，加入到混料机中，混合15分钟；
固体废弃物为铁尾矿。其他部分与实施例1完全相同。
对比例1
在实施例1的基础上，木塑复合材料的制备方法，木粉原料采用速生木，固体废弃物采用碳酸钙代替，不加入废旧纤维纺织品，其他部分与实施例1完全相同。
对比例2
在实施例1的基础上，木塑复合材料的制备方法，木粉原料采用稻壳粉，固体废弃物采用滑石粉代替，不加入废旧纤维纺织品，其他部分与实施例1完全相同。
对比例1和对比例2为现有的木塑材料采用的原料，对比例获得的产品，其采用的速生木和稻壳粉的木粉成本为500~800元/吨，而采用废弃蘑菇棒制备的木粉的成本费约在100元/吨；同时，采用铁尾矿、粉煤灰、煤矸石、赤泥的成本也远远低于碳酸钙和滑石粉的价格，废旧纤维纺织品的加入，也相对减少了再生塑料的用量，大大节约成本。因此，本发明制备的木塑复合材料具有非常低的原料成本，产品在保持较佳的性能的同时，具有更低的生产成本，具有非常大的经济效益和生态意义。因此，对比例1和对比例2制备的木塑复合材料，其成本略高，而且采用速生木会造成林木的大量开采，对环境造成极大的破坏。
综上，本发明新型木塑复合材料，能够对废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品、固体废弃物的综合利用，通过废弃蘑菇棒、废旧纤维纺织品、固体废弃物为原料，制备成本低廉、力学性能优良的木塑复合材料，具有成本低、强度高的特性，具有极佳的使用性能；另外，利用废弃蘑菇棒制备的木塑复合材料散发着淡淡的蘑菇香味。
本发明的创新性在于，用废旧纤维纺织品增韧木塑复合材料，从而提高木塑复合材料的力学强度，用废旧纤维纺织品部分替代废旧塑料作为木塑复合材料基体，在保证木塑复合材料性能的同时大大降低了生产成本。
该木塑材料的生产方法易于操作，工艺条件和生产设备要求较低，能够实现大规模的推广生产，具有极佳的市场效益；利用废弃蘑菇棒与固体废弃物制备木塑复合材料，其优点在于具有原料来源丰富成本低，实施简便易行，开拓了废弃蘑菇棒与固体废弃物的利用途径，起到了保护环境的作用，可进行规模化的生产，是一种具有良好推广价值的新产品；
本发明新型木塑复合材料，废旧纤维纺织品部分替代废塑料所得产品拉伸强度为30MPa，抗弯强度达到35MPa，I-zod抗冲击强度达16KJ/m2。废旧纤维纺织品增韧木塑复合材料所得产品拉伸强度为33Mpa，抗弯强度达到36.5Mpa，I-zod抗冲击强度达18.5KJ/m2。具有极佳的力学性能，能够满足木塑板材的强度要求，具有良好的使用效果。
在传统的木塑复合材料中，多用碳酸钙、滑石粉等改性补强木塑材料。铁尾矿、粉煤灰、煤矸石等尾矿废弃物粉碎后同样对木塑复合材料有改性补强效果。铁尾矿、粉煤灰、煤矸石等自身带有颜色，利用尾矿粉代替碳酸钙、滑石粉等在产生补强作用的同时对木塑复合材料起到了染色作用，不仅可以节约了生产成本，还拓宽尾矿利用渠道。
在传统的木塑复合材料中，多用玻璃纤维等商业专用纤维作为增强体。废旧纤维纺织品同样对木塑复合材料有改性补强效果，而且部分替代废塑料，不仅节约了生产成本，也为废旧纤维纺织品的利用拓宽渠道。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.新型木塑复合材料，其特征在于，所述木塑复合材料以木粉原料、废旧纤维纺织品、固体废弃物、热塑性塑料为原料，经粉碎、共混、造粒和挤出成型等过程制得；
所述木塑复合材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将木粉原料干燥后磨碎至60~100目，固体废弃物干燥粉碎至200目，废旧纤维纺织品干燥后打散均匀，准备使用。
（2）称取热塑性塑料或树脂20~40份，木粉原料50~70份，固体废弃物5~10份，另外加入5~15份的废旧纤维纺织品，马来酸酐接枝PE0.5~1份，乙烯蜡0.5~1份，石蜡0.5~1份，硬脂酸0.5~1份，硬脂酸锌0.5~1份，加入到混料机中，混合10~30分钟；
（3）将混好的原料用双螺杆挤出机挤出造粒，得到木塑复合颗粒；
（4）将制备好的木塑复合颗粒采用模压成型或注塑成型制备木塑复合材料产品。
2.如权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于，木粉原料为废弃蘑菇棒或其他废木料。
3.如权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于，固体废弃物为尾矿或赤泥。
4.如权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于，废旧纤维纺织品为腈纶、丙纶、锦纶、氨纶、涤纶、尼龙中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于，热塑性塑料或树脂基体为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、再生塑料中的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1-5中任一所述的木塑复合材料，其特征在于，木粉原料干燥后磨碎至70~90目。
7.如权利要求1-6中任一所述的木塑复合材料，其特征在于，步骤（2）的操作为：称取热塑性塑料或树脂25~35份，木粉原料55~65份，废旧纤维纺织品8-13份，固体废弃物6.5~8.5份，另外加入8~13份的废旧纤维纺织品，马来酸酐接枝PE0.65~0.85份，乙烯蜡0.55~0.90份，石蜡0.55~0.85份，硬脂酸0.6~0.9份，硬脂酸锌0.65~0.8份，加入到混料机中，混合15~25分钟。
8.如权利要求7所述的木塑复合材料，其特征在于，步骤（2）的操作为：称取PE30份，废弃蘑菇棒木粉原料60份，固体废弃物铁尾矿粉7份，另外加入10份的废旧纤维纺织品，马来酸酐接枝PE0.85份，乙烯蜡0.55份，石蜡0.85份，硬脂酸0.9份，硬脂酸锌0.65份，加入到混料机中，混合20分钟。
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