CN113087987A - 一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料及其制备方法，包括如下步骤：按照重量份数称取25‑35份稻壳粉、2‑6份改性剂、2‑4份润滑剂、0.08‑1份抗氧剂和65‑75份LDPE；将称取的细度为600‑800目的稻壳粉与改性剂加热混合得到改性稻壳粉；再与称取的PE、润滑剂和抗氧剂加热混合；将得到的混合物料挤出，拉丝，造粒，制得改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料。本发明用马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性稻壳粉，使得稻壳粉在聚乙烯中相容性提高，分散得更加均匀，减少了稻壳粉的团聚现象，从而使得木塑材料整体性能上升。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料(WPC)是指将植物纤维和热塑性塑料添加特殊功能助剂，再通过熔融复合加工成型的复合材料，兼有木材和塑料的优点，综合性能优异。作为可以代替木材和塑料的新材料，其产品已越来越多地应用于门窗型材、围栏、公园长椅、汽车内装饰板等商业产品中。
木塑复合材料主要采用被大量浪费的木屑、秸秆等和塑料作为原料，不仅充分有效地利用了塑料材料，而且由木塑复合材料制造的产品进一步节约了原始材料(如塑料和木材)的使用。目前限制木塑复合材料进一步扩展应用范围的就是植物纤维本身的极性与亲水性使得其与聚合物的相容性较差，致使在挤出产物中生物质粉料会发生团聚效应，产生应力缺陷，导致最终的木塑复合材料力学性能变差。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料及其制备方法，来解决用稻壳粉制造木塑复合材料时，稻壳粉分散不均匀、容易出现团聚现象的缺点。本发明采用的技术手段如下：
一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料，包括重量份数如下的各组分：25-35份稻壳粉、2-6份改性剂、65-75份PE、2-4份润滑剂和0.08-1份抗氧剂。
优选地，所述改性剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡，接枝率为2％或8％。
优选地，所述润滑剂为油酸酰胺或芥酸酰胺。
优选地，所述抗氧剂为1010。
优选地，所述稻壳粉细度为600-800目。
一种基于上述任意一项所述的改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按照重量份数称取25-35份稻壳粉、4-6份改性剂、2-4份润滑剂、0.08-1份抗氧剂和65-75份PE；
S2、将步骤S1中称取的稻壳粉与改性剂加热混合得到改性稻壳粉；
S3、将所得改性稻壳粉与步骤S1中称取的PE、润滑剂和抗氧剂加热混合，加热温度为110-140℃，得到混合物料；
S4、将步骤S3得到的混合物料挤出，拉丝，造粒，制得木塑复合材料。
与现有技术比较，本发明所述的一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料及其制备方法，有益效果如下：
1、将农作废物稻壳回收利用，工艺简单，成本低且绿色环保；
2、用马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性稻壳粉，使得稻壳粉在聚乙烯中相容性提高，分散得更加均匀，减少了稻壳粉的团聚现象，从而木塑材料整体性能上升；
3、制得的复合材料可以用作制备薄膜，替代市场上原有的难以降解的塑料薄膜，环保性良好。
具体实施方式
一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料，包括重量份数如下的各组分：25-35份稻壳粉、2-6份改性剂、65-75份PE、2-4份润滑剂和0.08-1份抗氧剂。
进一步地，改性剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡，接枝率为2％或8％；抗氧剂为1010，其化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；润滑剂为油酸酰胺或芥酸酰胺；聚乙烯PE可选用吹膜级的低密度聚乙烯LDPE；稻壳粉细度为600-800目。
一种基于上述改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按照重量份数称取25-35份稻壳粉、4-6份改性剂、2-4份润滑剂、0.08-1份抗氧剂和65-75份PE；
S2、将步骤S1中称取的稻壳粉与改性剂加热混合得到改性稻壳粉；
S3、将所得改性稻壳粉与步骤S1中称取的PE、润滑剂和抗氧剂加热混合，加热温度为110-140℃，得到混合物料；
S4、将步骤S3中的混合物料用双螺杆挤出机挤出，拉丝，造粒，放料，制得木塑复合材料。
步骤S4中，双螺杆挤出机的螺杆直径为75mm，长径比为45:1，挤出机温度依次设定为：一区110-120℃，二区115-125℃，三区120-130℃，四区125-135℃，五区130-140℃，六区135-145℃，七区135-145℃，八区135-145℃，九区135-145℃，十区135-145℃，机头温度135-145℃。
以下通过不同实施例，说明生产的改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料的性能。其中，拉伸强度越大，说明材料硬度越高、韧性越差；断裂伸长率越大表示材料柔软性能和弹性越好；冲击强度越大，说明材料韧性越好；熔融指数越大，说明材料的加工流动性越佳。
实施例1：
将稻壳粉用磨粉机粉碎至600-800目，并干燥至含水率达到2％左右；按照重量份数称取30份干燥后的稻壳粉，3份改性剂(马来酸酐接枝聚乙烯蜡，接枝率为8％)，3份油酸酰胺，0.08份抗氧剂1010和60份吹膜级的LDPE；将稻壳粉加入高速混合机中，升温到70℃，加入称取的改性剂混合3分钟，之后加入称取的油酸酰胺继续高速混合，之后加入称取的抗氧剂1010再高速混合2分钟，最后加入称取的LDPE高速混合10分钟，放料；将得到的混合料用双螺杆挤出机挤出，拉丝，放料，制得改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料。
双螺杆挤出机螺杆直径为75mm，长径比45:1，挤出机温度依次设定为：一区110℃，二区115℃，三区120℃，四区125℃，五区130℃，六区135℃，七区140℃，八区140℃，九区140℃，十区140℃，机头温度140℃。
将所得改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料按照相应标准进行性能检测，结果如表1。
实施例2：
与实施例1的不同之处在于，原料中马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性剂的接枝率为2％。
表1
从表1可以看出，改性剂中接枝量越高，材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和熔融指数越大，即材料的韧性越好，强度越大。
本发明提供了一种选用马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性稻壳粉以及用改性后的稻壳粉与PE制得木塑复合材料的方法。在用马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性稻壳粉后，改性剂中的酸酐基团与稻壳粉表面的酚羟基结合，降低了稻壳粉中纤维素本身的极性与吸水性，提高了稻壳粉在PE中的相容性；从而使得稻壳粉与PE界面结合力提高，稻壳粉分散得更加均匀，减少了稻壳粉的团聚现象，木塑材料整体性能上升，且具备可降解性。选用吹膜级LDPE制得的复合材料因生物质基细度极高可以用作制备薄膜，替代市场上原有的难以降解的塑料薄膜，绿色环保，拥有广阔的应用前景与市场。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料，其特征在于：包括重量份数如下的各组分：25-35份稻壳粉、2-6份改性剂、65-75份PE、2-4份润滑剂和0.08-1份抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料，其特征在于：所述改性剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡，接枝率为2％或8％。
3.根据权利要求1所述的一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料，其特征在于：所述润滑剂为油酸酰胺或芥酸酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为1010。
5.根据权利要求1所述的一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料，其特征在于：所述稻壳粉细度为600-800目。
6.一种基于权利要求1-5中任意一项所述的改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、按照重量份数称取25-35份稻壳粉、4-6份改性剂、2-4份润滑剂、0.08-1份抗氧剂和65-75份PE；
S2、将步骤S1中称取的稻壳粉与改性剂加热混合得到改性稻壳粉；
S3、将所得改性稻壳粉与步骤S1中称取的PE、润滑剂和抗氧剂加热混合，加热温度为110-140℃，得到混合物料；
S4、将步骤S3得到的混合物料挤出，拉丝，造粒，制得木塑复合材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN114874527A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-09 | 合肥略邦信息技术有限公司 | 一种生物基可控降解地膜及其生产方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210709 |