專利名稱：一種植物秸稈增強聚烯烴復合材料及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于復合材料制造技術領域，涉及一種用植物秸稈與廢舊聚烯 烴塑料制備的生物質塑木復合材料，具體涉及一種植物秸稈增強聚烯烴復 合材料，還涉及該種復合材料的制造方法。
背景技術：
塑木復合材料是一種新材料，兼有木材和塑料的性能，受到越來越多 的關注。塑木復合材料能重復回收加工，具有一定的生物降解性，是一種 新型環(huán)境友好材料。
我國的木材資源貧乏，而我國的農作物秸稈年產量在4億噸以上。農 作物秸稈用作塑木復合材料已有涉及，但主要集中在稻殼、竹子、棉稈等， 以麥秸稈和菜籽稈為料的塑木復合材料還鮮見報道。麥秸稈和菜籽稈是產 糧區(qū)和產油區(qū)一大環(huán)境問題，麥秸稈和菜籽稈的回收利用途徑少，大部分 都被焚燒，造成環(huán)境的污染。廢舊塑料在日常生活中的使用也越來越廣泛， 造成的白色污染更是觸目驚心。這種豐富的農業(yè)資源優(yōu)勢和大量的廢舊塑 料為塑木復合材料的發(fā)展提供了豐富的原料來源，因此用麥秸稈和菜籽稈 以及廢舊塑料作塑木復合材料的原料具有重要的經濟效益和環(huán)保意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種植物秸稈增強聚烯烴復合材料，解決了植物 秸稈利用不足造成的大量浪費和焚燒造成的環(huán)境污染，以及廢舊聚烯烴塑
料對環(huán)境造成白色污染的問題。
本發(fā)明的另一目的是提供上述復合材料的制備方法，解決制造工藝難 度大，生產成本高的問題。
本發(fā)明的技術方案是， 一種植物秸稈增強聚烯烴復合材料，由植物秸
稈、回收的聚烯烴塑料、加工助劑組成，按照重量百分比，植物秸稈為50 % 70%，回收的聚烯烴塑料為30%~50%，植物秸稈和回收的聚烯烴塑料 合計為100% ，加工助劑為植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的2%~5% 。
植物秸稈選用麥秸稈、菜籽桿或麥秸稈和菜籽桿的混合物。
回收的聚烯烴塑料選用回收的廢舊聚氯乙烯、廢舊聚乙烯，或廢舊聚 氯乙烯和廢舊聚乙烯的混合物。
加工助劑由偶聯(lián)劑、相容劑、潤滑劑的任意兩種或三種混合組成，按 照2 3: 1 2: l的重量百分比稱量配制。
偶聯(lián)劑選用鄰苯二甲酸酐。
相容劑選用聚乙烴蠟。
潤滑劑選用硬脂酸。
本發(fā)明的另一技術方案是，該種植物秸稈增強聚烯烴復合材料的制備 方法，按照以下步驟實施，
步驟l:將植物秸稈粉碎至20目粉末，然后烘干備用；將回收聚烯烴 塑料進行分揀，然后破碎、清洗、烘干備用，各原料含水率小于5%*,
步驟2:按照重量百分比稱量植物秸稈粒料為50%~70%，聚烯烴塑料 為30%~50%，合計重量百分比為100%,另外再稱量要添加的加工助劑為 植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的2%~5%;步驟3:將步驟2稱量的加工助劑偶聯(lián)劑鄰苯二甲酸酐、相容劑聚乙烴 蠟、潤滑劑硬脂酸與稱量的植物秸稈粉預混20分鐘，然后加入步驟2稱量 回收聚烯烴塑料粒料繼續(xù)混合30分鐘，溫度保持在30°C 50'C;
步驟4:將步驟3得到的混合料進行造粒，加工溫度為120'C 16(TC;
步驟5:將步驟4得到的塑木粒料，按照所要求的型材擠出，擠出溫度 為140°C 180°C，邊擠出邊冷卻定型，同時對擠出的型材進行牽引切割， 即得。
本發(fā)明的有益效果是，用麥秸稈和菜籽稈替代木材，用回收的廢舊塑 料代替新塑料，有利于節(jié)約木材資源及環(huán)境的保護，解決了植物秸稈焚燒 對大氣的污染和廢舊塑料污染環(huán)境的問題，所述的制備方法，簡化了制造 工藝，降低了生產成本。
本發(fā)明制得的塑木復合材料具有木質制品的外觀和加工特性，尺寸穩(wěn) 定，具有生物降解性，可防蟲蛀、防鼠，適用于園林景觀、圍欄、地板、 休閑椅、廢物箱等，也可用于高速公路中間的隔離板。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明的塑木復合材料，用麥秸稈和菜籽稈替代木材，用回收的廢舊 塑料代替新塑料，具有木質制品的外觀和加工特性，尺寸穩(wěn)定。 實施例l:
步驟l:將麥秸桿在粉碎機中粉碎至20目的麥秸桿粉，然后放入干燥 設備中烘干備用；將回收聚氯乙烯進行分揀，然后用塑料破碎機破碎成塑 料粒料、清洗、烘干備用，使麥秸桿粉和塑料粒料的含水率小于5%;步驟2:按照重量百分比稱量麥秸桿為70%，回收的聚氯乙烯為30%, 合計重量百分比為100%，另外再稱量要添加的加工助劑鄰苯二甲酸酐為植
物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的3%,硬脂酸為1%;
步驟3;將步驟2稱量的3%的加工助劑鄰苯二甲酸酐、1%的硬脂酸 與稱量的麥秸桿粉在高速混合機中預混20分鐘，然后加入步驟2稱量的回 收聚氯乙烯粒料繼續(xù)混合30分鐘，混合機轉速在400rpm,溫度保持在50°C;
步驟4:將步驟3得到的混合料用雙螺桿造粒機進行造粒，加工溫度為 120。C 130。C;
步驟5:將步驟4得到的塑木粒料，按照所要求的型材擠出，用雙螺桿 擠出機做成建筑龍骨，同時出四根，擠出溫度為14(TC 150'C，邊擠出邊 水冷冷卻定型，同時對擠出的型材進行牽引切割即得。
本實施例制得的塑木材料的性能檢測為彎曲彈性模量/GPa: 3.7;彎 曲斷裂強度/MPa: 49;斷裂延伸率/%: 3.9;彎曲強度/MPa: 32;沖擊強 度/KJ'nT2: 40.5;螺釘拔出力/kg: 209;吸水率(24h) /%: 1.1。 實施例2:
按照以下步驟和具體的參數實施，
步驟l:將菜籽桿在粉碎機中粉碎至20目的菜籽桿粉，然后放入干燥 設備中烘干備用；將回收聚乙烯進行分揀，然后用塑料破碎機破碎為塑料 粒料、清洗、烘干備用，使菜籽桿粉和聚乙烯塑料粒料的含水率小于5%;
步驟2:按照重量百分比稱量菜籽桿為50%，回收的聚乙烯為50%， 合計重量百分比為100%，另外再稱量要添加的加工助劑聚乙烴蠟為菜籽桿
和回收的聚乙烯總重量的1%，硬脂酸為1%;
步驟3:將步驟2稱量的1%的聚乙烴蠟、1%的硬脂酸與稱量的菜籽 桿粉在高速混合機中預混20分鐘，然后加入步驟2稱量的回收聚乙烯粒料 繼續(xù)混合30分鐘，混合機轉速在400rpm，溫度保持在4(TC;
步驟4:將步驟3得到的混合料用雙螺桿造粒機進行造粒，加工溫度為 130。C 140。C;
步驟5:將步驟4得到的塑木粒料，按照所要求的型材擠出，用雙螺桿
擠出機擠成塑木地板基材，擠出溫度為150°C 160'C，邊擠出邊水冷冷卻 定型，同時對擠出的型材進行牽引切割即得。
本實施例制得的塑木材料的性能彎曲彈性模量/GPa: 1.78;彎曲斷裂
強度/MPa: 36.7;斷裂延伸率/%: 2.80;彎曲強度/MPa: 22.3;沖擊強度 ZKJ.m-2 : 26.8;螺釘拔出力/kg: l卯;吸水率(24h) /%: 0.7。 實施例3:
步驟l:將菜籽桿和麥秸桿在粉碎機中粉碎至20目的菜籽桿和麥秸桿 粉，然后放入干燥設備中烘干備用；回收聚乙烯進行分揀，然后用塑料破
碎機破碎為塑料粒料、清洗、烘干備用，使菜籽桿和麥秸桿粉和塑料粒料
含水率小于5%;
步驟2:按照重量百分比稱量菜籽桿為30%，麥秸桿為30%,回收的 聚乙烯為40%,合計重量百分比為100%,另外再稱量要添加的鄰苯二甲 酸酐為植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的2%，聚乙烴蠟為1%;
步驟3:將步驟2稱量的1%的聚乙烴蠟和2%的鄰苯二甲酸酐與稱量 菜籽桿粉和麥秸桿粉在高速混合機中預混20分鐘，然后加入步驟2稱量的 回收聚乙烯粒料繼續(xù)混合30分鐘，混合機轉速在420rpm，溫度保持在3(TC; 步驟4:將步驟3得到的混合料用雙螺桿造粒機進行造粒，加工溫度為 140。C 150。C;
步驟5:將步驟4得到的塑木粒料，按照所要求的型材擠出，用雙螺桿 擠出機擠成塑木地板基材，擠出溫度為160°C 170°C，邊擠出邊水冷冷卻 定型，同時對擠出的型材進行牽引切割即得。
本實施例制得的塑木材料的性能彎曲彈性模量/GPa: 2.4;彎曲斷裂 強度/MPa: 43.0;斷裂延伸率/%: 3.6;彎曲強度/MPa: 28.9;沖擊強度 /KJ'm-2: 34.8;螺釘拔出力/kg: 198;吸水率(24h) /%: 0.67。
實施例4
步驟1:將菜籽桿和麥秸桿在粉碎機中粉碎至20目的菜籽桿和麥秸桿 粉，然后放入干燥設備中烘干備用；將回收聚氯乙烯進行分揀，然后用塑
料破碎機破碎為塑料粒料、清洗、烘干備用，使菜籽桿和麥秸桿粉和塑料
粒料的含水率小于5%;
步驟2:按照重量百分比稱量菜籽桿為25%，麥秸桿為25%，回收的 聚氯乙烯為50%,合計重量百分比為100%，另外再稱量要添加的鄰苯二 甲酸酐為植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的3%,聚乙烴蠟為1.5%, 硬脂酸為1.5%;
步驟3:將步驟2稱量的1.5%的聚乙烴蠟、1.5%的硬脂酸和3%的鄰 苯二甲酸酐與稱量的菜籽桿粉和麥秸桿粉在高速混合機中預混20分鐘，然 后加入步驟2稱量的回收聚乙烯粒料繼續(xù)混合30分鐘，混合機轉速在 430rpm，溫度保持在35'C;
步驟4:將步驟3得到的混合料用雙螺桿造粒機進行造粒，加工溫度為 150。C 160。C;
步驟5:將步驟4得到的塑木粒料，按照所要求的型材擠出，用雙螺桿 擠出機做成建筑龍骨，同時出四根，擠出溫度為170。C 180'C，邊擠出邊 水冷冷卻定型，同時對擠出的型材進行牽引切割即得。
本發(fā)明實施例制得的塑木材料的性能彎曲彈性模量/GPa: 2.7;彎曲 斷裂強度/MPa: 42.5;斷裂延伸率/%: 3.5;彎曲強度/MPa: 28.5;沖擊強 度/KJ'm-2: 33.3;螺釘拔出力/kg: 195;吸水率(24h) /%: 0.69。
實施例5
步驟l:將菜籽桿在粉碎機中粉碎至20目的菜籽桿粉，然后放入干燥 設備中烘干備用；將回收的聚乙烯和聚氯乙烯進行分揀，然后用塑料破碎
機破碎為塑料粒料、清洗、烘干備用，使菜籽桿粉和塑料粒料的含水率小
于5%;
步驟2:按照重量百分比稱量菜籽桿為60%，回收的聚乙烯和聚氯乙
烯各為20%，合計重量百分比為100%，另外再稱量要添加的加工助劑聚 乙烴蠟為植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的2%，硬脂酸為1%;
步驟3:將步驟2稱量的2%的加工助劑聚乙烴蠟、1%的硬脂酸與稱 量的菜籽桿粉在高速混合機中預混20分鐘，然后加入步驟2稱量的回收聚 乙烯粒料繼續(xù)混合30分鐘，混合機轉速在420rpm，溫度保持在45。C;
步驟4:將步驟3得到的混合料用雙螺桿造粒機進行造粒，加工溫度為 130。C 140。C;
步驟5:將步驟4得到的塑木粒料，按照所要求的型材擠出，用雙螺桿
擠出機擠成塑木地板基材，擠出溫度為140°C 150°C，邊擠出邊水冷冷卻
定型，同時對擠出的型材進行牽引切割即得。
本實施例制得的塑木材料的性能彎曲彈性模量/GPa: 2.3;彎曲斷裂 強度/MPa: 42. 9;斷裂延伸率/%: 3. 4;彎曲強度/MPa: 28.2;沖擊強度 /KJ'm'2: 33.2;螺釘拔出力/kg: 196;吸水率(24h) /%: 0.66。
實施例6
步驟l:將菜籽桿和麥秸桿在粉碎機中粉碎至20目的菜籽桿和麥秸桿 粉，然后放入干燥設備中烘干備用；將回收的聚乙烯和聚氯乙烯進行分揀,
然后用塑料破碎機破碎為塑料粒料、清洗、烘干備用，使菜籽桿和麥秸桿
粉和塑料粒料的含水率小于5%;
步驟2:按照重量百分比稱量菜籽桿為35%,麥秸桿為35%，回收的 聚乙烯和聚氯乙烯各為15%,合計重量百分比為100%，另外再稱量要添 加的鄰苯二甲酸酐為植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的1%，聚乙烴蠟 為0.5%，硬脂酸為0.5%;
步驟3:將步驟2稱量的0.5%的聚乙烴蠟、0.5%的硬脂酸和1%的鄰 苯二甲酸酐與稱量的菜籽桿粉和麥秸桿粉在高速混合機中預混20分鐘，然 后加入步驟2稱量的回收聚乙烯粒料繼續(xù)混合30分鐘，混合機轉速在 400rpm,溫度保持在4(TC;
步驟4:將步驟3得到的混合料用雙螺桿造粒機進行造粒，加工溫度為 150。C 160。C;
步驟5:將步驟4得到的塑木粒料，按照所要求的型材擠出，用雙螺桿
擠出機擠成塑木地板基材，擠出溫度為15(TC 160'C，邊擠出邊水冷冷卻 定型，同時對擠出的型材進行牽引切割即得。
本實施例制得的塑木材料的性能彎曲彈性模量/GPa: 2.5;彎曲斷裂 強度/MPa: 42.5;斷裂延伸率/%: 3.5;彎曲強度/MPa: 28.5;沖擊強度 /KJ'm'2: 34.6;螺釘拔出力/kg: 192;吸水率(24h) /%: 0.71。
以上彎曲彈性模量、彎曲斷裂強度、斷裂延伸率的參考標準為
ASRMD7卯-92，彎曲強度、沖擊強度、吸水率(24h)的參考標準 GB/T17657-1999，螺釘拔出力的參考標準為FT1，均在所要求的數值范圍 之內。
綜上所述，本發(fā)明的復合材料及其制造方法，具有木質制品的外觀和 塑木材料的加工特性，適用于園林景觀、圍欄、地板、休閑椅、廢物箱等， 也可用于高速公路中間的隔離板，有利于森林保護，解決了種糧區(qū)秸稈焚 燒對大氣的污染和廢舊塑料污染環(huán)境等問題，生產成本低。
權利要求
1、一種植物秸稈增強聚烯烴復合材料，由植物秸稈、回收的聚烯烴塑料、加工助劑組成，按照重量百分比，植物秸稈為50％～70％，回收的聚烯烴塑料為30％～50％，植物秸稈和回收的聚烯烴塑料合計為100％，加工助劑為植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的2％～5％。
2、 根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于所述的植物秸稈選 用麥秸稈、菜籽桿或麥秸稈和菜籽桿的混合物。
3、 根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于所述的回收的聚烯 烴塑料選用回收的廢舊聚氯乙烯、廢舊聚乙烯，或廢舊聚氯乙烯和廢舊聚 乙烯的混合物。
4、 根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于所述的加工助劑由 偶聯(lián)劑、相容劑、潤滑劑的任意兩種或三種混合組成，按照2~3: 1~2: 1 的重量百分比稱量配制。
5、 根據權利要求4所述的復合材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑選用 鄰苯二甲酸酐。
6、 根據權利要求4所述的復合材料，其特征在于所述的相容劑選用聚乙烴蠟。
7、 根據權利要求4所述的復合材料，其特征在于所述的潤滑劑選用硬脂酸。
8、 一種權利要求1所述復合材料的制備方法，其特征在于按照以下步驟實施，步驟l:將植物秸稈粉碎至20目粉末，然后烘干備用；將回收聚烯烴 塑料進行分揀，然后破碎、清洗、烘干備用，各原料含水率小于5%;步驟2:按照重量百分比稱量植物秸稈粒料為50%~70%，聚烯烴塑料 為30%~50%，合計重量百分比為100%，另外再稱量要添加的加工助劑為 植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的2%~5%;步驟3:將步驟2稱量的加工助劑偶聯(lián)劑鄰苯二甲酸酐、相容劑聚乙烴 蠟、潤滑劑硬脂酸與稱量的植物秸稈粉預混20分鐘，然后加入步驟2稱量 回收聚烯烴塑料粒料繼續(xù)混合30分鐘，溫度保持在3(TC 50'C;步驟4:將步驟3得到的混合料進行造粒，加工溫度為12(TC 16(TC;步驟5:將步驟4得到的塑木粒料，按照所要求的型材擠出，擠出溫度 為140'C 18(TC，邊擠出邊冷卻定型，同時對擠出的型材進行牽引切割， 即得。
9、根據權利要求8所述的復合材料制備方法，其特征在于所述的加 工助劑由偶聯(lián)劑、相容劑、潤滑劑的任意兩種或三種混合組成，按照2 3:1~2: l的重量百分比稱量配制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種植物秸稈增強聚烯烴復合材料及其制備方法，該復合材料是由天然植物秸稈、聚烯烴塑料和加工助劑組成，其中植物秸稈為50％～70％，聚烯烴塑料為30％～50％，合計為100％，加工助劑為植物秸稈和回收的聚烯烴塑料總重量的2％～5％。植物秸稈選用麥秸稈或菜籽桿或二者的混合物；聚烯烴塑料選用回收的廢舊聚氯乙烯或聚乙烯，或二者的混合物；加工助劑包括偶聯(lián)劑、相容劑、潤滑劑的任意兩種或三種的混合。本發(fā)明的制備方法在于，植物秸稈經粉碎烘干后與加工助劑混合，然后再與聚烯烴粒料共混、造粒，再擠出、冷卻定型、牽引切割成一定規(guī)格的塑木材料。本發(fā)明制備的復合材料具備木質制品的外觀和塑木材料的加工特性，適用范圍廣。
文檔編號C08L97/02GK101168622SQ200710019100
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權日2007年11月19日
發(fā)明者娟 呂, 呂仁惠, 王秀春, 趙麥群 申請人:西安理工大學