專利名稱：一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及天然植物纖維復合材料與塑木復合材料技術領域，具體是指一 種熱帶水果一一椰子的外衣經粉碎和改性后與熱塑性塑料復合形成一種椰衣 與熱塑性塑料(椰塑復合材料)的制備方法。
背景技術：
椰衣，是指椰樹的果實一椰子的中果皮，即椰子的外果皮與內果皮(椰子 殼)之間的質地松軟纖維狀材料，它包覆著整個椰子殼，占整個椰子體積的
50 60%，由硬質纖維和薄壁細胞組成，棕褐色富有彈性，其成分主要是纖維 素、半纖維素、木質素和膠質。椰子在我國海南、廣東雷州半島、廣西北海、 云南西雙版納和河口都有種植，但大規(guī)模商業(yè)化的種植主要集中在海南省。
椰子全身都是寶，椰子殼主要是加工成活性炭，椰子肉除食用外還可以做 椰子油，椰子水可以做飲料，而椰衣除少量加工成椰子纖維用于生產床墊外， 便成為廢棄物，目前還沒有得到充分的利用。
海南，是我國最大的有許多美麗海濱景點的旅游寶島，旅游景點很多，景 點設施如涼亭、桅、更衣室用到很多木材，而我國森林資源貧乏，木材緊缺， 加上海南雨水多，木材受潮易霉爛腐敗和生蟲。木塑復合材料正具有防水、防 潮、防蛀等功效。在海南，用椰衣與熱塑性塑料復合生產各種板材和型材來替 代木材有獨特的好處。椰衣是一種天然纖維，而塑料是一種高分子聚合物，兩 者很難相容，而且椰衣粉碎后與普通木粉性質也不盡相同，要很好地復合還有 許多技術難題
發(fā)明內容
' 為了解決上述椰衣與熱塑性塑料復合過程中的技術問題，本發(fā)明的目的就 是提供一種利用椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法。該方法以椰衣和熱塑 性塑料樹脂(如PVC、 PP、 PE等)為原料，解決了椰衣纖維與熱塑性塑料的 相容性問題，生產得到的復合材料完全可以替代現有的木材以用于制造旅游景 點的設施。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現， 一種椰衣與熱塑性塑料復合材料 的制備方法，包括如下步驟和工藝條件
第一步，將椰衣粉碎成30 120目的椰衣粉后，干燥至含水量^3%，得到 干燥的椰衣粉；同時將熱塑性塑料樹脂和相容劑分別干燥；
第二步，在80 11(TC溫度下，向混合機中干燥的椰衣粉邊混合邊噴灑偶 聯劑溶液，混合時間為5 20分鐘；制得改性椰衣粉；所述偶聯劑溶液的用量 為椰衣粉重量的1 2%，所述偶聯劑溶液是按照偶聯劑無水乙醇=1 : 2 4 的重量比進行稀釋配制而成的；
第三步，按重量份數計，將30 70份改性椰衣粉與30 70份熱塑性塑料 樹脂，0 10份相容劑，2 8份潤滑劑，4 10份穩(wěn)定劑，0 1.0份抗氧化劑， 0 10份填料，0 20份阻燃劑，混合均勻，制得椰塑混合物料；
第四步，將上述椰塑混合物料加入擠出機中擠出，得到椰衣與熱塑性塑料 復合材料即椰塑復合材料。這種材料可以是粒狀的半成品(粒料)，也可以直 接擠出成板材或型材；還可以用粒料在注塑機上注塑成品。
為了更好地實現本發(fā)明，第一步中，所述椰衣粉的干燥溫度為S0 9(TC， 干燥時間為6 10小時；所述熱塑性塑料樹脂和相容劑分別在70 10(TC下干 燥1 3小時。所述熱塑性塑料樹脂包括聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、高 密度聚乙烯(HDPE)或低密度聚乙烯(LDPE)中的一種或一種以上混合物； 所述相容劑包括馬來酸酐接枝聚丙烯，馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝高 密度聚乙烯或EAA (乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物)中的一種或一種以上混合 物。
第二歩中，所述偶聯劑包括硅烷偶聯劑KH-550、硅烷偶聯劑KH-560、鈦 酸酯偶聯劑NDZ-311、鈦酸酯偶聯劑NDZ-101或鋁鋯酸酯偶聯劑等。
第三步中，所述潤滑劑包括聚乙烯蠟(PE蠟)、EBS (乙撐雙硬脂酰胺)、 HST (硬脂酸)、復合潤滑劑CaST (硬脂酸鈣)或復合潤滑劑ZnST (硬脂酸 鋅)中的一種或一種以上混合物；所述穩(wěn)定劑為稀土穩(wěn)定劑；所述抗氧化劑為 抗氧化劑168和抗氧化劑1010;所述填料包括碳酸鈣(CaC03)或滑石粉； 所述阻燃劑包括三氧化二銻或十溴二苯醚。
第四步中，所述椰塑混合物料通過同向平行雙螺桿擠出機造?；蛑苯油ㄟ^ 錐形雙螺桿擠出機擠出成板、型材，所述同向平行雙螺桿的加熱溫度為120 18(TC，轉速為60 100rpm;所述錐形雙螺桿擠出機的加熱溫度為120 180°C， 轉速為60 100rpm。
本發(fā)明與現有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果
1、 本發(fā)明很好的解決了椰衣纖維與熱塑性塑料的相容性及原料表面處理 技術等問題，實現了椰子果實的綜合利用，可代替資源短缺的木材使用，也增 加了椰樹果實的附加值，解決了椰衣廢棄物的利用問題。
2、 本發(fā)明制備的復合材料兼有木材和塑料的優(yōu)點而克服了缺點，不僅可 以有美觀的外形，而且可防腐、防潮、防蟲蛀、防火。它尺寸穩(wěn)定性高，不翹 曲，不開裂，具有很好的加工性能，還可以循環(huán)回收利用，是極好的環(huán)保材料。
3、 本發(fā)明制備的復合材料可以就地銷售，可供旅游景點制作各種景觀設
施，如庭院、涼棚、更衣室、凳椅、衣架等等。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。 實施例一
第一步，采用HT—300型德式木粉機，將椰衣粉碎成30 60目的椰衣粉 后，在9(TC熱風下干燥8小時，使其含水量9%，得到干燥的椰衣粉。同時 分別將熱塑性樹脂HDPE和相容劑馬來酸酐接枝聚乙烯在7(TC下干燥3小時。
第二步，干燥的椰衣粉在高溫混合機中與偶聯劑溶液(硅垸偶聯劑KH-550 :無水乙醇=1 : 2的重量比進行稀釋配制而成)混合，邊混合邊噴灑己用無水 乙醇稀釋的硅垸偶聯劑KH-550,偶聯劑溶液用量為椰衣粉重量的2%，溫度 IO(TC，混合時間為20分鐘，使偶聯劑均勻包覆椰衣粉，得到改性椰衣粉，提 高它與塑料樹脂的相容性。
第三步，以重量份數計，將30份改性的椰衣粉與70份HDPE， 5份馬來 酸酐接枝聚乙烯，5份硬脂酸，2份PE蠟，0.1份抗氧化劑1010， 0.05份抗氧 化劑168混合5分鐘，制得椰塑混合物料。
第四步，將上述混合物料加入同向平行雙螺桿擠出機擠出，螺桿加熱溫度 為120 18(TC，轉速為60 100rpm，利用橫面切刀切斷，便成為該復合材料 的半成品一粒料。將這些粒料用錐形雙螺旋擠出便可生產各種規(guī)格的板材、型 材，或者用注塑機生產各種注塑制品。
本實施例制備的復合材料測試性能如下粒伸強度12.15MPa，拉伸模量 為480.5MPa，彎曲強度為17.3MPa，彎曲模量為684.8MPa，懸臂梁缺口沖擊 強度為6.02KJ/m2，斷裂伸長率為9.3%。
實施例二
第一步，采用HT—300型德式木粉機，將椰衣粉碎成80目的椰衣粉后， 在9(TC熱風下干燥10小時，使其含水量3%，得到干燥的椰衣粉。同時將熱 塑性樹脂PVC在IO(TC下干燥1小時。
第二步，把干燥的椰衣粉在高溫混合機中與偶聯劑溶液(鈦酸酯偶聯劑 NDZ311 :無水乙醇=1 : 4的重量比進行稀釋配制而成)混合，邊混合邊噴灑 已用無水乙醇稀釋的鈦酸酯偶聯劑NDZ311，偶聯劑溶液用量為椰衣粉重量的 1%，溫度10(TC，混合時間為15分鐘，使偶聯劑均勻包覆椰衣粉，得到改性 椰衣粉。
第三步，以重量份數計，將35份改性的椰衣粉與65份PVC， IO份碳酸 鈣，5份硬脂酸，2份PE蠟，4份稀土穩(wěn)定劑，0.1份抗氧化劑1010， 0.05份 抗氧化劑168混合8分鐘，制得椰塑混合物料。
第四步，將上述制備好的混合物料直接用錐形雙螺桿擠出生產140x25實 芯和140x30空芯兩種規(guī)格的型材。螺桿擠出機機筒平均溫度為155°C，模頭 平均溫度為160°C。
本實施例制備的復合材料測試性能如下拉伸強度ll.lOMPa，拉伸模量 為460.5MPa，彎曲強度為19.5MPa，彎曲模量為704.8MPa，懸臂梁缺口沖擊 強度為6.02KJ/m2。擠出的板材表面光滑，斷面密實均勻。
實施例三
第一步，采用HT—700型德式木粉機，將椰衣粉碎成80目的椰衣粉后， 在9(TC熱風下干燥6小時，使其含水量^%，得到干燥的椰衣粉。同時將熱 塑性樹脂PVC在8(TC下干燥2小時。
第二步，把干燥的椰衣粉在高溫混合機中與偶聯劑溶液(鋁鋯酸酯偶聯劑 :無水乙醇=1 : 3的重量比進行稀釋配制而成)混合，邊混合邊噴灑已用無水 乙醇稀釋的鋁鋯酸酯偶聯劑，偶聯劑溶液用量為椰衣粉重量的1.5%，溫度 IO(TC，混合時間為15分鐘，使偶聯劑均勻包覆椰衣粉，得到改性椰衣粉。第三步，以重量份數計，將50份改性的椰衣粉與50份PVC， IO份碳酸 鈣，5份硬脂酸，2份PE蠟，6份稀土穩(wěn)定劑，混合8分鐘，制得椰塑混合物 料。
第四步，將上述制備好的混合物料直接用錐形雙螺桿擠出生產140x25實 芯和140x30空芯兩種規(guī)格的型材。螺桿擠出機機筒平均溫度為155°C，模頭 平均溫度為160°C。
本實施例制備的復合材料測試性能如下擠出的板材表面光滑，斷面密實
均勻。再經表面壓花成為合格的室外地板材料。 實施例四
第一步，采用HT—700型德式木粉機，將椰衣粉碎成80目的椰衣粉后， 在8(TC熱風下干燥10小時，使其含水量3%，得到干燥的椰衣粉。同時分別 將熱塑性樹脂HDPE、 LDPE、 PP和相容劑KT-1、相容劑EAA在70。C下干燥 1.5小時。
第二歩，把干燥的椰衣粉在高溫混合機中與偶聯劑溶液(鈦酸酯偶聯劑 NDZ-101 :無水乙醇=1 : 2的重量比進行稀釋配制而成)混合，邊混合邊噴灑 已用無水乙醇稀釋的鈦酸酯偶聯劑NDZ-lOl，偶聯劑溶液用量為椰衣粉重量 的2%，溫度8(TC，混合時間為20分鐘，使偶聯劑均勻包覆椰衣粉，得到改 性椰衣粉。
第三步，以重量份數計，將30份改性的椰衣粉與30份HDPE， 10份LDPE， 30份PP， IO份碳酸鈣，5份硬脂酸，2份PE蠟，2份EBS， 4份相容劑馬來 酸酐接枝PP KT-1， 4份相容劑EAA (乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物)混合8 分鐘，制得椰塑混合物料。
第四步，將上述混合物料加入同向平行雙螺桿擠出機擠出，螺桿加熱溫度 為120 18(TC，轉速為60 100rpm，利用橫面切刀切斷，便成為該復合材料 的半成品一粒料。將這些粒料用注塑機注出產品，也可以用錐形雙螺旋擠出便 可生產各種規(guī)格的板材、型材，或者用注塑機生產各種注塑制品。
本實施例制備的復合材料測試性能如下粒伸強度15.15MPa，拉伸模量 為485.8MPa，彎曲強度為19.2MPa，彎曲模量為714.8MPa，懸臂梁缺口沖擊 強度為4. 05KJ/m2。
實施例五
第一步，采用HT—300型德式木粉機，將椰衣粉碎成30 60目的椰衣粉 后，在9(TC熱風下干燥8小時，使其含水量￡3%。同時分別將熱塑性樹脂HDPE、 聚丙烯(PP)和相容劑馬來酸酐接枝高密度聚乙烯在7(TC下干燥3小時。
第二步，干燥的椰衣粉在高溫混合機中與偶聯劑溶液(硅垸偶聯劑KH-550 :無水乙醇=1 : 2的重量比進行稀釋配制而成)混合，邊混合邊噴灑已用無水 乙醇稀釋的硅垸偶聯劑KH-550，偶聯劑溶液用量為椰衣粉重量的2%，溫度 IO(TC，混合時間為20分鐘，使偶聯劑均勻包覆椰衣粉。得到改性椰衣粉，提 高它與塑料樹脂的相容性。
第三步，以重量份數計，將70份改性的椰衣粉與20份HDPE， 10份PP， 10份馬來酸酐接枝高密度聚乙烯，5份硬脂酸，3份PE蠟，0.8份抗氧化劑 1010， 0.2份抗氧化劑168， 20份阻燃劑三氧化二銻混合10分鐘，制得椰塑混 合物料。
第四步，將上述混合物料加入同向平行雙螺桿擠出機擠出，螺桿加熱溫度 為120 18(TC，轉速為60 100rpm，利用橫面切刀切斷，便成為該復合材料 的半成品一粒料。將這些粒料用錐形雙螺旋擠出便可生產各種規(guī)格的板材、型 材，或者用注塑機生產各種注塑制品。
本實施例制備的復合材料測試性能如下粒伸強度9.6MPa，拉伸模量為 352.5MPa，彎曲強度為15.0MPa，彎曲模量為523MPa，懸臂梁缺口沖擊強度 為4.2KJ/m2。
實施六
第一步，采用HT—700型德式木粉機，將椰衣粉碎成80目的椰衣粉后， 在9(TC熱風下干燥10小時，使其含水量^%，得到干燥的椰衣粉。同時將熱 塑性樹脂PVC在7(TC下干燥2小時。
第二步，把干燥的椰衣粉在高溫混合機中與偶聯劑溶液(鈦酸酯偶聯劑 NDZ-101 :無水乙醇=1 : 3的重量比進行稀釋配制而成)混合，邊混合邊噴灑 已用無水乙醇稀釋的鈦酸酯偶聯劑NDZ-lOl，偶聯劑溶液用量為椰衣粉重量 的2%，溫度11(TC，混合時間為15分鐘，使偶聯劑均勻包覆椰衣粉，得到改 性椰衣粉。
第三步，以重量份數計，將50份改性的椰衣粉與50份PVC， 8份滑石粉，2份EBS (乙撐雙硬脂酰胺)，IO份稀土穩(wěn)定劑，IO份阻燃劑十溴二苯醚混合 8分鐘，制得椰塑混合物料。
第四步，將上述制備好的混合物料直接用錐形雙螺桿擠出生產140x25實 芯和140x30空芯兩種規(guī)格的型材。螺桿擠出機機筒平均溫度為155°C，模頭 平均溫度為160°C。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實 施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件第一步，將椰衣粉碎成30～120目的椰衣粉后，干燥至含水量≤3％，得到干燥的椰衣粉；同時將熱塑性塑料樹脂和相容劑分別干燥；第二步，在80～110℃溫度下，向混合機中干燥的椰衣粉邊混合邊噴灑偶聯劑溶液，混合時間為5～20分鐘；制得改性椰衣粉；所述偶聯劑溶液的用量為椰衣粉重量的1～2％，所述偶聯劑溶液是按照偶聯劑∶無水乙醇＝1∶2～4的重量比進行稀釋配制而成的；第三步，按重量份數計，將30～70份改性椰衣粉與30～70份熱塑性塑料樹脂，0～10份相容劑，2～8份潤滑劑，4～10份穩(wěn)定劑，0～1.0份抗氧化劑，0～10份填料，0～20份阻燃劑，混合均勻，制得椰塑混合物料；第四步，將上述椰塑混合物料加入擠出機中擠出，得到椰衣與熱塑性塑料復合材料即椰塑復合材料。
2、 根據權利要求1所述的一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法，其 特征在于第一步中，所述椰衣粉的干燥溫度為80 9(TC，干燥時間為6 10 小時。
3、 根據權利要求1所述的一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法，其 特征在于:第一步中，所述熱塑性塑料樹脂和相容劑分別在70 100。C下干燥1 3小時。
4、 根據權利要求1所述的一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法，其 特征在于第一步中，所述熱塑性塑料樹脂包括聚氯乙烯、聚丙烯、高密度聚 乙烯或低密度聚乙烯中的一種或一種以上混合物；所述相容劑包括馬來酸酐接 枝聚丙烯，馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝高密度聚乙烯或乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物中的一種或一種以上混合物。
5、 根據權利要求1所述的一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法，其 特征在于第二步中，所述偶聯劑包括硅垸偶聯劑KH-550、硅烷偶聯劑KH-560、 鈦酸酯偶聯劑NDZ-311、鈦酸酯偶聯劑NDZ-lOl或鋁鋯酸酯偶聯劑。
6、 根據權利要求1所述的一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法，其 特征在于第三步中，所述潤滑劑包括聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸鈣或硬脂酸鋅中的一種或一種以上混合物；所述穩(wěn)定劑為稀土穩(wěn)定劑； 所述抗氧化劑為抗氧化劑168和抗氧化劑1010;所述填料包括碳酸鈣或滑石粉; 所述阻燃劑包括三氧化二銻或十溴二苯醚。
7、根據權利要求1所述的一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法，其 特征在于第四步中，所述椰塑混合物料通過同向平行雙螺桿擠出機造?；蛑苯油ㄟ^錐形雙螺桿擠出機擠出成板、型材，所述同向平行雙螺桿的加熱溫度為120 180°C，轉速為60 100rpm;所述錐形雙螺桿擠出機的加熱溫度為120 1S0。C，轉速為60 100rpm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種椰衣與熱塑性塑料復合材料的制備方法，該法將椰衣粉碎成30～120目的椰衣粉后，干燥至含水量≤3％；在80～110℃溫度下向椰衣粉噴灑偶聯劑溶液，制得改性椰衣粉；將改性椰衣粉與熱塑性塑料樹脂、相容劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、填料、阻燃劑等混合均勻，制得椰塑混合物料；將上述混合物料加入擠出機中擠出，即得椰塑復合材料。本發(fā)明解決了椰衣纖維與熱塑性塑料的相容性及原料表面處理技術等問題，實現了椰子果實的綜合利用，可代替資源短缺的木材使用，也增加了椰樹果實的附加值，解決了椰衣廢棄物的利用問題。本發(fā)明制備的復合材料兼有木材和塑料的優(yōu)點，不僅可以有美觀的外形，而且可防腐、防潮、防蟲蛀、防火。
文檔編號C08L97/00GK101186755SQ20071003152
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權日2007年11月20日
發(fā)明者蔣迪清, 馬鐵軍 申請人:廣州華工百川科技股份有限公司