專利名稱：一種麥秸稈/塑料膜復(fù)合材料的制備工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是以麥秸桿纖維增強(qiáng)塑料膜(以聚丙烯為例)的復(fù)合材料，采用復(fù)合處理法對(duì)麥秸桿纖維進(jìn)行表面處理，提高麥秸桿纖維與塑料基體的界面結(jié)合力，再通過熔融共混、模壓成型等工藝制造麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
塑料膜廣泛用于農(nóng)業(yè)、包裝材料、家庭日用品等方面，然而，塑料膜的大量使用造成了嚴(yán)重的“白色污染”，目前廢棄塑料膜沒有較好的回收再利用方法；我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物副產(chǎn)品的秸桿大量被廢棄，利用率較低，因此塑料膜和秸桿的利用對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源再生循環(huán)利用具有重要現(xiàn)實(shí)意義。但在人造板制造中，無法解決麥秸桿不易黏結(jié)的缺點(diǎn)，這是由于麥秸桿表面有一層致密、光滑的疏水性角質(zhì)蠟狀膜，阻礙了基體浸潤到麥秸桿纖維 內(nèi)部，使麥秸桿纖維與基體的相容性差，結(jié)合力低，而傳統(tǒng)的單一表面處理不能達(dá)到良好的改性效果。因此采用復(fù)合處理法對(duì)麥秸纖維進(jìn)行改性，并改進(jìn)復(fù)合材料配方和制備工藝以提高麥秸桿/聚丙烯膜復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐磨性能，擴(kuò)大復(fù)合材料的用途。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種對(duì)麥秸纖維進(jìn)行表面處理方法以提高纖維與基體的相容性，采用熔融共混的方法促進(jìn)纖維在基體中的均勻分散，改進(jìn)復(fù)合材料配方以提高麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐磨性能，為塑料膜和麥秸桿的回收再利用提供新途徑。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料，主要成分包括麥秸桿、塑料膜(以聚丙烯膜為例)、偶聯(lián)劑、脫模劑，其組分為質(zhì)量比):麥秸桿20% 65%、偶聯(lián)劑I 5%、塑料膜40% 80%，脫模劑I % 5%;麥秸桿要求未霉變腐爛，用高速粉碎機(jī)將其粉碎至40目 100目，干燥到含水率為3 5% ;聚丙烯為薄膜；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，脫模劑為硬脂酸鋅。麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料的制造工藝為了提高麥秸桿纖維和塑料基體的相容性，本發(fā)明采用物理、化學(xué)法加偶聯(lián)劑復(fù)合處理方法對(duì)麥秸纖維表面進(jìn)行處理，即先用NaOH、乙酸溶液浸泡、水熱處理、蒸汽爆破和微波處理等分別預(yù)處理麥秸纖維表面，再用偶聯(lián)劑進(jìn)行處理。物理或化學(xué)方法能減少纖維表面羥基數(shù)目，偶聯(lián)劑處理能使纖維與基體之間建立物理和化學(xué)鍵交聯(lián)，從而提高纖維與基體的相容性。將所得的麥秸桿和塑料膜在混煉機(jī)中混煉促進(jìn)纖維在基體中的均勻分散，混煉溫度160 180°C，時(shí)間4 8min，混合均勻后放入平板硫化機(jī)中模壓成型，熱壓溫度170 185°C，壓力為6 I5MPa,時(shí)間為10 Ιδπ η。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在原料選擇方面，目前纖維增強(qiáng)原料樹脂基復(fù)合材料的研究較多，而針對(duì)包裝塑料與農(nóng)作物廢棄物制備復(fù)合材料的產(chǎn)品較少。在人造板制造中，無法很好解決麥稻桿不易黏結(jié)的缺點(diǎn)，生產(chǎn)中對(duì)植物纖維不表面處理或只進(jìn)行單一表面處理，纖維與基體的相容性差、結(jié)合力低。本發(fā)明可以很好的解決廢塑料膜的污染和秸桿的有效利用問題，并通過復(fù)合處理方法和混煉工藝，有效提高麥秸桿纖維和塑料基體的相容性，充分發(fā)揮麥秸桿纖維在基體中的增強(qiáng)作用。用麥秸桿和塑料膜為原料制造技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上實(shí)用合算，市場性價(jià)比高的復(fù)合材料，節(jié)約耕地，在環(huán)境保護(hù)和資源再生循環(huán)利用方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料測試表明麥秸桿經(jīng)復(fù)合處理后，表面變粗糙，纖維束增力口，秸桿纖維和塑料基體的界面黏合性得到改善。與單純使用偶聯(lián)劑處理的麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料相比，經(jīng)復(fù)合處理的復(fù)合材料力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彈性模量)和抗吸濕吸水性能均得到明顯提高；在耐磨性試驗(yàn)中，摩擦磨損性能優(yōu)于單純使用偶聯(lián)劑處理 麥稻桿制備的復(fù)合材料。


圖I是本發(fā)明的制備工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液將麥秸桿粉浸泡48h，再漂洗至pH試紙測試呈中性，烘干；將KH550硅烷偶聯(lián)劑和乙醇按照體積比I : 5配成溶液，將第一步預(yù)處理的麥秸桿粉放入高速混合攪拌機(jī)，一邊攪拌一邊噴入偶聯(lián)劑溶液，至偶聯(lián)劑溶液將麥秸桿粉充分均勻浸潤后取出，105°C干燥。將復(fù)合處理后的麥秸桿和聚丙烯膜在混煉機(jī)中混煉促進(jìn)纖維在基體中的均勻分散，混煉前棍溫度175°C,后棍溫度165°C,時(shí)間5 7min,混合均勻后放入平板硫化機(jī)中模壓成型，熱壓溫度180°C，壓力為12. 5MPa，時(shí)間為12min。實(shí)施例2，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的乙酸溶液將麥秸桿粉浸泡48h，再漂洗至pH試紙測試呈中性，烘干；將KH550硅烷偶聯(lián)劑和乙醇按照體積比I : 5配成溶液，將第一步預(yù)處理的麥秸桿粉放入高速混合攪拌機(jī)，一邊攪拌一邊噴入偶聯(lián)劑溶液，至偶聯(lián)劑溶液將麥秸桿粉充分均勻浸潤后取出，105°C干燥。將復(fù)合處理后的麥秸桿和聚丙烯膜在混煉機(jī)中混煉促進(jìn)纖維在基體中的均勻分散，混煉前棍溫度175°C,后棍溫度165°C,時(shí)間5 7min,混合均勻后放入平板硫化機(jī)中模壓成型，熱壓溫度180°C，壓力為12. 5MPa，時(shí)間為12min。實(shí)施例3，將麥秸桿粉置于去離子水的恒溫鍋內(nèi)蒸煮，溫度90°C，時(shí)間2h，取出晾干，105°C烘干；將KH550硅烷偶聯(lián)劑和乙醇按照體積比I : 5配成溶液，將第一步預(yù)處理的麥秸桿粉放入高速混合攪拌機(jī)，一邊攪拌一邊噴入偶聯(lián)劑溶液，至偶聯(lián)劑溶液將麥秸桿粉充分均勻浸潤后取出，105°C干燥。將復(fù)合處理后的麥秸桿和聚丙烯膜在混煉機(jī)中混煉促進(jìn)纖維在基體中的均勻分散，混煉前輥溫度175°C，后輥溫度165°C，時(shí)間5 7min，混合均勻后放入平板硫化機(jī)中模壓成型，熱壓溫度180°C，壓力為12. 5MPa，時(shí)間為12min。實(shí)施例4，將麥秸桿截成10 50mm截段，置于汽爆罐中，汽爆壓力為O. 6MPa，維壓20min，105°C烘干，高速粉碎機(jī)粉碎至80目；將KH550硅烷偶聯(lián)劑和乙醇按照體積比I 5配成溶液，將第一步預(yù)處理的麥秸桿粉放入高速混合攪拌機(jī)，一邊攪拌一邊噴入偶聯(lián)劑溶液，至偶聯(lián)劑溶液將麥秸桿粉充分均勻浸潤后取出，105°C干燥。將復(fù)合處理后的麥秸桿和聚丙烯膜在混煉機(jī)中混煉促進(jìn)纖維在基體中的均勻分散，混煉前輥溫度175°C，后輥溫度165°C，時(shí)間5 7min，混合均勻后放入平板硫化機(jī)中模壓成型，熱壓溫度180°C，壓力為12. 5MPa，時(shí)間為 12min。實(shí)施例5，將麥秸桿粉用去離子水浸泡12h，放入微波爐內(nèi)，中火處理5次，2min/次。取出干燥；將KH550硅烷偶聯(lián)劑和乙醇按照體積比I : 5配成溶液，將第一步預(yù)處理的麥秸桿粉放入高速混合攪拌機(jī)，一邊攪拌一邊噴入偶聯(lián)劑溶液，至偶聯(lián)劑溶液將麥秸桿粉充分均勻浸潤后取出，105°C干燥。將復(fù)合處理后的麥秸桿和聚丙烯膜在混煉機(jī)中混煉促進(jìn)纖維在基體中的均勻分散，混煉前輥 溫度175°C，后輥溫度165°C，時(shí)間5 7min，混合均勻后放入平板硫化機(jī)中模壓成型，熱壓溫度180°C，壓力為12. 5MPa，時(shí)間為12min。以上已以較佳實(shí)施公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料的制備工藝方法，其特征在于采用復(fù)合處理法(先物理或化學(xué)方法處理麥秸桿，再復(fù)合偶聯(lián)劑法)對(duì)麥秸桿纖維進(jìn)行表面處理，提高麥秸桿纖維與塑料基體的界面結(jié)合力，再通過熔融共混、模壓成型等工藝制造麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料，特征組分為麥秸桿、塑料膜、偶聯(lián)劑、脫模劑，其組分為質(zhì)量比(％):麥秸桿20% 65%、偶聯(lián)劑I 5%、塑料膜40% 80%，脫模劑1% 5%;麥秸桿40目 100目，干燥到含水率為3 5% ;塑料為厚度< Imm的薄膜；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，脫模劑為硬脂酸鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料，其特征在于采用復(fù)合處理法(先分別用NaOH、乙酸溶液浸泡、水熱處理、蒸汽爆破和微波處理等方法對(duì)麥秸纖維表面進(jìn)行預(yù)處理，通過物理或化學(xué)反應(yīng)減少纖維表面羥基數(shù)目；再復(fù)合偶聯(lián)劑法，在纖維與基體之間建立物理和化學(xué)鍵交聯(lián)，從而提高纖維與基體的相容性)對(duì)麥秸桿纖維進(jìn)行表面處理，提高麥秸桿纖維與塑料基體的界面結(jié)合力。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料，其特征在于采用塑料薄膜制備復(fù)合材料，為廢棄塑料膜回收再利用提供新途徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的麥秸桿/塑料膜復(fù)合材料，其特征在于將復(fù)合處理后得到的麥秸桿和塑料膜在混煉機(jī)中混煉促進(jìn)纖維在基體中的均勻分散，混煉溫度160 180°C，時(shí)間4 8min,混合均勻后放入平板硫化機(jī)中模壓成型,熱壓溫度170 185°C,壓力為6 15MPa，時(shí)間為 10 15min。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種麥秸稈/塑料膜復(fù)合材料的制備工藝方法，它是以麥秸稈纖維增強(qiáng)塑料膜的復(fù)合材料，采用復(fù)合處理法(先物理或化學(xué)方法處理麥秸稈，再復(fù)合偶聯(lián)劑法)對(duì)麥秸稈纖維進(jìn)行表面處理，提高麥秸稈纖維與塑料基體的界面結(jié)合力，再通過熔融共混、模壓成型等工藝制造麥秸稈/塑料膜復(fù)合材料。優(yōu)點(diǎn)與單純使用偶聯(lián)劑處理的麥秸稈/塑料膜復(fù)合材料相比，經(jīng)復(fù)合處理的復(fù)合材料力學(xué)性能和抗吸濕吸水性能均得到明顯提高；摩擦磨損性能優(yōu)于單純使用偶聯(lián)劑處理麥秸稈制備的復(fù)合材料。針對(duì)包裝塑料膜與農(nóng)作物廢棄物制備復(fù)合材料，在環(huán)境保護(hù)和資源再生循環(huán)利用方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)C08K5/098GK102863693SQ20121038847
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者何春霞, 于旻 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)