本發(fā)明涉及膠黏劑領(lǐng)域，尤其是一種膠黏劑、其制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活水平的提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的植物纖維廢棄物種類繁多、數(shù)量巨大，而且隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和農(nóng)民生產(chǎn)水平的提高，廢棄物越來越多?，F(xiàn)今這些廢棄物大多進(jìn)行直接焚燒處理，這種處理方法嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶，對(duì)改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。
廢棄植物纖維綜合利用技術(shù)，將是21世紀(jì)各個(gè)國家重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)之一。廢棄植物纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料是新型環(huán)保材料，它對(duì)保護(hù)環(huán)境和森林資源的合理利用將起到非常積極的作用。這種材料成本低，可回收重復(fù)利用，正在逐步替代木材、塑料、鋼鐵，可減少能源消耗，達(dá)到節(jié)能的效果。
但是，由于廢棄植物纖維主要是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素以及其他少量成分組成的天然材料，而纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的主要成分中含有大量的極性羥基和酚羥基官能團(tuán)，因此有很強(qiáng)的化學(xué)極性。而采用的塑料主要為pp、pe等非極性材料。因此在木塑復(fù)合材料復(fù)合過程中，需要解決極性木質(zhì)材料和非極性塑料的相容性；目前，主要是在生產(chǎn)過程中采用酚醛樹脂或脲醛樹脂膠黏劑，該類型膠黏劑中使用甲醛物質(zhì)，無法達(dá)到環(huán)保的要求，同時(shí)該類型膠黏劑無法起到偶聯(lián)劑的效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種膠黏劑，該膠黏劑不含有甲醛、增塑劑等對(duì)環(huán)境有害物質(zhì)，而且該膠黏劑是通過氫鍵作用將植物纖維粘結(jié)在一起，同時(shí)該膠黏劑在復(fù)合材料內(nèi)能夠起到偶聯(lián)劑功效。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種膠黏劑，包含以下重量份的組分：乙烯-醋酸乙烯共聚物40～60份、增粘樹脂30～40份、高分子偶聯(lián)劑10～20份、抗氧劑0.3～0.6份。
優(yōu)選地，所述增粘樹脂為松香樹脂、氫化松香樹脂和萜烯樹脂中的至少一種。
優(yōu)選地，所述高分子偶聯(lián)劑為聚乙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝馬來酸酐、poe接枝馬來酸酐、eva接枝馬來酸酐樹脂中的至少一種。
優(yōu)選地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的質(zhì)量百分含量為26％～30％。
優(yōu)選地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物在190℃的熔融指數(shù)為20～60g/10min，上述共聚物的熔融指數(shù)，有利于熱熔膠的在植物纖維上噴灑均勻性。
優(yōu)選地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的密度為0.92～0.96g/cm3。
本發(fā)明還提供一種上述膠黏劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將各組分加入到反應(yīng)釜內(nèi)，邊攪拌邊升溫至140℃～190℃，得到均勻物料；
(2)將步驟(1)所得均勻物料進(jìn)行擠出成型，即得所述膠黏劑。
優(yōu)選地，所述步驟(1)中，攪拌的速度為20～30r/min，攪拌的時(shí)間為30～60min。上述攪拌速度和攪拌時(shí)間，能使物料混合更加均勻。
優(yōu)選地，步驟(2)中的擠出成型通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行，所述的雙螺桿加料段、壓縮段、均化段和口模的溫度分別控制為100℃、130℃、160℃、160℃。
同時(shí)，本發(fā)明還提供一種上述膠黏劑在植物纖維中的應(yīng)用。在植物纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料時(shí)，該膠黏劑通過氫鍵作用將植物纖維粘結(jié)在一起，同時(shí)該膠黏劑在復(fù)合材料內(nèi)能夠起到偶聯(lián)劑功效。
其次，本發(fā)明提供一種植物纖維的制備方法，包括以下步驟：
(1)將短切植物纖維放入攪拌設(shè)備內(nèi)進(jìn)行攪拌，同時(shí)噴灑上述膠黏劑，得到預(yù)處理植物纖維，其中，所述膠黏劑的用量為短切植物纖維質(zhì)量的20％～50％；
(2)將步驟(1)得到的預(yù)處理植物纖維進(jìn)行熱壓成形、冷卻，得到植物纖維板；
(3)將步驟(2)得到的植物纖維板進(jìn)行沖壓成型，得到直徑為3～9mm的植物纖維圓片，即為所述植物纖維。
所述步驟(1)中的短切植物纖維包括但不限于劍麻、黃麻、苧麻、棉花、麥秸稈等短切植物纖維。
優(yōu)選地，所述步驟(1)中，攪拌的速度為30～50r/min，攪拌的時(shí)間為5～10分鐘。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中，植物纖維板的厚度為2mm～4mm。使用這種厚度纖維板制備的植物纖維顆粒的外形尺寸同塑料顆粒尺寸相當(dāng)，利于物料在加工過程中的下料。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中，熱壓成型的溫度為160℃～180℃，熱壓成型的時(shí)間為5～10分鐘，冷卻的溫度為20℃～30℃，冷卻的時(shí)間為5～10分鐘。
本發(fā)明還提供一種上述制備方法制備得到的植物纖維。所述植物纖維能直接定量加入到聚合物基體內(nèi)，發(fā)揮植物纖維的功能，更好的增強(qiáng)聚合物的性能。
再次，本發(fā)明還提供一種聚合物基復(fù)合材料，包含10～40重量份的上述植物纖維，還包含以下重量份的組分：
熱塑性塑料100份、聚乙烯蠟0.5～1份、抗氧劑10100.5～1份、抗氧劑1680.5～1份。
所述熱塑性塑料可以為pe、pp、pvc、abs中的一種，但不局限于此。
此外，本發(fā)明還提供一種上述聚合物基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將各組分混合均勻，得到混合料；
(2)利用拉伸流變擠出機(jī)，將步驟(1)得到的混合料進(jìn)行擠出造粒，得到復(fù)合材料顆粒；
(3)將步驟(2)所得復(fù)合材料顆粒進(jìn)行注射成型，得到所述聚合物基復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟(1)中，將各組分在混料機(jī)中混合10～20分鐘，其中，混料機(jī)的轉(zhuǎn)速為400r/min。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中的拉伸流變擠出機(jī)，機(jī)筒一區(qū)的溫度為150℃，機(jī)筒二區(qū)的溫度為200℃，機(jī)筒三區(qū)的溫度200℃，模頭溫度為200℃。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中的拉伸流變擠出機(jī)，轉(zhuǎn)子直徑為40mm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定為60r/min。
常規(guī)雙螺桿擠出機(jī)主要依靠剪切力將物料分散均勻，但在加工過程中，短切的植物纖維也會(huì)被剪斷；而本發(fā)明所使用的拉伸流變擠出機(jī)主要依靠拉伸應(yīng)力使物料分散(類似揉面動(dòng)作)，其最大的優(yōu)點(diǎn)即為保證物料分散均勻的同時(shí)，短切纖維不會(huì)被剪斷，從而保證短切植物纖維的增強(qiáng)功能。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明所述膠黏劑無需溶劑，不含有甲醛、增塑劑等對(duì)環(huán)境有害物質(zhì)，環(huán)保無毒；而且該膠黏劑是通過氫鍵作用將植物纖維粘結(jié)在一起，同時(shí)該膠黏劑在復(fù)合材料內(nèi)能夠起到偶聯(lián)劑功效。
具體實(shí)施方式
為更好的說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
本發(fā)明所述膠黏劑的一種實(shí)施例，本實(shí)施例所述膠黏劑包含以下重量份的組分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物40份、增粘樹脂35份、高分子偶聯(lián)劑20份、抗氧劑0.3份；其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的質(zhì)量百分含量為26％。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物在190℃的熔融指數(shù)為20g/10min，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的密度為0.96g/cm3，所述增粘樹脂為氫化松香樹脂，所述高分子偶聯(lián)劑為poe接枝馬來酸酐。
一種上述膠黏劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將各組分加入到反應(yīng)釜內(nèi)，邊攪拌邊升溫至140℃，得到均勻物料，攪拌的速度為25r/min，攪拌的時(shí)間為45min；
(2)將步驟(1)所得均勻物料投入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，即得所述膠粘劑，所述的雙螺桿加料段、壓縮段、均化段和口模的溫度分別控制為100℃、130℃、160℃、160℃。
一種植物纖維的制備方法，包括以下步驟：
(1)將短切植物纖維放入攪拌設(shè)備內(nèi)進(jìn)行攪拌，同時(shí)噴灑上述膠黏劑，得到預(yù)處理植物纖維，其中膠黏劑的用量為短切植物纖維質(zhì)量的20％；
(2)將步驟(1)得到的預(yù)處理植物纖維進(jìn)行熱壓成形、冷卻，得到2mm厚的植物纖維板，其中，熱壓成型的溫度為170℃，熱壓成型的時(shí)間為5分鐘，冷卻的溫度為25℃，冷卻的時(shí)間為5分鐘；
(3)將步驟(2)得到的植物纖維板進(jìn)行沖壓成型，得到直徑為3mm的植物纖維圓片，即為所述植物纖維。
一種聚合物基復(fù)合材料，包含以下重量份的組分：
熱塑性pp塑料100份、植物纖維10份、聚乙烯蠟0.5份、抗氧劑10100.5份、抗氧劑1681份。
一種上述聚合物基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述各組分加入到混料機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為400r/min下，混合15分鐘，混合均勻后，得到混合料；
(2)利用拉伸流變擠出機(jī)，將步驟(1)得到的混合料進(jìn)行擠出造粒，得到復(fù)合材料顆粒；其中拉伸流變擠出機(jī)轉(zhuǎn)子直徑為40mm，機(jī)筒1區(qū)溫度150℃，二區(qū)溫度為200℃，三區(qū)溫度200℃，模頭溫度200℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定為60r/min；
(3)將步驟(2)所得復(fù)合材料顆粒進(jìn)行注射成型，得到所述聚合物基復(fù)合材料。
實(shí)施例2
本發(fā)明所述膠黏劑的一種實(shí)施例，本實(shí)施例所述膠黏劑包含以下重量份的組分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物60份、增粘樹脂30份、高分子偶聯(lián)劑15份、抗氧劑0.6份；其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的質(zhì)量百分含量為30％。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物在190℃的熔融指數(shù)為40g/10min，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的密度為0.92g/cm3，所述增粘樹脂為松香樹脂，所述高分子偶聯(lián)劑為聚乙烯接枝馬來酸酐。
一種上述膠黏劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將各組分加入到反應(yīng)釜內(nèi)，邊攪拌邊升溫至165℃，得到均勻物料，攪拌的速度為30r/min，攪拌的時(shí)間為30min；
(2)將步驟(1)所得均勻物料投入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，即得所述膠粘劑，所述的雙螺桿加料段、壓縮段、均化段和口模的溫度分別控制為100℃、130℃、160℃、160℃。
一種植物纖維的制備方法，包括以下步驟：
(1)將短切植物纖維放入攪拌設(shè)備內(nèi)進(jìn)行攪拌，同時(shí)噴灑上述膠黏劑，得到預(yù)處理植物纖維，其中膠黏劑的用量為短切植物纖維質(zhì)量的50％；
(2)將步驟(1)得到的預(yù)處理植物纖維進(jìn)行熱壓成形、冷卻，得到3mm厚的植物纖維板，其中，熱壓成型的溫度為180℃，熱壓成型的時(shí)間為10分鐘，冷卻的溫度為30℃，冷卻的時(shí)間為10分鐘；
(3)將步驟(2)得到的植物纖維板進(jìn)行沖壓成型，得到直徑為6mm的植物纖維圓片，即為所述植物纖維。
一種聚合物基復(fù)合材料，包含以下重量份的組分：
熱塑性pp塑料100份、植物纖維25份、聚乙烯蠟0.8份、抗氧劑10100.8份、抗氧劑1680.8份。
一種上述聚合物基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述各組分加入到混料機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為400r/min下，混合20分鐘，混合均勻后，得到混合料；
(2)利用拉伸流變擠出機(jī)，將步驟(1)得到的混合料進(jìn)行擠出造粒，得到復(fù)合材料顆粒；其中拉伸流變擠出機(jī)轉(zhuǎn)子直徑為40mm，機(jī)筒1區(qū)溫度150℃，二區(qū)溫度為200℃，三區(qū)溫度200℃，模頭溫度200℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定為60r/min；
(3)將步驟(2)所得復(fù)合材料顆粒進(jìn)行注射成型，得到所述聚合物基復(fù)合材料。
實(shí)施例3
本發(fā)明所述膠黏劑的一種實(shí)施例，本實(shí)施例所述膠黏劑包含以下重量份的組分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物50份、增粘樹脂40份、高分子偶聯(lián)劑10份、抗氧劑0.45份；其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯的質(zhì)量百分含量為28％。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物在190℃的熔融指數(shù)為60g/10min，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的密度為0.94g/cm3，所述增粘樹脂為萜烯樹脂，所述高分子偶聯(lián)劑為eva接枝馬來酸酐樹脂。
一種上述膠黏劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將各組分加入到反應(yīng)釜內(nèi)，邊攪拌邊升溫至190℃，得到均勻物料，攪拌的速度為20r/min，攪拌的時(shí)間為60min；
(2)將步驟(1)所得均勻物料投入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，即得所述膠粘劑，所述的雙螺桿加料段、壓縮段、均化段和口模的溫度分別控制為100℃、130℃、160℃、160℃。
一種植物纖維的制備方法，包括以下步驟：
(1)將短切植物纖維放入攪拌設(shè)備內(nèi)進(jìn)行攪拌，同時(shí)噴灑上述膠黏劑，得到預(yù)處理植物纖維，其中膠黏劑的用量為短切植物纖維質(zhì)量的45％；
(2)將步驟(1)得到的預(yù)處理植物纖維進(jìn)行熱壓成形、冷卻，得到4mm厚的植物纖維板，其中，熱壓成型的溫度為160℃，熱壓成型的時(shí)間為8分鐘，冷卻的溫度為20℃，冷卻的時(shí)間為7分鐘；
(3)將步驟(2)得到的植物纖維板進(jìn)行沖壓成型，得到直徑為9mm的植物纖維圓片，即為所述植物纖維。
一種聚合物基復(fù)合材料，包含以下重量份的組分：
熱塑性pp塑料100份、植物纖維40份、聚乙烯蠟1份、抗氧劑10101份、抗氧劑1681份。
一種上述聚合物基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述各組分加入到混料機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為400r/min下，混合10分鐘，混合均勻后，得到混合料；
(2)利用拉伸流變擠出機(jī)，將步驟(1)得到的混合料進(jìn)行擠出造粒，得到復(fù)合材料顆粒；其中拉伸流變擠出機(jī)轉(zhuǎn)子直徑為40mm，機(jī)筒1區(qū)溫度150℃，二區(qū)溫度為200℃，三區(qū)溫度200℃，模頭溫度200℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定為60r/min；
(3)將步驟(2)所得復(fù)合材料顆粒進(jìn)行注射成型，得到所述聚合物基復(fù)合材料。
實(shí)施例4
本實(shí)施例對(duì)實(shí)施例1～3所制備得到的聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行研究分析，并分別與實(shí)施例1～3對(duì)應(yīng)，設(shè)置三組對(duì)比例，分別為對(duì)比例1～3，對(duì)比例1～3與實(shí)施例1～3的區(qū)別僅僅在于所使用的膠黏劑不同，對(duì)比例中使用的膠黏劑為固含量為40％～60％的脲醛溶液，所述脲醛溶液中，脲醛的質(zhì)量百分含量為30％，具體的力學(xué)性能對(duì)比數(shù)據(jù)如表1所示：
表1聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)
從表1可以很明顯的看出，實(shí)施例1～3中的效果明顯優(yōu)于對(duì)比例1～3，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了本發(fā)明所述膠黏劑在植物纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料中所表現(xiàn)出的明顯的進(jìn)步性。
最后所應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。