一种杉木纤维基生物质复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种杉木纤维基生物质复合材料及其制备方法。充分利用废弃杉木纤维具有韧性好、耐腐蚀、防虫蛀、成本低等优点，通过前期高温挤压工艺处理，然后与聚氯乙烯（PVC）混合，配合其他添加剂、采用合适的工艺步骤和参数，以螺杆挤出造粒得到一种高强度、高韧性、成本低廉的生物质复合材料，该材料可使用注塑、挤出、模压、机加工等方法成型各种制品，广泛应用于包装、电子、通讯、家具、装饰、汽车、飞机、军工等领域，代替塑料和原木等材料，具有很好的社会和经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种杉木纤维基生物质复合材料及其制备方法，属于新材料及其成型加工领域，发明产品可用于代替塑料，木材等。

背景技术

目前在包装、电子电器、家居家装、汽车、飞机、军工等领域所使用的材料主要以石油基塑料为主，部分使用原木。但是，塑料具有无法生物降解，污染环境等缺点，同时，石油资源有限，不具有可持续发展性。而大量原木的使用，将会砍伐大量的森林，破坏生态环境。因此，将植物纤维与部分高分子塑料相结合，生产出一种较高性能的木塑复合材料，可以代替木材和塑料，缓减资源短缺、生态破坏和环境污染问题。但是，由于植物纤维与塑料之间的结合性差，木塑产品的成型加工困难，从而导致现有市场上的木塑产品具有强度低、性脆、比重大、植物纤维含量低等缺陷。本发明以木材加工边角废弃物杉木纤维为主要原材料，通过化学和物理相结合，设计合理的配方，生产出一种具有高强度、高韧性、低成本的生物质复合材料，可代替塑料和木材等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有木塑复合材料具有强度低、性脆、植物纤维含量低、成本高等缺点，充分利用废弃杉木纤维具有韧性好、耐腐蚀、防虫蛀、成本低等优点，通过前期高温挤压工艺处理，然后与聚氯乙烯（PVC）混合，配合其他添加剂、采用合适的工艺步骤和参数，以螺杆挤出造粒得到一种高强度、高韧性、成本低廉的生物质复合材料，该材料可使用注塑、挤出、模压、机加工等方法成型各种制品，广泛应用于包装、电子、通讯、家具、装饰、汽车、飞机、军工等领域，代替塑料和原木等材料，具有很好的社会和经济效益。

本发明的复合材料，主要组成为：杉木纤维，聚氯乙烯（PVC），邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，环氧大豆油，棕榈油，SBS(苯乙烯热塑性弹性体)，硫磺，碳酸钙。

各组分比例及制备步骤：

（1）取100份（质量份数）含水率少于等于5%、粒径在20~80目（优选40目）的杉木粉，5~10份（优选7份）环氧大豆油，5~10份（优选7份）棕榈油，混好均匀后，加入密炼机中，保持温度50~70℃（优选60℃），连续密炼30~60分钟（优选45分钟），然后取出自然冷却，待用

（2）取步骤（1）所得纤维60~80份（优选70份），聚氯乙烯20~40份（优选30份），DOP5~10份（优选7份），SBS5~10份（优选7份），硫磺1~3份（优选2份），800~1200目（优选1000目）碳酸钙5~8份（优选6份），在高混机中共混10~30分钟（优选20分钟），待用。

（3）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为170~210℃（优选190℃），机头压力2~5MPa（优选3MPa），螺杆转速70~90r/min（优选80r/min）。

本发明首先对杉木纤维进行处理，充分利用杉木纤维的特点，然后在偶联剂、交联剂、增塑剂等添加剂的协同作用下，与PVC共混，利用螺杆挤出方式，在合适的压力、温度和速度下，高效、连续挤出造粒，得到一种高性能的生物质复合材料，该发明材料可通过挤出、注塑、模压、机加工等方式成型各种制品，广泛应用于包装、电子电器、家具装饰、建筑、交通工具、以及军工等领域，代替塑料或木材，具有非常高的社会效益和经济效益。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

（1）取100份（质量份数）含水率少于等于5%、粒径在20目的杉木粉，5份环氧大豆油，5份棕榈油，混好均匀后，加入密炼机中，保持温度50℃，连续密炼30分钟，然后取出自然冷却，待用

（2）取步骤（1）所得纤维60份，聚氯乙烯40份，DOP5份，SBS5份，硫磺1份，800目碳酸钙5份，在高混机中共混10分钟，待用。

（3）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为190℃，机头压力3MPa，螺杆转速80r/min。

表1

拉伸强度MPa弯曲强度MPa拉伸伸长率%密度g/cm³实施例14345750.89

实施例2：

（1）取100份（质量份数）含水率少于等于5%、粒径在40目的杉木粉，7份环氧大豆油，7份棕榈油，混好均匀后，加入密炼机中，保持温度60℃，连续密炼45分钟，然后取出自然冷却，待用

（2）取步骤（1）所得纤维70份，聚氯乙烯30份，DOP7份，SBS7份，硫磺2份，1000目碳酸钙6份，在高混机中共混20分钟，待用。

（3）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为190℃，机头压力3MPa，螺杆转速80r/min。

表2

拉伸强度MPa弯曲强度MPa拉伸伸长率%密度g/cm³实施例25553650.91

实施例3：

（1）取100份（质量份数）含水率少于等于5%、粒径在80目的杉木粉，10份环氧大豆油，10份棕榈油，混好均匀后，加入密炼机中，保持温度70℃，连续密炼60分钟，然后取出自然冷却，待用

（2）取步骤（1）所得纤维80份，聚氯乙烯20份，DOP10份，SBS10份，硫磺3份，1200目碳酸钙8份，在高混机中共混30分钟，待用。

（3）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出造粒，控制机头温度为190℃，机头压力3MPa，螺杆转速80r/min。

表3

拉伸强度MPa弯曲强度MPa拉伸伸长率%密度g/cm³实施例34039580.92