一種玉米秸稈礦質塑合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于木塑復合材料技術領域，尤其涉及一種玉米秸桿礦質塑合材料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 木塑復合材料（WPC)是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等熱塑性塑料及改性植物纖 維粉為原料，經擠出、注塑、壓制等成型方法制成的復合材料。熱塑性塑料可采用新塑料或 工業、生活廢棄的各種塑料，而改性植物纖維粉可采用木材加工的下腳料、麥桿、棉桿、稻殼 粉加工而成。
[0003] 鄭冠倫制備了一種塑料復合木竹類地板，由木板（如柚木、紅木、雜木等）或竹板 制成的面板、粘合劑的固化層、塑料及填料（如木肩、碳酸鈣、粉狀煤灰等）制成的復合襯板 構成，面板通過粘合劑與復合襯板熱壓粘合連接成整體。簡瑞聰研制的一種礦物質基板復 合木地板，是用木材薄片與由粉狀或細顆粒狀的礦物質作為主要原料并經高壓加熱制成的 基板粘接而成。其具有不易變形，防火性能好的特點。
[0004] 木塑復合材料的研制和廣泛應用有助于減緩塑料廢棄物的公害污染，也有助于減 少農業廢棄物焚燒給環境帶來的壓力；木塑復合材料的生產和使用不會向周圍環境散發危 害人類健康的揮發物，材料本身還可以回收進行二次利用，是一種綠色環保復合材料。因 此，開發新一代木塑復合材料，具有重大的經濟和社會效益。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明的目的在于提供一種玉米秸桿礦質塑合材料及其制備方法，本 發明提供的玉米秸桿礦質塑合材料具有較高的導熱性和韌性，較好的耐水性、良好的強度、 較低的甲醛釋放量。
[0006] 本發明提供了一種玉米秸桿礦質塑合材料，包括基料和玉米秸桿粉；
[0007] 所述基料包括聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣；
[0008] 所述聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣的質量比為2. 5~ 3. 5:1 ；
[0009] 所述玉米秸桿粉占所述基料的質量分數為5%~15%。
[0010] 優選地，所述玉米秸桿粉的粒徑為60目~120目。
[0011] 優選地，所述玉米秸桿粉的含水率小于等于7%。
[0012] 優選地，所述聚氯乙烯樹脂的牌號包括SG-5、SG-8和SG-10中的一種或多種。
[0013] 優選地，所述玉米稻桿礦質塑合材料還包括粒徑為50nm~100nm的重質碳酸媽；
[0014] 所述粒徑為50nm~100nm的重質碳酸鈣占基料的質量分數為0? 2%~0? 8%。
[0015] 優選地，所述玉米秸桿礦質塑合材料還包括助劑；
[0016] 所述助劑占所述基料的質量分數為10 %~15%。
[0017] 優選地，所述助劑包括熱穩定劑、丙烯酸酯類共聚物、增塑增韌劑、硬脂酸和聚乙 烯蠟中的一種或多種。
[0018] 本發明提供了一種上述技術方案所述玉米秸桿礦質塑合材料的制備方法，包括以 下步驟：
[0019] 將玉米秸桿粉、聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣混煉，擠出， 得到玉米秸桿礦質塑合材料。
[0020] 優選地，所述擠出的溫度為130°C~160°C。
[0021] 優選地，所述混煉的溫度為115°C~125°C ;
[0022] 所述混煉的時間為6min~lOmin。
[0023] 本發明提供了一種玉米秸桿礦質塑合材料，包括基料和玉米秸桿粉；所述基料包 括聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣；所述聚氯乙烯樹脂和粒徑為400 目~500目的重質碳酸鈣的質量比為2. 5~3. 5:1;所述玉米秸桿粉占所述基料的質量分 數為5%~15%。本發明提供的玉米秸桿礦質塑合材料在上述組分的配伍下具有較高的 導熱性和韌性。另外，該玉米秸桿礦質塑合材料具有較好的耐水性、良好的強度、甲醛釋 放量較低。實驗結果表明：本發明提供的玉米秸桿礦質塑合材料的導熱系數為14~20W/ (m ? °C );靜曲強度為35MPa~45MPa;彈性模量為5500MPa~7200MPa;甲醛釋放量為 0? 2mg/L ~0? 5mg/L ; 24h 吸水膨脹率為 0? 5 % ~0? 8 %。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明制備的玉米秸桿礦質中空板材的結構示意圖；
[0025]圖2為本發明實施例1制備的玉米秸桿礦質塑合材料的掃描電鏡圖；
[0026]圖3為玉米秸桿粉和本發明實施例1~2制備的玉米秸桿礦質塑合材料的紅外光 譜圖；
[0027]圖4為本發明實施例2制備的玉米秸桿礦質塑合材料的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0028] 本發明提供了一種玉米秸桿礦質塑合材料，包括基料和玉米秸桿粉；
[0029] 所述基料包括聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣；
[0030]所述聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣的質量比為2. 5~3. 5:1 ；
[0031] 所述玉米秸桿粉占所述基料的質量百分數為5%~15%。
[0032] 在本發明中，所述玉米秸桿礦質塑合材料包括基料；所述基料包括聚氯乙烯樹脂 和粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣。在本發明中，所述聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~ 500目的重質碳酸鈣的質量比為2. 5~3. 5:1，優選為2. 8~3. 2:1，更優選為3:1。在本發 明中，所述聚氯乙烯樹脂的牌號優選包括SG-5、SG-8和SG-10中的一種或多種。本發明對 所述聚氯乙烯樹脂的來源沒有特殊限制，采用本領域技術人員熟知的聚氯乙烯樹脂即可， 如可以采用其市售商品；在本發明的具體實施例中，所述聚氯乙烯樹脂購買于齊魯石化。本 發明對所述粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣的來源沒有特殊的限制才，采用本領域技 術人員熟知的粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣即可，如可以采用其市售商品；在本發明 的具體實施例中，所述粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣購買于吉林吉瑞萊板材科技有 限公司。
[0033] 在本發明中，所述玉米秸桿礦質塑合材料包括玉米秸桿粉。在本發明中，所述玉米 秸桿粉占所述基料的質量分數為5%~15%，優選為7%~13%，更優選為8%~12%。在 本發明中，所述玉米秸桿粉的粒徑優選為60目~120目；在本發明的某些實施例中，所述 玉米秸桿粉的粒徑為60目~80目；在本發明的某些實施例中，所述玉米秸桿粉的粒徑為 80目~120目。在本發明中，所述玉米秸桿粉的含水量優選小于等于7%，更優選小于等于 5%。本發明對所述玉米秸桿粉的來源沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的玉米秸 桿粉即可，如可以采用其市售商品；在本發明具體實施例中，所述玉米秸桿粉購買于長春市 鴻緣木業科技有限公司。在本發明的實施例中，所述玉米秸桿粉經過機械加工后過篩得到。 本發明采用的玉米秸桿粉能增加制得的產品韌性，減輕產品重量；同時使制得的產品導熱 性提尚而蓄熱能力加強。
[0034] 在本發明中，所述玉米稻桿礦質塑合材料優選還包括粒徑為50nm~100nm的重質 碳酸媽。在本發明中，所述粒徑為50nm~lOOnm的重質碳酸媽占基料的質量分數為0. 2%~ 0.8%，優選為0.3%~0.7%。本發明采用納米級的重質碳酸鈣（比表面積大）的表面效 應改善填充的玉米秸桿粉、重質碳酸鈣與PVC樹脂的聚合力。
[0035] 在本發明中，所述玉米秸桿礦質塑合材料優選還包括助劑。在本發明中，所述助劑 優選包括熱穩定劑、丙烯酸酯類共聚物、增塑增韌劑、硬脂酸和聚乙烯蠟中的一種或多種。 在本發明中，所述助劑占所述基料的質量分數優選為10%~15%。在本發明中，所述熱穩 定劑優選包括PVC鈣鋅復合穩定劑和/或有機鈣液體穩定劑。本發明對所述助劑的來源沒 有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的助劑即可，如可以采用其市售商品；在本發明的 具體實施例中，所述助劑購買于衡水精信塑料助劑有限公司。
[0036] 本發明提供了一種上述技術方案所述玉米秸桿礦質塑合材料的制備方法，包括以 下步驟：
[0037] 將玉米秸桿粉、聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目的重質碳酸鈣混煉，擠出， 得到玉米秸桿礦質塑合材料。
[0038] 在本發明中，所述玉米秸桿粉、聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目的重質碳酸 鈣的用量和來源與上述技術方案所述玉米秸桿粉、聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500目 的重質碳酸鈣的用量和來源一致，在此不再贅述。在本發明中，所述玉米秸桿粉在使用前優 選在95°C~105°C下干燥2. 5小時~3. 5小時，使得玉米稻桿粉中的水分、低分子有機物及 其分解組分揮發，以提高其熱穩定性，滿足使用要求。
[0039] 本發明優選在高速混合機中將玉米秸桿粉、聚氯乙烯樹脂和粒徑為400目~500 目的重質碳酸鈣進行混煉。在本發明中，所述混煉的溫度優選為115°C~125°C，更優選為 118°C~123°C ;所述混煉的時間優選為6min~lOmin，更優選為7min~9min。
[0040] 將混煉得到的混煉產物擠出，得到玉米秸桿礦質塑合材料。本發明優選采用單螺 桿擠出機或雙螺桿擠出機進行擠出。在本發明中