專利名稱：菌菇棒用于木塑復(fù)合材料制備的改性預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種菌菇棒用于木塑復(fù)合材料制備的改性預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
菌菇棒是農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)菌類產(chǎn)品所留下來的廢棄物。大量的菌菇棒堆積在農(nóng)村菌類種植場周圍，難以處置，時間長了還會發(fā)出一種腐爛的味道，污染環(huán)境。木塑復(fù)合材料的制備過程中需要用到大量木質(zhì)纖維原料，但通過對菌菇棒的樣品所做的質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn)菌菇棒的主要成分與制作木塑復(fù)合材料所需要的木質(zhì)纖維原料的主要成分相差甚大菌菇棒原料中的木質(zhì)纖維素分子量大幅降低、其它有機(jī)成分的含量也大量減少、分子量降低。因此，菌菇棒如果直接使用、添加到PVC木塑復(fù)合材料及制品中，將會直接降低木塑復(fù)合材料的物理機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種菌菇棒用于木塑復(fù)合材料制備的改性預(yù)處理方法，它可變廢為寶，使菌菇棒成為能與PVC樹脂良好結(jié)合以制備木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維原料，既解決了菌菇棒所造成的環(huán)境污染問題，又降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明技術(shù)方案是這樣構(gòu)成的，一種菌菇棒用于木塑復(fù)合材料制備的改性預(yù)處理方法，其特征在于它包括以下步驟
①先進(jìn)行菌菇棒的破碎、烘干和篩選處理，通過烘干使菌菇棒的水分含量保持在8%以內(nèi)，通過篩選去除雜質(zhì)；
②接著進(jìn)行化學(xué)接枝改性處理先將經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒高速攪拌； 當(dāng)溫度達(dá)到105-115°C時，加入化學(xué)引發(fā)劑單體，使其在菌菇棒木質(zhì)纖維的分子鏈末端形成活性基團(tuán)；接著加入偶聯(lián)劑，繼續(xù)高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到120-125 時停止攪拌；本步驟中， 各原料的重量配比如下
經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒 90-120份； 化學(xué)引發(fā)劑單體0.1- 1份；
偶聯(lián)劑0.5- 4份。所述化學(xué)引發(fā)劑單體由過氧化二異丙苯或馬來酸酐構(gòu)成，所述偶聯(lián)劑由鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑構(gòu)成。偶聯(lián)劑是多官能團(tuán)的有機(jī)化合物，一端可溶解或擴(kuò)散到界面區(qū)的PVC樹脂中，另一端可與木質(zhì)纖維中親水基團(tuán)形成鍵結(jié)合，提高填料與基體間的界面粘合性。結(jié)果，一方面在菌菇棒原料的部分分子之間直接接枝聚合形成交聯(lián)；另一方面，偶聯(lián)劑的多官能團(tuán)可使木質(zhì)纖維和PVC樹脂很好地融合在一起，形成一個有機(jī)的整體，從而提高木塑復(fù)合材料的物理機(jī)械性能。較之現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過對菌菇棒的改性預(yù)塑化處理，將菌菇棒這一農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢物變廢為寶，使菌菇棒成為能與PVC樹脂良好結(jié)合以制備木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維原料，既解決了菌菇棒所造成的環(huán)境污染問題，又降低了生產(chǎn)成本。此外，由于菌菇棒經(jīng)過處理后可替代目前普遍使用的木粉、竹粉等木質(zhì)纖維原料生產(chǎn)出合格的木塑復(fù)合材料制品，因此既擴(kuò)大了原材料的可選范圍，還起到節(jié)約木材資源的作用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和實(shí)施例對本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明
本發(fā)明具體實(shí)施方式
涉及一種菌菇棒用于木塑復(fù)合材料制備的改性預(yù)處理方法，其特征在于它包括以下步驟
①先進(jìn)行菌菇棒的破碎、烘干和篩選處理，通過烘干使菌菇棒的水分含量保持在8%以內(nèi)，通過篩選去除雜質(zhì)；
②接著進(jìn)行化學(xué)接枝改性處理先將經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒高速攪拌； 當(dāng)溫度達(dá)到105-115°C時，加入化學(xué)引發(fā)劑單體(可由過氧化二異丙苯或馬來酸酐構(gòu)成)，使其在菌菇棒木質(zhì)纖維的分子鏈末端形成活性基團(tuán)；接著加入偶聯(lián)劑(可由鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑構(gòu)成)，繼續(xù)高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到120-125 時停止攪拌；本步驟中，各原料的重量配比如下
經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒 90-120份； 化學(xué)引發(fā)劑單體0.1- 1份；
偶聯(lián)劑0.5- 4份。以上步驟主要借助髙速攪拌的摩擦生熱，除去木質(zhì)纖維中過多的水分；并借助髙攪的高剪切完成對木質(zhì)纖維進(jìn)行充分的化學(xué)改性，盡可能地消除木質(zhì)纖維的極性。此外，本發(fā)明還提供了將經(jīng)過改性預(yù)處理后的菌菇棒與PVC樹脂及各種助劑混合制備木塑復(fù)合材料的制備方法如下
(1)高速共混將PVC樹脂、改性預(yù)處理過的木質(zhì)纖維及各種助劑通過高速攪拌共混進(jìn)行預(yù)塑化；所述的助劑包括潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、抗沖擊改性劑和發(fā)泡劑，高速共混的具體方法如下
①先將PVC樹脂和熱穩(wěn)定劑一起高速攪拌混合；
②當(dāng)溫度達(dá)到75-90°C時，一邊加入潤滑劑、抗沖擊改性劑和經(jīng)過改性預(yù)處理的木質(zhì)纖維，一邊繼續(xù)高速攪拌；
③當(dāng)溫度達(dá)到110-116°C時，一邊加入發(fā)泡劑，一邊繼續(xù)高速攪拌；
④當(dāng)溫度達(dá)到118-125°C時，停止攪拌，將物料轉(zhuǎn)移至冷卻容器冷卻到60°C以下，待用。 此外，根據(jù)需要，在上述步驟的第③階段，加入發(fā)泡劑時，還可加入適量防霉劑和/ 或紫外線穩(wěn)定劑。如果木塑復(fù)合材料用于戶外，則最好添加紫外線穩(wěn)定劑，如果用于戶內(nèi)則不需要添加。防霉劑的添加主要根據(jù)使用環(huán)境的干燥程度而定。 此步驟中各原料的加料順序和加料時機(jī)(時間和溫度要求)至關(guān)重要，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。所述PVC樹脂、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、抗沖擊改性劑、發(fā)泡劑、防霉劑、紫外線穩(wěn)定劑與經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒之間的重量配比如下 PVC樹脂100份，經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒90-120份，
潤滑劑2-4份，
熱穩(wěn)定劑6-10份，
抗沖擊改性劑8-12份，
發(fā)泡劑1-3份，
防霉劑0. 5-1份，
紫外線穩(wěn)定劑0. 5-1份。木塑復(fù)合材料中可選用的原材料如下 所述PVC樹脂包括SG5或SG7 ；
所述潤滑劑包括石蠟或硬脂酸鹽中的至少一種；由于木質(zhì)纖維的流動性極差，加入潤滑劑可增強(qiáng)木質(zhì)纖維的流動性，同時增加PVC樹脂的流動性，保持木塑制品的表面光潔。所述熱穩(wěn)定劑包括鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、有機(jī)錫穩(wěn)定劑、稀土穩(wěn)定劑或鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑；
所述抗沖擊改性劑包括熱塑性彈性體CPE (氯化聚乙烯)或ACR (丙烯酸酯)中的至少一種；抗沖擊改性劑可增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的抗沖擊性能、提高材料的柔韌性、改善材料的耐低溫性能；
所述發(fā)泡劑包括放熱型發(fā)泡劑和吸熱型發(fā)泡劑；
所述防霉劑包括納米復(fù)合抗菌材料，所述納米復(fù)合抗菌材料包括納米二氧化鈦或殺菌劑中的至少一種；加入防霉劑的目的是防止木塑復(fù)合材料發(fā)生霉變，它可有效地防止黃曲霉、黑曲霉等的生長；
所述紫外線穩(wěn)定劑包括UV-531復(fù)合穩(wěn)定劑。紫外線穩(wěn)定劑能有效地減少和防治紫外線對木塑復(fù)合材料的破壞，延長產(chǎn)品的使用時間和壽命。(2)擠出成型將預(yù)塑化好的物料輸送至擠出機(jī)，在適當(dāng)溫度條件下使物料進(jìn)行充分塑化，之后將塑化好的物料擠入成型模具中，在擠壓力的作用下使物料擠出成型；使物料進(jìn)行充分塑化的適當(dāng)溫度條件為170-200°C ；
(3)冷卻定型將擠出成型的型坯冷卻定型。所述的冷卻定型的方法是將擠出成型的型坯依次通過冷卻模具和冷水浴冷卻定型。此外，在菌菇棒的預(yù)處理過程中，根據(jù)需要，還可將適量無機(jī)填料加入菌菇棒中， 使菌菇棒與適量無機(jī)填料一起高速攪拌；或者在步驟(1)的第②階段所述的加入潤滑劑、 抗沖擊改性劑和經(jīng)過改性預(yù)處理的菌菇棒的同時，加入適量無機(jī)填料一起高速攪拌；所述無機(jī)填料包括CaCO3或滑石粉中的至少一種；所述無機(jī)填料與經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒的重量配比為無機(jī)填料0-20份，經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒90-120份。 當(dāng)然，實(shí)際生產(chǎn)過程中，無機(jī)填料的添加可有可無。步驟(1)所述的助劑還可包括輔助助劑；所述輔助助劑包括環(huán)氧大豆油、鄰苯二甲酸二辛酯、抗靜電劑或顏料中的至少一種；所述輔助助劑的添加時間是在步驟(1)的第 ②階段，與潤滑劑、抗沖擊改性劑和經(jīng)過預(yù)處理的菌菇棒一起加入高速攪拌；所述PVC樹脂與輔助助劑的重量配比如下PVC樹脂100份輔助助劑5-8份。輔助助劑的添加也是可有可無的，主要根據(jù)生產(chǎn)的木塑復(fù)合材料的實(shí)際性能需要而定。實(shí)施例1①先進(jìn)行菌菇棒的破碎、烘干和篩選處理，通過烘干使菌菇棒的水分含量保持在8%以內(nèi)，通過篩選去除雜質(zhì)；
②接著進(jìn)行化學(xué)接枝改性處理先將經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒90kg高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到105°C時，加入過氧化二異丙苯0. 1kg，使其在菌菇棒木質(zhì)纖維的分子鏈末端形成活性基團(tuán)；接著加入鈦酸酯偶聯(lián)劑0. ^g，繼續(xù)高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到大約120°C時停止攪拌，待用。實(shí)施例2
①先進(jìn)行菌菇棒的破碎、烘干和篩選處理，通過烘干使菌菇棒的水分含量保持在8%以內(nèi)，通過篩選去除雜質(zhì)；
②接著進(jìn)行化學(xué)接枝改性處理先將經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒105kg高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到110°C時，加入過氧化二異丙苯0. ^g，使其在菌菇棒木質(zhì)纖維的分子鏈末端形成活性基團(tuán)；接著加入鈦酸酯偶聯(lián)劑^g，繼續(xù)高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到大約122°C時停止攪拌，待用。實(shí)施例3
①先進(jìn)行菌菇棒的破碎、烘干和篩選處理，通過烘干使菌菇棒的水分含量保持在8%以內(nèi)，通過篩選去除雜質(zhì)；
②接著進(jìn)行化學(xué)接枝改性處理先將經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒120kg高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到115°C時，加入過氧化二異丙苯1kg，使其在菌菇棒木質(zhì)纖維的分子鏈末端形成活性基團(tuán)；接著加入鈦酸酯偶聯(lián)劑4kg，繼續(xù)高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到大約125°C時停止攪拌，待用。實(shí)施例4
將經(jīng)過實(shí)施例1-3改性預(yù)處理后的菌菇棒與100kg PVC樹脂、3kg潤滑劑(采用石蠟)、 8kg熱穩(wěn)定劑(采用鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑)、IOkg抗沖擊改性劑(采用CPE)、2kg發(fā)泡劑、0. 8kg防霉劑(采用納米二氧化鈦)及0. 8kg紫外線穩(wěn)定劑，按照以下步驟混合制備獲得三組木塑復(fù)合材料(例4-1、例4-2、例4-3)。(1)高速共混
①先將PVC樹脂和熱穩(wěn)定劑一起高速攪拌混合；
②當(dāng)溫度達(dá)到82°c時，一邊加入潤滑劑、抗沖擊改性劑和經(jīng)過預(yù)處理的木質(zhì)纖維，一邊繼續(xù)高速攪拌；
③當(dāng)溫度達(dá)到112°C時，一邊加入發(fā)泡劑、防霉劑和紫外線穩(wěn)定劑，一邊繼續(xù)高速攪
拌；
④當(dāng)溫度達(dá)到120°C時，停止攪拌，將物料轉(zhuǎn)移至冷卻容器冷卻到60°C以下，待用。(3)擠出成型將預(yù)塑化好的物料輸送至擠出機(jī)，在185°C的溫度條件下使物料進(jìn)行充分塑化，之后將塑化好的物料擠入成型模具中，在擠壓力的作用下使物料擠出成型；
(4)冷卻定型將擠出成型的型坯依次通過冷卻模具和冷水浴冷卻定型。實(shí)施例5 (對照組)
將未經(jīng)過改性預(yù)處理的菌菇棒IOOkg與實(shí)施例4列舉的其它原料，并按照實(shí)施例4所列的步驟進(jìn)行制備。制備效果對比通過實(shí)施例4制備獲得的三組木塑復(fù)合材料與實(shí)施例5制備獲得的一組木塑復(fù)合材料檢測對比如下
權(quán)利要求
1.一種菌菇棒用于木塑復(fù)合材料制備的改性預(yù)處理方法，其特征在于它包括以下步驟①先進(jìn)行菌菇棒的破碎、烘干和篩選處理，通過烘干使菌菇棒的水分含量保持在8%以內(nèi)，通過篩選去除雜質(zhì)；②接著進(jìn)行化學(xué)接枝改性處理先將經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒高速攪拌； 當(dāng)溫度達(dá)到105-115°C時，加入化學(xué)引發(fā)劑單體，使其在菌菇棒木質(zhì)纖維的分子鏈末端形成活性基團(tuán)；接著加入偶聯(lián)劑，繼續(xù)高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到120-125 時停止攪拌；本步驟中， 各原料的重量配比如下經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒 90-120份； 化學(xué)引發(fā)劑單體0.1-1份；偶聯(lián)劑0.5-4份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菌菇棒用于木塑復(fù)合材料制備的改性預(yù)處理方法，其特征在于所述化學(xué)引發(fā)劑單體由過氧化二異丙苯或馬來酸酐構(gòu)成，所述偶聯(lián)劑由鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種菌菇棒用于木塑復(fù)合材料制備的改性預(yù)處理方法，它包括以下步驟①先進(jìn)行菌菇棒的破碎、烘干和篩選處理；②接著進(jìn)行化學(xué)接枝改性處理先將經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到105-115℃時，加入化學(xué)引發(fā)劑單體，接著加入偶聯(lián)劑，繼續(xù)高速攪拌；當(dāng)溫度達(dá)到120-125℃時停止攪拌；本步驟中，各原料的重量配比如下經(jīng)過破碎、烘干和篩選處理的菌菇棒90-120份，化學(xué)引發(fā)劑單體0.1-1份；偶聯(lián)劑0.5-4份。本發(fā)明可變廢為寶，使菌菇棒成為能與PVC樹脂良好結(jié)合以制備木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維原料，既解決了菌菇棒所造成的環(huán)境污染問題，又降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C08L97/02GK102276848SQ20111021193
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者陳嚇洪 申請人:福建弘景木塑科技股份有限公司