农作物秸秆纤维基复东纶科技合材料pdf
本发明公开了一种农作物秸秆纤维基复合材料,主要组分由农作物秸秆粉、ABS塑料粉、填充剂组成,另外还添加有添加剂,添加剂包括发泡剂、发泡调节剂、ABS塑化剂、润滑剂、稳定剂、石蜡、增塑剂、氯化聚乙烯。本发明全含量应用农作物植物纤维与废旧ABS塑料合成新型农作物秸秆纤维塑料复合材料,改变传统的应用木粉与PVC合成WPC材料做法,降低了成本,在植物纤维和树脂基体间的相容性差、植物纤维在树脂基体中均匀分散困难及成型加工时植物填料易降解变色的关键技术上取得突破。
1.农作物秸秆纤维基复合材料,其特征在于:主要组分由农作物秸秆粉、ABS
剂为ADC发泡剂、所述发泡调节剂的型号为530,所述ABS塑化剂的型号为
401,所述润滑剂为硬脂酸1801,所述稳定剂为钙锌稳定剂,所述增塑剂为二辛
组分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉35%~45%、ABS塑料粉30%~
组分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉40%、ABS塑料粉35%、填充剂
剂中各组分的重量百分比分别为发泡剂5%~10%、发泡调节剂18%~28%、ABS
加剂中各组分的重量百分比分别为发泡剂8%、发泡调节剂24%、ABS塑化剂23%、
ABS塑化剂的型号为401,所述润滑剂为硬脂酸1801,所述稳定剂为钙锌稳定
优选的,所述主要组分与添加剂的重量百分比分别为85%~95%、5%~15%。
24%、ABS塑化剂23%、润滑剂3%、稳定剂20%、石蜡7%、增塑剂8%、氯化聚
发泡剂、所述发泡调节剂的型号为530,所述ABS塑化剂的型号为401,所述
所述主要组分与添加剂的重量百分比分别为85%~95%、5%~15%。所述
主要组分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉35%~45%、ABS塑料粉
30%~40%、填充剂25%~35%。所述添加剂中各组分的重量百分比分别为发泡
组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉40%、ABS塑料粉35%、填充剂25%。
所述添加剂中各组分的重量百分比分别为发泡剂8%、发泡调节剂24%、ABS塑
化剂23%、润滑剂3%、稳定剂20%、石蜡7%、增塑剂8%、氯化聚乙烯7%。
述主要组分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉35%、ABS塑料粉30%、
填充剂35%。所述添加剂中各组分的重量百分比分别为发泡剂6%、发泡调节剂
20%、ABS塑化剂26%、润滑剂2%、稳定剂24%、石蜡6%、增塑剂10%、氯化聚
述主要组分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉40%、ABS塑料粉30%、
填充剂30%。所述添加剂中各组分的重量百分比分别为发泡剂5%、发泡调节剂
27%、ABS塑化剂20%、润滑剂3%、稳定剂23%、石蜡8%、增塑剂6%、氯化聚
的水分时常会出现“架桥”和“抱杆”现象。加料的不稳定会导致挤出波动现象,造
同时,我国每年废弃ABS塑料数量巨大,废弃塑料在填埋后200多年才能分解
上缓解“白色污染”问题,也可以缓解废弃农作物秸秆焚烧造成的空气污染问题。
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2、人 冯军 (74)专利代理机构 杭州华鼎知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 33217 代理人 胡根良 (54) 发明名称 农作物秸秆纤维基复合材料 (57) 摘要 本发明公开了一种农作物秸秆纤维基复合材 料, 主要组分由农作物秸秆粉、 ABS 塑料粉、 填充 剂组成, 另外还添加有添加剂, 添加剂包括发泡 剂、 发泡调节剂、 ABS 塑化剂、 润滑剂、 稳定剂、 石 蜡、 增塑剂、 氯化聚乙烯。本发明全含量应用农作 物植物纤维与废旧 ABS 塑料合成新型农作物秸秆 纤维塑料复合材料, 改变传统的应用木粉与 PVC 合成 WPC 材料做法, 降低了成本, 在植物纤维和树 脂基体间的相容性差。
3、、 植物纤维在树脂基体中均 匀分散困难及成型加工时植物填料易降解变色的 关键技术上取得突破。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 主要组分由农作物秸秆粉、 ABS 塑料粉、 填充剂组成, 另外还添加有添加剂, 添加剂包括发泡剂、 发泡调节剂、 ABS 塑化剂、 润滑剂、 稳 定剂、 石蜡、 增塑剂、 氯化聚乙烯。 2. 根据权利要求 1 所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 所述农作物秸秆 为茭白秸。
4、秆, 所述填充剂为碳酸钙粉。 3.根据权利要求2所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 所述发泡剂为ADC 发泡剂、 所述发泡调节剂的型号为530, 所述ABS塑化剂的型号为401, 所述润滑剂为硬脂酸 1801, 所述稳定剂为钙锌稳定剂, 所述增塑剂为二辛脂。 4. 根据权利要求 2 所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 所述添加剂还包 括了大豆油。 5. 根据权利要求 2 所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 所述主要组分与 添加剂的重量百分比分别为 85% 95%、 5% 15%。 6. 根据权利要求 5 所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 :。
5、 所述主要组分与 添加剂的重量百分比分别为 90%、 10%。 7. 根据权利要求 5 所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 所述主要组分中 各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉35%45%、 ABS塑料粉30%40%、 填充剂25% 35%。 8. 根据权利要求 7 所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 所述主要组分中 各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉 40%、 ABS 塑料粉 35%、 填充剂 25%。 9. 根据权利要求 7 所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 所述添加剂中各 组分的重量百分比分别为发泡剂 5% 10%、 发泡调节剂 18% 28。
6、%、 ABS 塑化剂 18% 26%、 润滑剂 2% 3.5%、 稳定剂 16% 24%、 石蜡 6% 8%、 增塑剂 5% 10%、 氯化聚乙烯 6% 8%。 10. 根据权利要求 9 所述的农作物秸秆纤维基复合材料, 其特征在于 : 所述添加剂中 各组分的重量百分比分别为发泡剂 8%、 发泡调节剂 24%、 ABS 塑化剂 23%、 润滑剂 3%、 稳定剂 20%、 石蜡 7%、 增塑剂 8%、 氯化聚乙烯 7%。 权 利 要 求 书 CN 102775802 A 2 1/4 页 3 农作物秸秆纤维基复合材料 技术领域 0001 本发明涉及复合材料, 尤其涉及农作物秸秆纤维基复合材料。 背。
7、景技术 0002 木塑复合材料在许多国外资料中称为 Wood Plastic Composite, 简称 WPC。木塑 复合材料是用塑料和木纤维加入少量的化学添加剂和填料, 经过专用配混设备加工制成的 一种复合材料。 它兼备塑料和木材的主要特点, 可以在许多场合替代塑料和木材, 这对木材 资源严重匮乏的我国来说, 具有重大的开发价值。 木塑复合材料特点 : 耐用、 使用寿命长、 有 木材的外观, 比塑料制品硬度高、 刚性好 ; 有优良的物性, 比木材尺寸稳定性好, 不会产生裂 纹、 翘曲、 无木材节疤、 斜纹、 覆膜或复合表层等工艺制成外观绚丽的制品 ; 具有热塑性塑料 的加工性, 便于推广应。
8、用 ; 有木材的二次加工性 : 可锯、 可刨、 粘结、 用钉子或螺钉固定, 并 且容易维修 ; 不怕虫蛀、 耐老化、 耐腐蚀、 不会吸潮变形 ; 能重复使用和回收再利用, 也可生 物降解, 对环境友好。 0003 但是现有技术的木塑复合材料以竹粉、 木粉及 PVC 作为原料, 不符合对相框等产 品原材料的专项要求及更环保的要求, 目前也尚未见农作物秸秆纤维基新型复合材料产业 化生产技术的研究报道。随着欧盟木制品生态标签的实施, 农作物秸秆粉与回收利用的不 含氯 ABS 塑料复合材料是今后对相框等类似产品材料发展的必然趋势。 0004 应用农作物秸秆纤维与回收利用的不含氯 ABS 塑料合成的新型。
9、农作物秸秆纤维 塑料复合材料用途广泛, 价格适中, 但是要产业化生产各方面性能符合要求的产品却存在 技术的制约。主要原因是 : 0005 (1) 因含有大量的亲水性基团羟基, 植物纤维具有很强的极性, 而常见塑料基 体通常为非极性、 不亲水, 故植物纤维和塑料基体间的相容性很差, 界面粘结强度低, 影响 了新型农作物秸秆纤维塑料复合材料的力学性能 ; 0006 (2) 由于羟基间可形成氢键, 植物纤维之间有很强的相互作用, 使得其在塑料基体 中的分散性极差, 要达到均匀分散较为困难 ; 0007 (3) 成型加工时农作物秸秆填料比木粉、 竹粉等易降解变色, 同时高分子材料也会 热降解, 不适合。
10、的配混和加工工艺会导致新型农作物秸秆纤维塑料复合材料的性能下降。 发明内容 0008 本发明所要解决的技术问题就是提供一种农作物秸秆纤维基复合材料, 力学性能 好、 植物纤维分散性好、 成本低, 安全环保。 0009 为解决上述技术问题, 本发明采用如下技术方案 : 农作物秸秆纤维基复合材料, 其 特征在于 : 主要组分由农作物秸秆粉、 ABS 塑料粉、 填充剂组成, 另外还添加有添加剂, 添加 剂包括发泡剂、 发泡调节剂、 ABS 塑化剂、 润滑剂、 稳定剂、 石蜡、 增塑剂、 氯化聚乙烯。 0010 优选的, 所述农作物秸秆为茭白秸秆, 所述填充剂为碳酸钙粉。 0011 优选的, 所述发泡。
11、剂为 ADC 发泡剂、 所述发泡调节剂的型号为 530, 所述 ABS 塑化 说 明 书 CN 102775802 A 3 2/4 页 4 剂的型号为 401, 所述润滑剂为硬脂酸 1801, 所述稳定剂为钙锌稳定剂, 所述增塑剂为二辛 脂。 0012 优选的, 所述添加剂还包括了大豆油。 0013 优选的, 所述主要组分与添加剂的重量百分比分别为 85% 95%、 5% 15%。 0014 优选的, 所述主要组分与添加剂的重量百分比分别为 90%、 10%。 0015 优选的, 所述主要组分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉 35% 45%、 ABS 塑料粉 30% 40%、 填充剂 2。
13、聚乙烯 7%。 0019 本发明全含量应用农作物植物纤维与废旧 ABS 塑料合成新型农作物秸秆纤维塑 料复合材料, 改变传统的应用木粉与 PVC 合成 WPC 材料做法, 降低了成本, 在植物纤维和树 脂基体间的相容性差、 植物纤维在树脂基体中均匀分散困难及成型加工时植物填料易降解 变色的关键技术上取得突破。 0020 而且本发明产品全含量农作物植物纤维及 ABS 回料新型复合材料符合欧盟生态 标签要求, 安全环保。 具体实施方式 0021 本发明的农作物秸秆纤维基复合材料, 主要组分由农作物秸秆粉、 ABS 塑料粉、 填 充剂组成, 另外还添加有添加剂, 添加剂包括发泡剂、 发泡调节剂、 A。
14、BS 塑化剂、 润滑剂、 稳定 剂、 石蜡、 增塑剂、 氯化聚乙烯。 0022 所述农作物秸秆为茭白秸秆, 所述填充剂为碳酸钙粉。所述发泡剂为 ADC 发泡剂、 所述发泡调节剂的型号为530, 所述ABS塑化剂的型号为401, 所述润滑剂为硬脂酸1801, 所 述稳定剂为钙锌稳定剂, 所述增塑剂为二辛脂。 0023 而且, 所述添加剂还包括了大豆油。 0024 所述主要组分与添加剂的重量百分比分别为 85% 95%、 5% 15%。所述主要组 分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉 35% 45%、 ABS 塑料粉 30% 40%、 填充剂 25% 35%。所述添加剂中各组分的重量百分比分别。
16、说 明 书 CN 102775802 A 4 3/4 页 5 0027 具体实施例 2, 所述主要组分与添加剂的重量百分比分别为 85%、 15%。所述主要组 分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉 35%、 ABS 塑料粉 30%、 填充剂 35%。所述添加 剂中各组分的重量百分比分别为发泡剂 6%、 发泡调节剂 20%、 ABS 塑化剂 26%、 润滑剂 2%、 稳 定剂 24%、 石蜡 6%、 增塑剂 10%、 氯化聚乙烯 6%。 0028 具体实施例 3, 所述主要组分与添加剂的重量百分比分别为 95%、 5%。所述主要组 分中各组分的重量百分比分别为农作物秸秆粉 40%、 ABS 。
17、塑料粉 30%、 填充剂 30%。所述添加 剂中各组分的重量百分比分别为发泡剂 5%、 发泡调节剂 27%、 ABS 塑化剂 20%、 润滑剂 3%、 稳 定剂 23%、 石蜡 8%、 增塑剂 6%、 氯化聚乙烯 8%。 0029 项目实施方案 : 0030 本项目技术产业化工艺路线为 : 农作物秸杆、 废旧 ABS 塑料等的粉碎原材料 的处理秸秆纤维、 塑料及添加剂的混合处理挤出冷却定型牵引定长 切割成品 0031 (1) 原材料的处理。 0032 用高分子材料来改性 ABS 塑料和秸秆纤维的表面, 以提高秸秆纤维与 ABS 塑料之 间的界面亲和力。高填充量秸杆纤维在熔融的 ABS 塑料中分。
18、散效果差, 使得熔体流动性差, 挤出成型加工困难, 可加入表面处理剂来改善流动性以利于挤出成型。塑料基体也需要加 入各种助剂来改善其加工性能及其制品的使用性能。 0033 (2) 加料过程。 0034 秸秆纤维结构蓬松, 不易对挤出机螺杆喂料, 特别是秸秆纤维中含有较多的水分 时常会出现 “架桥” 和 “抱杆” 现象。加料的不稳定会导致挤出波动现象, 造成挤出质量和 产量降低。加料中断, 物料在机筒内停留时间延长, 导致物料烧焦变色, 影响制品的内在质 量和外观。采用强制加料装置以及合理输送方式, 以保证挤出的稳定。 0035 (3) 加工过程中的排气。 0036 秸秆纤维中所带有的小分子挥发。
19、物质和水分极易为制品带来缺陷, 而前处理又无 法完全清除它们。 所以农作物秸秆纤维塑料复合材料挤出机排气系统的设计要比普通塑料 挤出机给予更多重视, 必要时可以进行多阶排气。在很大程度上, 排气效果越好, 挤出制品 质量也越好。 0037 (4) 螺杆构型设计。 0038 农作物秸秆纤维塑料复合材料挤出过程中, 螺杆的构型起着十分重要的作用。合 理的螺杆结构能降低螺杆与植物纤维的摩擦, 产生适当的剪切和分散混合, 使含有大量秸 秆纤维的物料体系能很好的均匀塑化。 0039 (5) 模具设计和冷却定型。 0040 除了保证流道设计的圆滑过渡与合理的流量分配, 农作物秸秆纤维塑料复合材料 由于对于。
20、建压能力与温度控制精度有更高的要求。 要获得好的纤维取向和制品质量就要确 保机头有足够的建压能力和长的定型段, 甚至在压缩段和定型段采用双锥度结构。农作物 秸秆纤维塑料复合材料的导热性差, 且其制品多为异型材, 冷却定型较困难, 多采用循环水 冷定型。冷却流道合理设计保证高效冷却。 0041 主要社会效益 : 0042 首先是对森林资源的保护。1 吨木塑材料可折合木材 25 立方米, 约是 1 亩土地 说 明 书 CN 102775802 A 5 4/4 页 6 上速生林 1 年的最大成材量。目前我国木材年需求量大约在 1 亿立方米左右, 实际供应量 仅有 6 千万立方米, 缺口高达 4 千万。
21、立方米。每采用 1 吨木塑材料, 可减少 1 亩土地的森林 砍伐。其次是废弃物利用。本项目产品是由植物纤维和 ABS 塑料混配复合组成的材料。草 本纤维如麦草、 棉秸、 茭白秸秆、 麻秆、 糠、 大豆皮、 花生壳、 棉秸秆、 葵花秆、 甘蔗渣等, 均为 废弃的低价值自然资源, 经过筛选、 粉碎、 研磨和工艺处理后, 即成为新型植物纤维原料。 同 时, 我国每年废弃 ABS 塑料数量巨大, 废弃塑料在填埋后 200 多年才能分解完毕, 且分解过 程中会生成有毒物质, 对土质造成破坏。本项目可以一定程度上缓解 “白色污染” 问题, 也 可以缓解废弃农作物秸秆焚烧造成的空气污染问题。 0043 技术应用和产业化前景 : 0044 新型农作物秸秆纤维基复合材料具有植物纤维和高分子材料两者的诸多优点, 能 替代木材, 可有效地缓解我国森林资源贫乏、 木材供应紧缺的矛盾。其应用范围非常广泛, 主要应用在建材、 汽车工业、 货物的包装运输、 仓贮业、 装饰材料及日常生活用具等方面。 由 于植物纤维的可再生性以及可被多次循环利用性, 本项目产品农作物秸秆纤维基复合材料 是一种极具发展前途的绿色环保材料, 其生产技术也被认为是一项有生命力的创新技术。 因此具有广阔的市场前景和良好的经济效益、 社会效益和生态效益, 产业化前景广阔。 说 明 书 CN 102775802 A 6 。
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