[发明专利]一种稻壳灰/高分子复合材料及其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种稻壳灰/高分子复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

稻壳灰是生物质发电厂的工业废料，是通过稻壳流化床焚烧炉中燃烧得到的。由于通过此燃烧过程得到的稻壳灰具有较高含量的未燃烧的碳，所以呈现黑色。每年全国的稻谷产量为2亿吨左右，稻壳占稻谷的20%左右，而稻壳燃烧后的产物稻壳灰占稻壳的20%左右，所以稻壳是一种资源丰富、价格低廉的可再生资源。

传统的炭黑由于在高分子材料应用中存在难以分散（色散）等问题，需要先制成色母粒，然后再与高分子基体进行共混，而且迄今为止生产高质量色母粒的先进工艺也主要掌握在国外的一些大公司手里。另外，少量炭黑的加入常常对高分子树脂的流动性造成明显的负面影响，导致制品表面出现熔接痕、色差、发雾等问题；同时在高分子复合材料中，由于基体树脂粘度的升高，导致树脂与增强纤维如玻璃纤维或者碳纤维之间的浸润性变差，最终造成复合材料力学性能降低。

本发明的优势在于：稻壳灰的主要成分为无定形的二氧化硅和碳，稻壳灰与高分子基体共混过程中，只需要简单的表面处理即可以得到在高分子基体中良好的分散，稻壳灰表现出优异的着色性能，样品表面光泽度佳，远远优于利用碳黑色母制备的样品。同时，稻壳灰对紫外线具有较强的吸收能力，可以改善高分子复合材料的耐紫外老化性能；比如，聚丙烯近年来被广泛应用于汽车工业上，但聚丙烯本身耐候性差，通过加入价格低廉的稻壳灰功能性填料则可以实现材料性价比最优化。稻壳灰高分子复合材料表现出良好的力学性能，更为重要的是，稻壳灰对高分子树脂基体的流动性无明显影响。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术中的缺陷，而提供一种稻壳灰/高分子复合材料及其制备方法和用途，该复合材料具有光泽度佳，耐紫外，流动性好等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种稻壳灰高分子复合材料，由包括以下重量份的组分制成：

高分子树脂    100份，

抗氧剂        0-1份，

光稳定剂      0-3份，

润滑剂        0-5份，

稻壳灰5-50份或稻壳灰母粒10-200份，

增强纤维      0-100份，

增容剂        0-2份。

当稻壳灰与高分子树脂共混时，稻壳灰高分子复合材料中的抗氧剂、光稳定剂和润滑剂的用量不为零。

当稻壳灰与高分子树脂共混时，抗氧剂优选0.1-1份，光稳定剂优选0.1-1份，润滑剂优选0.1-1份。

所述的高分子树脂为热塑性高分子树脂，优选聚烯烃类、聚酯类、聚酰胺类、聚醚类、聚甲醛或ABS中的一种或者其合金；其中所述的聚烯烃优选聚乙烯、聚丙烯；所述聚酯优选聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯；所述聚酰胺优选尼龙6，尼龙66，尼龙12；所述聚醚优选聚苯醚。

所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维及其编织物。

所述的增容剂为增加纤维和高分子基体界面粘结的物质，优选马来酸酐接枝物。

所述的稻壳灰母粒由包含以下重量份的组分制成：

高分子树脂   40-90份，

稻壳灰       10-60份，抗氧剂    0.1-5份，

光稳定剂     0-5份，

润滑剂       1-10份；

其中，稻壳灰母粒中的光稳定剂优选0.5-5份。

其制备方法为将40-90份高分子树脂，10-60份稻壳灰，0.1-5份抗氧剂，0-5份光稳定剂和1-10份润滑剂用双螺杆挤出机共混熔融共混得到稻壳灰母粒，然后真空烘干；其中双螺杆挤出机温度设置范围为140℃-300℃，挤出机转速为10-100rpm。所述的稻壳灰的粒径为100-1500目，且经过表面偶联处理，表面偶联处理方法如下：将稻壳灰与偶联剂的乙醇溶液100℃下高速搅拌30min，其中稻壳灰与偶联剂的质量比为100:（0.5～3），偶联剂与乙醇的体积比为10：90；然后置于100℃烘箱内烘干24h，得表面处理稻壳灰。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂中的一种或一种以上。所述硅烷偶联剂优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、乙烯基三甲氧基硅烷；所述钛酸酯偶联剂优选异丙基二油酸酰氧基钛酸酯或三异硬酯酰基钛酸酯；所述铝酸酯偶联剂优选二硬脂酰氧异丙基铝酸酯。

所述的抗氧剂选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、含硫化合物抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂中的一种或一种以上。