[发明专利]一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料及制备方法，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：PVC树脂：100份；生物质纤维粉：150～400份；改性剂：生物质纤维质量的5～30％；引发剂：改性剂质量的3‑15％；稳定剂：5～9份；加工助剂型ACR：2‑6份；增韧改性剂：7～15；外润滑剂3‑6份、内润滑剂0.5‑3份，抗氧剂1‑2份；采用本发明方法制备的非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料，生物质纤维填充量质量比达到60‑80％，具有质轻、表面硬度高、防水、防腐、保温的优点，具有木材可钉、可锯、可刨的加工特点，可广泛用于建筑、运输、包装及家庭装饰领域。

技术领域

本发明属于木塑材料技术领域，具体涉及一种非发泡PVC基超高填充生物质纤维复合材料及制备方法。

背景技术

生物质复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的新型环保材料，主要用于建材、家具、物流包装等行业。

我国有比较丰富的生物质资源，据联合国粮农组织资料，我国每年有1.1亿吨麦秸，居世界第一位。具体到林业可利用生物质方面，我国目前拥有用材林7862.58万公顷，薪炭林2139万公顷，竹林484.26万公顷。每年约有1.5亿吨森林采伐剩余物和木材加工产生的废弃物，每年约有1亿吨疏伐树木整枝生物质。这些林业生物质资源为我国林产工业发展生物质产业提供了丰富的原料。作为可循环利用天然资源的生物质及其废弃物的资源化利用，具有良好的经济、社会和生态效益，已逐渐成为21世纪主要的新材料和新能源之一。

目前产业化的PP、PE基生物质复合材料中生物质纤维添加量最高只能达到55％，如中国专利CN105924793A、CN104479388A，利用流动性好的PP作为基材，且对秸秆粉进行化学预处理前提下，秸秆粉添加量仅达43份。以流动性最佳的PE为基材的生物质复合材料如中国专利CN105348843A中生物质纤维最高填充量仅55％。以具有阻燃性的PVC树脂作为基材的生物质复合材料，如中国专利CN105082719A秸秆粉添加量仅10份，专利CN102634220A以PVC树脂为基材，通过对秸秆粉的改性，秸秆粉添加量可达到150份，为中高填充，但机筒温度185℃、机头温度高达190℃，不利于高填充生物质纤维复合材料的加工。中国专利CN201510413300.7通过造粒后再挤出加工成型，其造粒时间长达30min，其加工成型螺杆较长，机筒温度控制分7个区，总体效率低。中国专利CN201510919498.6公布了一种PVC基的生物质复合材料，其中大量使用DOP、环氧大豆油等增塑剂，加工过程会产生大量污染物、产品不绿色，同时经混料、造粒和挤出成型，加工过程效率低。G.Saini等研究发现，用碱液处理甘蔗秸秆可有效增强PVC/甘蔗秸秆/复合材料的力学性能，但其拉伸弹性模量提高了48％、冲击强度提高了14％，且扫描电子显微镜(SEM)结果显示，处理后的甘蔗秸秆与PVC界面结合更好，但首先采用5％NaOH溶液对秸秆纤维处理24h，过程复杂、增加成本，同时若工业化生产会增加废水处理环节(Saini G，Narula A K，Choudhary V，et al.Effect ofparticle sizeand alkali treatment of sugarcane bagasse on thermal，mechanical，and morphological properties of PVC-bagasse composites[J].JReinf PlastCompos，2010，29(5):731–740.)。Kaimeng Xu等将天然生物偶联剂壳聚糖引入到复合材料体系中，壳聚糖分子链中的氨基基团将木粉和PVC基质连接起来，材料加工性能明显加强，但实验结果为木粉含量添加量最佳为30份，未到达高填充或超高填充的目的(Xu K,Li K,Zhong T,et al.Effects of chitosan as biopolymer coupling agent on thethermaland rheological properties of polyvinyl chloride/wood flour composites[J].Composites Part B:Engineering.2014,58:392-399.)。