[发明专利]一种纤维增强生物质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种纤维增强生物质材料的制备方法与应用。

背景技术

目前市面上常见的主要是天然木材和全塑料材料，还有一部分为生物质复合材料。天然木材的限伐因环境保护的要求而越来越严格，同时由于人工采集和加工，使得其规模化产业水平不高且价格较贵，此外天然木材易霉变，不适于湿热环境下的户外使用，后续的“喷漆”防腐处理亦造成不环保。而全塑料材料避免了上述不足，其优点是耐水防腐，可批量生产，价格适中；但是塑料材料的质感生硬、易日光老化，不环保等问题仍然突出。因此，生物质复合材料是综合了天然木材和全塑料材料优点的替代材料，具有质感舒适、防水耐腐、可回收环保的特点，是目前市面上较为高档的常用材料。中国专利2014104758494和中国专利2017101029903均公开了一种生物质材料的制备及使用方法，但是以上两篇公开的专利依然存在较多不足：强度和韧性难保证；表面生硬；不耐折痕和刮擦。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种纤维增强生物质材料及其制备方法，生产的生物质材料提高了强度和韧性，质感舒适，耐折、耐刮擦。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种纤维增强生物质材料，其特征在于：所述材料按质量百分数由以下组分构成：生物质原料：5%~50%；热塑性塑料：20%~80%；纤维原料：5%~40%，其他辅料：10%~30%，助剂：0.5%~20%。

本发明的进一步改进在于：所述生物质原料包括农作物副产物秸秆、木粉、中药渣中的一种或多种的组合，其中农作物副产物可以是小麦、水稻、油菜等秸秆。

本发明的进一步改进在于：所述热塑性塑料为：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）中的一种或多种的组合。

本发明的进一步改进在于：所述纤维原料为：玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的一种。

本发明的进一步改进在于：所述其他辅料包括三元乙丙橡胶（EPDM）、热塑性弹性体（POE）、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体（SBS）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、滑石粉、碳酸钙、硅微粉、硅藻土、色母粒中的一种或多种的组合。

本发明的进一步改进在于：所述助剂包括马来酸酐接枝物、白油、硅酮、硬脂酸、硅烷偶联剂、偶氮二甲酰胺（AC发泡剂）、氧化锌、硬脂酸锌、抗紫外老化剂中的一种或多种的组合。

本发明是一种纤维增强生物质材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将生物质原料研磨至20~120目，并置于105℃烘干4~8小时；

（2）将步骤（1）中处理好的生物质原料粉体与热塑性塑料、纤维原料、其他辅料和助剂按质量分数称量配混，混合均匀，其中生物质原料粉体5%~30%，热塑性塑料20%~50%，纤维原料5%~30%，其他辅料10%~20%，助剂：1%~10%；

（3）将步骤（2）配混后的各组分经双螺杆造粒机加工切粒，获得生物质塑料母粒；

（4）将步骤（3）中获得的生物质塑料母粒经型材挤出机或片材机，加工制备为生物质板材和片材。

本发明的有益效果是：（1）添加了纤维原料：玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或多种的组合，提升了强度和刚度；（2）添加了三元乙丙橡胶（EPDM）、热塑性弹性体（POE）、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体（SBS）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、硅酮中的一种或多种的组合，提升了韧性，改善了表面硬度，质感舒适，耐折耐刮。

本发明制备的生物质材料质感亲和、防水耐腐、不易老化、强度高、韧性好、耐折耐刮擦，既拥有天然木材的自然质感，又具备全塑料材料的强度和耐久性，是天然木材和全塑料材料的综合替代材料。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1所示，本发明是一种纤维增强生物质材料，其特征在于：所述材料按质量百分数由以下组分构成：生物质原料：5%~50%；热塑性塑料：20%~80%；纤维原料：5%~40%，其他辅料：10%~30%，助剂：0.5%~20%；

其中：所述生物质原料包括农作物副产物秸秆、木粉、中药渣中的一种或多种的组合，其中，农作物副产物包括小麦、水稻、油菜等秸秆；