專利名稱：高分子材料與纖維素或/和木質素復合材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高分子材料與纖維素或/和木質素復合材料的制備方法。
背景技術：
高分子聚合物與纖維素或/和木質素復合材料廣泛應用于建筑領域。目前，制備 高分子聚合物與纖維素復合材料的方法是采用物理混合的方法，由于是大分子的高分子顆 粒與木粉等含有纖維素的材料的結合，需要使用偶聯(lián)劑或其他相容劑，通過偶聯(lián)劑或其他 相容劑將兩種大分子物質結合在一起。由于偶聯(lián)劑和相容劑比較昂貴，一般占復合材料成 本的30%左右，造成復合材料的生產(chǎn)成本高。而且，偶聯(lián)劑和相容劑又會給復合材料帶來一 定的污染物，因此，降低復合材料的生產(chǎn)成本，合成清潔型環(huán)保的產(chǎn)品是目前高分子聚合物 與纖維素復合材料的研究目標。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種不含偶聯(lián)劑及其他相容劑， 生產(chǎn)成本低，無污染的高分子材料與纖維素或/和木質素復合材料的制備方法。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn) —種高分子材料與纖維素或/和木質素復合材料的制備方法，其特征在于，包括 下述步驟 (1)將高分子材料與溶劑充分攪拌使高分子材料溶解制成質量百分比濃度為 4-40%的高分子真溶液，所述高分子材料為熱塑性高分子聚合物、熱塑性高分子聚合物合 金、熱固性高分子聚合物、熱固性高分子聚合物合金中的任一種； (2)將含有纖維素或/和木質素的原料制成粒徑為60-260 P m的原料粉末，并干燥 至水分含量《1% ; (3)將步驟(1)中的高分子真溶液與步驟(2)中干燥后的原料粉末充分攪拌混合 后在閃蒸溫度為60-30(TC、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-560kg/h的條件下閃 蒸，之后進入雙螺桿擠壓機擠壓成型，得到復合材料。或者，將步驟(1)中的高分子真溶液 在閃蒸溫度為60-30(TC、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-560kg/h的條件下閃蒸至 質量百分比濃度為26-98%的高分子濃溶液，將閃蒸后的高分子濃溶液與步驟(2)中干燥 后的原料粉末分別進入雙螺桿擠壓機擠壓成型，得到復合材料，其中，按質量百分比高分子 真溶液為40-90 %，干燥后的原料粉末為10-60%。 所述雙螺桿擠壓機為帶有微閃蒸分離器的雙螺桿擠壓機，擠出機的進口溫度為 100-200°C，中間段的溫度為150-205°C，出口段的溫度為160-210°C，閃蒸分離器的真空度 為3000-7000Pa，閃蒸分離器的溫度為150-200°C。 所述含有纖維素或/和木質素的原料為木粉、麥秸稈、稻殼、稻草、椰殼、桔子皮、 雜草、樹皮、樹根、棉桿、棉殼等中的任一種。 所述溶劑為鹵代烴(如三氯乙烯、三氯乙烷、氯苯、二氯苯等)、芳香烴(如甲苯、二甲苯、十氫萘、四氫萘、異丙苯等)、直鏈烷烴(如4-甲基-2-戊烷等)、環(huán)狀烷烴(如環(huán) 己烷等)、環(huán)狀醇(如環(huán)己醇等)、烷酮(如2-十一烷酮等)、環(huán)狀酮(如環(huán)己酮等)、酰胺 (如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)、環(huán)狀醚(如四氫呋喃等)、縮醛(如甲縮醛等)、酯類 (如乙酸戊酯、馬來酸二乙酯等)、雜環(huán)類化合物(如N甲基吡咯烷酮等)中的任一種。
本發(fā)明具有下述技術效果 本發(fā)明的制備方法中不使用偶聯(lián)劑或其他相容劑，高分子真溶液經(jīng)閃蒸發(fā)生不 穩(wěn)定相分離，形成極細的納米級微粒，與纖維素或/和木質素粉末由于小分子效應及表面 效應牢固的結合在一起，大大降低了生產(chǎn)成本，而且，由于產(chǎn)品中不含有偶聯(lián)劑或其他相容 劑，產(chǎn)品成本低，無污染。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發(fā)明詳細說明。本發(fā)明中所使用的雙螺桿擠出機最好使用專利號為200520025237. 1實用新型名
稱為《微閃蒸擠出機》中所公開的設備，便于溶劑的回收。
實施例1 (1)將5kgPVC與50kg四氫呋喃在5(TC充分攪拌制成PVC真溶液。 (2)將麥秸經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機制成粒徑不大于200 ii m的原料粉末，并將粉
末干燥至水分含量《1%。 (3)將55kgPVC真溶液與40kg干燥后的麥秸粉末充分攪拌混合后在閃蒸溫度為
6(TC、閃蒸壓力為7000Pa、閃蒸速度為260kg/h的條件下閃蒸，之后進入微閃蒸擠壓機擠壓
成型，得到PVC與麥秸復合材料。擠出機的進口溫度為10(TC，中間段的溫度為15(TC，出口
段的溫度為16(TC，閃蒸分離器的真空度為7000Pa，閃蒸分離器的溫度為150°C。 該復合材料拉伸強度26. 3Mpa，彎曲強度40. 8Mpa， IZOD沖擊強度(缺口 ) 23. 9J/
m。該復合材料可制鋪板、門窗、護墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶隔艙、柵欄、
百葉窗等。 實施例2 (1)將60kgPS與300kg 二甲苯在不大于3(TC充分攪拌1小時制成PS真溶液。
(2)將稻殼經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機制成粒徑為不大于160 ii m的原料粉末，并將 粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將360kgPS真溶液在閃蒸溫度130°C、閃蒸壓力5000Pa、閃蒸速度為360kg/ h的條件下閃蒸至質量百分比濃度為70%的PS濃溶液，將閃蒸后的PS濃溶液與360kg干 燥后的稻殼粉末分別進入微閃蒸擠壓機擠壓成型，得到PS與稻殼復合材料。擠出機的進 口溫度為150°C，中間段的溫度為205°C，出口段的溫度為180°C，閃蒸分離器的真空度為 5000Pa，閃蒸分離器的溫度為150°C。 該復合材料拉伸強度為23. 9Mpa，彎曲強度33. 2Mpa， IZOD沖擊強度(缺 口 )21.8J/m。該復合材料可制鋪板、門窗、護墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實施例3 (1)將15kgPET與300kg N-甲基吡咯烷酮在16(TC充分攪拌2小時制成PET真溶液。 (2)將雜木經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機制成粒徑為不大于180 m的原料粉末，并將 粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將315kgPET真溶液在閃蒸溫度300°C、閃蒸壓力400Pa、閃蒸速度為260kg/ h的條件下閃蒸至質量百分比濃度為70%的PET濃溶液，將閃蒸后的PET濃溶液與210kg 干燥后的雜木粉末分別進入微閃蒸擠壓機擠壓成型，得到PET與雜木復合材料。擠出機的 進口溫度為200°C，中間段的溫度為205°C，出口段的溫度為210°C，閃蒸分離器的真空度為 3000Pa，閃蒸分離器的溫度為200°C。 該復合材料拉伸強度為28. 8Mpa，彎曲強度46. 9Mpa， IZOD沖擊強度(缺 口 )36.2J/m。該復合材料可制鋪板、門窗、護墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實施例4 (1)將120kgPS/PP合金與300kg環(huán)己酮在IO(TC充分攪拌1. 5小時制成PS/PP真 溶液。 (2)將椰殼經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機制成粒徑為不大于190 m的原料粉末，并將 粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將420kgPS/PP真溶液在閃蒸溫度150°C 、閃蒸壓力1000Pa、閃蒸速度為 200kg/h的條件下閃蒸至質量百分比濃度為80%的PS/PP濃溶液，將閃蒸后的PS/PP濃溶 液與360kg干燥后的椰殼粉末分別進入微閃蒸擠壓機擠壓成型，得到PS/PP與椰殼復合材 料。擠出機的進口溫度為12(TC，中間段的溫度為18(TC，出口段的溫度為16(TC，閃蒸分離 器的真空度為3000Pa，閃蒸分離器的溫度為180°C。 該復合材料拉伸強度為28. 9Mpa，彎曲強度36. 2Mpa， IZOD沖擊強度(缺 口 )30. lj/m。該復合材料可制鋪板、門窗、護墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實施例5 (1)將30kg酚醛樹脂與300kg2_十一烷酮在IO(TC充分攪拌2小時制成酚醛樹脂
真溶液。 (2)將生物雜草經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機制成粒徑為不大于200 ii m的原料粉末， 并將粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將330kg酚醛樹脂真溶液在閃蒸溫度160°C、閃蒸壓力1000Pa、閃蒸速度為 200kg/h的條件下閃蒸至質量百分比濃度為70%的酚醛樹脂濃溶液，將閃蒸后的酚醛樹脂 濃溶液與470kg干燥后的生物雜草粉末分別進入微閃蒸擠壓機擠壓成型，得到酚醛樹脂與 生物雜草復合材料。擠出機的進口溫度為18(TC，中間段的溫度為20(TC，出口段的溫度為 18(TC，閃蒸分離器的真空度為2000Pa，閃蒸分離器的溫度為1S(TC。 該復合材料拉伸強度為19. 9Mpa，彎曲強度31. 2Mpa， IZOD沖擊強度(缺 口 )19.8J/m。該復合材料可制鋪板、門窗、護墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實施例6 (1)將60kgPE/PS合金與300kg環(huán)己醇在12(TC充分攪拌1小時制成PE/PS真溶液。 (2)將桔子皮經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機制成粒徑為不大于200 m的原料粉末，并 將粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將360kgPE/PS真溶液在閃蒸溫度110°C 、閃蒸壓力3000 Pa、閃蒸速度為 300kg/h的條件下閃蒸至質量百分比濃度為90%的PE/PS濃溶液，將閃蒸后的PE/PS濃溶 液與60kg干燥后的桔子皮粉末分別進入微閃蒸擠壓機擠壓成型，得到PE/PS與桔子皮復合 材料。擠出機的進口溫度為15(TC，中間段的溫度為19(TC，出口段的溫度為16(TC，閃蒸分 離器的真空度為5000Pa，閃蒸分離器的溫度為150°C。 該復合材料拉伸強度為21. 9Mpa，彎曲強度29. 8Mpa， IZOD沖擊強度(缺 口 )19.5J/m。該復合材料可制鋪板、門窗、護墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實施例7 (1)將60kg高抗沖聚苯乙烯與300kg異丙苯在ll(TC充分攪拌1小時制成高抗沖 聚苯乙烯真溶液。 (2)將棉桿經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機制成粒徑為不大于260 ii m的原料粉末，并將 粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將360kg高抗沖聚苯乙烯真溶液在閃蒸溫度IO(TC 、閃蒸壓力5000Pa、閃蒸速 度為320kg/h的條件下閃蒸至質量百分比濃度為70%的高抗沖聚苯乙烯濃溶液，將閃蒸后 的高抗沖聚苯乙烯濃溶液與360kg干燥后的棉桿粉末分別進入微閃蒸擠壓機擠壓成型，得 到高抗沖聚苯乙烯與棉桿復合材料。擠出機的進口溫度為IO(TC，中間段的溫度為150°C， 出口段的溫度為160°C，閃蒸分離器的真空度為7000Pa，閃蒸分離器的溫度為150-200°C
該復合材料拉伸強度為31. 9-Mpa，彎曲強度40. 1Mpa， IZOD沖擊強度(缺 口 )25.5J/m。該復合材料可制鋪板、門窗、護墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
實施例8 (1)將60kgPC與300kg四氫萘在17(TC充分攪拌2小時制成PC真溶液。 (2)將棉殼經(jīng)沖擊磨或拉伸式磨碎機制成粒徑為不大于60 ii m的原料粉末，并將
粉末干燥至水分含量《1%。 (3)將360kgPC真溶液在閃蒸溫度150°C、閃蒸壓力1000Pa、閃蒸速度為270kg/ h的條件下閃蒸至質量百分比濃度為70%的PC濃溶液，將閃蒸后的PC濃溶液與360kg干 燥后的棉殼粉末分別進入微閃蒸擠壓機擠壓成型，得到PC與棉殼復合材料。擠出機的進 口溫度為180°C，中間段的溫度為200°C，出口段的溫度為180°C，閃蒸分離器的真空度為 4000Pa，閃蒸分離器的溫度為180°C。 該復合材料拉伸強度為28. 9Mpa，彎曲強度41. 2Mpa， IZOD沖擊強度(缺 口 )31. lj/m。該復合材料可制鋪板、門窗、護墻板、地板、屋面板、建筑模板、鐵路枕木、船舶 隔艙、柵欄、百葉窗等。
權利要求
一種高分子材料與纖維素或/和木質素復合材料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟(1)將高分子材料與溶劑充分攪拌使高分子材料溶解制成質量百分比濃度為4-40％的高分子真溶液，所述高分子材料為熱塑性高分子聚合物、熱塑性高分子聚合物合金、熱固性高分子聚合物、熱固性高分子聚合物合金中的任一種；(2)將含有纖維素或/和木質素的原料制成粒徑為60-260μm的原料粉末，并將粉末干燥至水分含量≤1％；(3)將步驟(1)中的高分子真溶液與步驟(2)中干燥后的原料粉末充分攪拌混合后在閃蒸溫度為60-300℃、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-560kg/h的條件下閃蒸，之后進入雙螺桿擠壓機擠壓成型，得到復合材料；或者，將步驟(1)中的高分子真溶液在閃蒸溫度為60-180℃、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-360kg/h的條件下閃蒸至質量百分比濃度為26-98％的高分子濃溶液，將閃蒸后的高分子濃溶液與步驟(2)中干燥后的原料粉末分別進入雙螺桿擠壓機擠壓成型，得到復合材料；其中，按質量百分比高分子真溶液為40-90％，干燥后的原料粉末為10-60％。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高分子材料與纖維素或/和木質素復合材料的制備方法，其 特征在于，所述雙螺桿擠壓機為帶有微閃蒸分離器的雙螺桿擠壓機，擠出機的進口溫度為 100-200°C，中間段的溫度為150-205°C，出口段的溫度為160-210°C，閃蒸分離器的真空度 為3000-7000Pa，閃蒸分離器的溫度為150-200°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高分子材料與纖維素或/和木質素復合材料的制備方法，旨在提供一種不含偶聯(lián)劑及其他相容劑，生產(chǎn)成本低，無污染的復合材料的制備方法。將含有纖維素或/和木質素的原料制成粒徑為60-260μm的原料粉末，并干燥至水分含量≤1％。將高分子真溶液與干燥后的原料粉末充分攪拌混合后在閃蒸溫度為60-300℃、閃蒸壓力為400-7000Pa、閃蒸速度為60-560kg/h的條件下閃蒸，再進入雙螺桿擠壓機擠壓成型得到復合材料。本發(fā)明的方法不使用偶聯(lián)劑或其他相容劑，高分子真溶液經(jīng)閃蒸發(fā)生不穩(wěn)定相分離，形成極細的納米級微粒，與纖維素或/和木質素粉末由于小分子效應及表面效應牢固的結合在一起，大大降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品成本低，無污染。
文檔編號C08L27/00GK101747651SQ20091031200
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權日2009年12月22日
發(fā)明者何光臨, 金宗琴 申請人:何光臨;金宗琴