一種木塑陶瓷復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種木塑陶瓷復合材料，由以下重量份的各原料組成：天然植物纖維40～50份，廢舊塑料20～30份，廢舊陶瓷粉體10～15份，阻燃劑0.1～2份，相溶劑1～4份，潤滑劑0.5～2份，增塑劑1～3份，抗氧化劑0.1～0.5份，著色劑0.1～0.2份。本發明專利技術利用廢棄的天然植物纖維、廢舊塑料及廢舊陶瓷粉體生產木塑陶瓷復合材料，充分達到固體廢棄物的無害化資源化利用，具有環保、經濟、原材料供應廣泛等優點。而且本發明專利技術的木塑陶瓷復合材料具有優異的耐磨性，還具有優異的力學性能、較高的抗彎強度和沖擊強度、極低的吸水率和耐高低溫性能優異。本發明專利技術木塑陶瓷復合材料的制備工藝簡單，對設備要求低，生產能耗低，成本低，市場前景廣闊。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復合材料
，特別是指一種木塑陶瓷復合材料及其制備方法。
技術介紹
木塑陶瓷復合材料是一種新型環保復合材料，它主要利用廢棄的各種天然植物纖維、廢舊塑料和廢舊陶瓷粉體進行復配，添加特種助劑，經熱擠制成的優于木材及普通木塑復合材料的新型環保復合材料。該種材料不僅具有普通木塑復合材料機械性能高、吸水率低、不易形變和開裂、不易被蟲蛀和霉變、防潮、耐酸堿、耐化學品、耐鹽水性好、不腐爛、便于清洗、可反復回收利用等優點，更解決了普通木塑復合材料耐磨性、耐熱性差的缺點，能廣泛用于室內外建筑、運輸、包裝等領域。我國是木材需求大國和農業大國，每年產生的農作物秸稈、木材加工業廢棄物高達上千萬噸，是一種巨大的可再生資源，利用廢棄的各種天然植物纖維制備環保木塑陶瓷復合材料，是資源化利用最具有市場發展潛力和產業化前景的技術，是解決農作物秸稈、木材加工業廢棄物綜合利用、降低野外秸稈焚燒污染大氣環境的最佳途徑之一。目前，廢舊塑料是我國環境污染的重大源頭之一，每年有上千萬噸的廢舊塑料作為垃圾丟棄，而塑料本身具有難以降解的特性，因此對環境造成長久的危害。隨著特種陶瓷在通信、計算機、電子儀表、家用電器和數字電路技術等領域的普及發展，我國特種陶瓷生產規模逐年增長，但限于國內特種陶瓷燒結、加工技術的不足，特種陶瓷生產合格率普遍偏低，已燒結的不合格特種陶瓷元器件成為該類生產企業的最大污染來源之一，完全被當成垃圾來處理，沒有得到有效利用。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提出一種性能出色、制備簡單的木塑陶瓷復合材料及其制備方法。基于上述目的，本專利技術提供的一種木塑陶瓷復合材料，由以下重量份的各原料組成：天然植物纖維40～50份，廢舊塑料20～30份，廢舊陶瓷粉體10～15份，阻燃劑0.1～2份，相溶劑1～4份，潤滑劑0.5～2份，增塑劑1～3份，抗氧化劑0.1～0.5份，著色劑0.1～0.2份。優選的，所述天然植物纖維為廢棄的農作物秸稈、稻殼、鋸末、木屑、竹屑、花生殼、大豆皮、椰殼或甘蔗渣。優選的，所述廢舊塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酷中的一種或其組合；所述廢舊塑料為不規則片狀。優選的，所述廢舊陶瓷粉體是通過表面處理劑對廢舊陶瓷粉的表面進行接枝改性所得；所述廢舊陶瓷粉為氮化硅、碳化硅、二氧化硅、滑石粉、氧化鋁、氧化鋯中的一種或其組合。優選的，所述表面處理劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯、鋁酸酯中的一種或其組合。優選的，所述阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂中的一種或其組合；所述相溶劑為馬來酸酐接枝聚乙烯。優選的，所述潤滑劑為聚乙烯蠟；所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯或鄰苯二甲酸二丁酯。優選的，所述抗氧化劑為三(2.4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、抗氧劑1010、抗紫外吸收劑UV531中的一種或其組合。優選的，所述著色劑為炭黑、鐵紅、鐵黃、鈦青綠、鈦青藍和二氧化鈦中的一種或其組合。在本專利技術的木塑陶瓷復合材料的配方中，廢舊陶瓷粉體是通過表面處理劑對廢舊陶瓷粉的表面進行接枝改性所得，能夠改善本專利技術還提供了一種上述的木塑陶瓷復合材料的制備方法，包括以下步驟：a.將廢棄的天然植物纖維干燥后，破碎成40-80目的纖維粉體；b.將回收的廢舊塑料進行分揀、破碎、清洗、干燥處理后，進行混合均化備用；c.將回收的廢舊陶瓷進行破碎、清洗后，研磨成400-1000目的陶瓷粉，通過表面處理劑對陶瓷粉進行接枝改性處理，得到廢舊陶瓷粉體；d.將步驟a中的纖維粉體、步驟b中處理后的廢舊塑料、步驟c中的廢舊陶瓷粉體與剩余各原料進行充分混勻，得到混合料；e.通過雙螺桿擠出機，在加工溫度150-250℃，轉速150-200轉/分鐘下，對混合料進行混煉擠出并風冷造粒，制得木塑陶瓷復合材料。優選的，制備廢舊陶瓷粉體的方法如下：稱取0.5g～1.5g陶瓷粉，加入20mL甲苯，常溫用300W的超聲波清洗器超聲分散30min，得到均勻懸浮液，再向其中加入表面處理劑，表面處理劑的濃度為0.5％～2％，繼續超聲3～4min，轉移到燒瓶中，在90℃的溫度中攪拌反應6h，反應結束后以12000r/min的速度常溫離心分離，即得廢舊陶瓷粉體。本專利技術的重點在于木塑陶瓷復合材料的配方，其原理在于：廢舊陶瓷粉體通過表面處理劑對廢舊陶瓷粉的表面進行接枝改性所得，陶瓷粉可減低聚合物的磨損，同時可改善聚合物的耐熱性能、尺寸穩定性、膨脹性、硬度和收縮性等；表面處理劑與陶瓷粉表面的羥基發生反應，消除或減少表面硅醇基的量，使陶瓷粉由親水性變為疏水性，從而改變陶瓷粉的表面性質，改善陶瓷粉界面結合，使陶瓷粉表面產生新的物理、化學和機械性能及新的功能。本專利技術的阻燃劑是無鹵阻燃劑，具有阻燃、抑煙和填充功能，可用來改善木塑復合材料易燃和發煙量大的缺陷。相溶劑是一端含有極性基團，另一端含有非極性基團的化合物。根據相似相容的原則：含有極性基團的一端和植物纖維部分相溶，而含有非極性基團的一端則和樹脂部分相溶，可起到一個橋梁的作用而將兩者結合在一起。相容性的改善是通過降低兩相間的界面能，促進植物纖維在樹脂相中的分散，降低植物纖維之間的凝聚力，提高聚合物基體的容納能力而實現的，另外還通過增加高分子鏈與纖維間的機械纏繞而提高界面的粘結力，得到優良性能的制品，可以顯著提高材料的力學性能。潤滑劑可以減少化合物與加工機械的摩擦力，使加工設備發揮出最佳的操作特性，從而提高擠出產品的外觀質量，提高產量，提高生產效率，減少邊緣磨損。增塑劑可以提高分子制品的塑性增加、改進其柔性、延伸性和加工性。塑劑分子結構中含有極性和非極性兩種基團，在高溫剪切作用下，它能進入聚合物分子鏈中，通過極性基團與聚合物上的極性基團互相吸引形成
均勻穩定體系，而它非極性部分的插入則可減弱聚合物分子的相互吸引，增加高分子鏈段的活動空間，從而使加工容易進行。抗氧化劑，能抑制或延緩聚合物氧化。著色劑可以賦予制品色澤，起美觀、易于辯識等作用，它能使制品有均勻穩定的顏色，且脫色慢。從上面所述可以看出，本專利技術提供的一種木塑陶瓷復合材料及其制備方法，利用廢棄的天然植物纖維、廢舊塑料及廢舊陶瓷粉體生產木塑陶瓷復合材料，充分達到廢棄的天然植物纖維、廢舊塑料和廢舊陶瓷的無害化資源化利用，具有環保、經濟、原材料供應廣泛等優點。而且本專利技術的木塑陶瓷復合材料具有優異的耐磨性，還具有優異的力學性能、較高的抗彎強度和沖擊強度、極低的吸水率和耐高低溫性能優異。本專利技術木塑陶瓷復合材料的制備工藝簡單，對設備要求低，生產能耗低，成本低，性能均優于木材及普通木塑復合材料，市場前景廣闊。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本專利技術進一步詳細說明。實施例一木塑陶瓷復合材料按質量份計成分如下：農作物秸稈：40份廢舊聚乙烯塑料(不規則片狀)：20份廢舊氮化硅陶瓷粉體：10份氫氧化鋁：0.1份馬來酸酐接枝聚乙烯：1份聚乙烯蠟：0.5份鄰苯二甲酸二辛酯：1份三(2.4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯：0.1份炭黑：0.1份按照以下制備方法制備上述的木塑陶瓷復合材料：(1)按照實施例一所述的質量份稱取農作物秸稈，將農作物秸稈干燥后，破碎成40-80目的纖維粉體；(2)按照實施例一所述的質量份稱取廢舊聚乙烯塑料，將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種木塑陶瓷復合材料，其特征在于，由以下重量份的各原料組成：天然植物纖維40～50份，廢舊塑料20～30份，廢舊陶瓷粉體10～15份，阻燃劑0.1～2份，相溶劑1～4份，潤滑劑0.5～2份，增塑劑1～3份，抗氧化劑0.1～0.5份，著色劑0.1～0.2份。

【技術特征摘要】
1.一種木塑陶瓷復合材料，其特征在于，由以下重量份的各原料組成：天然植物纖維40～50份，廢舊塑料20～30份，廢舊陶瓷粉體10～15份，阻燃劑0.1～2份，相溶劑1～4份，潤滑劑0.5～2份，增塑劑1～3份，抗氧化劑0.1～0.5份，著色劑0.1～0.2份。2.根據權利要求1所述的木塑陶瓷復合材料，其特征在于，所述天然植物纖維為廢棄的農作物秸稈、稻殼、鋸末、木屑、竹屑、花生殼、大豆皮、椰殼或甘蔗渣。3.根據權利要求1所述的木塑陶瓷復合材料，其特征在于，所述廢舊塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酷中的一種或其組合；所述廢舊塑料為不規則片狀。4.根據權利要求1所述的木塑陶瓷復合材料，其特征在于，所述廢舊陶瓷粉體是通過表面處理劑對廢舊陶瓷粉的表面進行接枝改性所得；所述廢舊陶瓷粉為氮化硅、碳化硅、二氧化硅、滑石粉、氧化鋁、氧化鋯中的一種或其組合。5.根據權利要求4所述的木塑陶瓷復合材料，其特征在于，所述表面處理劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯、鋁酸酯中的一種或其組合。6.根據權利要求1所述的木塑陶瓷復合材料，其特征在于，所述阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂中的一種或其組合；所述相溶...

【專利技術屬性】
技術研發人員：方映杰，胡建光，康小明，
申請(專利權)人：湖南映宏新材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖南;43