二次纖維木塑材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用造紙用二次纖維制備的木塑復(fù)合材料及其制備方法。與現(xiàn)有木塑復(fù)合材料相比，本發(fā)明所述二次纖維木塑復(fù)合材料充分利用造紙材料二次纖維來生產(chǎn)木塑復(fù)合材料，不僅能夠起到很好地進(jìn)行廢料再利用，而且有利于環(huán)保；另外本發(fā)明的二次纖維木塑復(fù)合材料易于加工，其加工長度不受限制，且生產(chǎn)效率高、性能優(yōu)良(零甲醛、防水、防潮、防霉、防蛀)，將來是取代普通密度板、多層板材的理想裝飾材料，使用數(shù)年后，可100％回收再利用；且生產(chǎn)工藝簡單、易于操作，穩(wěn)定性好。
【專利說明】二次纖維木塑材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及木塑材料領(lǐng)域，具體的說，涉及一種利用造紙用的二次纖維制備的木塑材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們環(huán)保節(jié)能意識的提高，已經(jīng)不再滿足于實木地板的木材浪費和強(qiáng)化地板的高甲醛釋放，迫切需要一種具有節(jié)能、低耗費、易于打理的新型的建筑材料。木塑復(fù)合材料是一種用木粉、木纖維或植物纖維填充熱塑性聚合物經(jīng)高溫高壓處理制成的材料，兼有木材和塑料的優(yōu)點，它的主要原料是農(nóng)林廢棄物(如廢棄木材、農(nóng)作物稻秸桿等)和熱塑性塑料。農(nóng)作物秸桿作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物，產(chǎn)量大、分布廣，據(jù)統(tǒng)計目前我國農(nóng)作物秸桿產(chǎn)生量每年約8~10億噸。長期以來，國內(nèi)外對農(nóng)作物秸桿的綜合利用進(jìn)行了廣泛的研究，獲得了一些可利用的途徑，其中重要的一種就是將木質(zhì)纖維和塑料共混，制備復(fù)合材料，如將棉田廢棄物和廢棄的地膜混合，加入合適的添加劑制成木塑地板；將秸桿或花生殼與PVC、PP或PE混合，高溫高壓制備出木塑材料。木塑材料的開發(fā)應(yīng)用有利于保護(hù)森林資源，減緩廢棄木材和塑料對環(huán)境的污染，充分利用自然資源。
[0003]對于造紙工業(yè)而言，廢紙是一種十分重要的可回用資源，回收用紙就是目前人們針對于此類可回用資源而提出的一個術(shù)語。因為原料易得，且工藝過程簡單，更重要的是既節(jié)約資源又保護(hù)環(huán)境。因此，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。這種回收用紙制備的紙漿稱之為回收纖 維或二次纖維。對于缺乏纖維原料的國家來說，利用二次纖維有重要的經(jīng)濟(jì)意義。二次纖維中的纖維素的含量很高，非常適合制備木塑材料。
[0004]基于上述要求，本發(fā)明提供了一種利用二次纖維制備的木塑復(fù)合材料及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用二次纖維制備的木塑復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明制備的二次纖維木塑復(fù)合材料物理性能優(yōu)良，防水、防潮、防霉，易于加工，且能夠充分利用造紙廢渣中的二次纖維，同時節(jié)約木材資源。
[0006]本發(fā)明所述的二次纖維木塑復(fù)合材料，是由以下重量份數(shù)的原料制成:
[0007]PVC 樹脂粉:100 份；
[0008]二次纖維粉:20~50份；
[0009]鈣質(zhì)填充劑:20~50份；
[0010]穩(wěn)定劑:1~5份；
[0011]PE 蠟:0.5 ~1.5 份;
[0012]硬脂酸:0.5~1.5份;
[0013]發(fā)泡調(diào)節(jié)劑:3~10份；
[0014]發(fā)泡劑:0.1~2份。[0015]其中，所述的PVC樹脂粉可選用本領(lǐng)域常用的通用性PVC樹脂粉，即懸浮法生產(chǎn)的疏松型樹脂，俗稱SG樹脂，其組織疏松，表面形狀不規(guī)則，斷面輸送多孔呈網(wǎng)狀。因此，SG型樹脂吸收增塑劑快，塑化速度快。一般粒度為10~400 μ m，優(yōu)選與木質(zhì)纖維粉粒度接近的20 ~200 μ mD
[0016]其中，所述二次纖維粉可選用造紙領(lǐng)域常用的二次纖維粉，將造紙工業(yè)常用的二次纖維的紙漿干燥制粉即可。特別是可選用將廢紙利用蒸汽爆破法制成的二次纖維粉；一般來說，所述蒸汽爆破法制備二次纖維粉的方法是將各種廢紙漿化后送入蒸汽爆破器中，通過往復(fù)式活塞將其壓縮成塞狀物料，該塞狀物連續(xù)送入高壓釜，經(jīng)過蒸汽處理使其溫度達(dá)到230°C以上，壓力達(dá)到1-3個大氣壓，處理0.5-10min,然后將物料通過一個噴料閥噴出，使壓力降至常態(tài)。通過飽和蒸汽閃擊之后，廢紙已分解成纖維和能夠洗滌出去的油墨粒子。然后與晶華、篩選、洗滌等設(shè)備配套制得二次纖維紙漿，然后將紙漿干燥制粉。粉末的粒度優(yōu)選為50~80目。
[0017]所述鈣質(zhì)填充劑可選用碳酸鈣。向木塑材料中加入適量的填充劑，會使其具有較好的手感，光面干燥而不顯光亮，且耐熱壓性高，永久形變小。優(yōu)選輕質(zhì)碳酸鈣粉或輕度活化碳酸鈣。所述輕質(zhì)碳酸鈣是沉降體積為2.4-2.8mL/g的碳酸鈣，一般是將石灰石等原料煅燒生成石灰(主要成分為氧化鈣)和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分為氫氧化鈣)，然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，最后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得；或先用碳酸納和氯化鈣進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，然后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得。所述輕質(zhì)碳酸鈣的粒度為2-1000nm ;優(yōu)選粒度為2_50nm的超微細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣。所述活化碳酸鈣是改進(jìn)工藝條件制備的輕質(zhì)碳酸鈣粉，可選用市場上常見的活化碳酸鈣產(chǎn)品，如石家莊井陘碳酸鈣廠生產(chǎn)的鈣粉。 [0018]PVC在高溫下加工，極易放出HCL，形成不穩(wěn)定的聚烯結(jié)構(gòu)。同時，HCL具有自催化作用，會使PVC進(jìn)一步降解。另外，如果有氧存在或有鐵、鋁、鋅、錫、銅和鎘等離子存在，都會對PVC降解起催化作用，加速其老化。因此塑料將出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象，如變色、變形、龜裂、機(jī)械強(qiáng)度下降、電絕緣性能下降、發(fā)脆等。為了解決這些問題，配方中必須加入穩(wěn)定劑，尤其熱穩(wěn)定劑更是必不可少。PVC用的穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和螯合劑。配方設(shè)計時根據(jù)制品使用要求和加工工藝要求選用不同品種，不同數(shù)量的穩(wěn)定劑。本發(fā)明中，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅系列穩(wěn)定劑或稀土類穩(wěn)定劑，可采用本領(lǐng)域市購的上述穩(wěn)定劑，如深圳市森德利塑料助劑有限公司的CZX系列無毒鈣鋅穩(wěn)定劑等；稀土穩(wěn)定劑的加工性能極好，可選用濟(jì)南金昌順化工有限公司生產(chǎn)的PVC無塵稀土復(fù)合熱穩(wěn)定劑。
[0019]所述PE蠟即聚乙烯蠟，其分子量一般為1500~50000，平均不超10000，為蠟狀樹月旨。外觀是白色或黃色小顆粒。聚乙烯蠟熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電性能都很好，熔融粘度和硬度均接近于石蠟，具有較強(qiáng)的內(nèi)部潤滑作用。
[0020]硬脂酸也是一種常用的潤滑劑，它可以充當(dāng)外潤滑劑，主要通過與木粉混合，均勻地覆蓋在木粉表面，從而提高其與聚合物基體的粘接。所述硬脂酸選用本領(lǐng)域常用的硬脂酸即可。
[0021]發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為聚丙烯酸酯類發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，可選用本領(lǐng)域常用的類型，如山東瑞豐高分子有限公司生產(chǎn)的ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑。
[0022]所述發(fā)泡劑為偶氮酰胺類放熱型發(fā)泡劑，如本領(lǐng)域常用的偶氮二甲酰胺。[0023]發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為聚丙烯酸酯類發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，可選用本領(lǐng)域常用的類型，如山東瑞豐高分子有限公司生產(chǎn)的ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑。
[0024]優(yōu)選的，所述木塑浴室板的表面層采用以下重量份數(shù)的原料制成:
[0025]PVC 樹脂粉:100 份；
[0026]二次纖維粉:20~40份；
[0027]鈣質(zhì)填充劑:30~50份；
[0028]穩(wěn)定劑:2~5份；
[0029]PE 蠟:0.9 ~1.1 份；
[0030]硬脂酸:0.7~0.9份；
[0031]發(fā)泡調(diào)節(jié)劑:5~8份； [0032]發(fā)泡劑:0.5~1.5份。
[0033]本發(fā)明還提供了利用二次纖維制備木塑復(fù)合材料的方法。
[0034]所述二次纖維木塑復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟:
[0035]I)將二次纖維粉與質(zhì)量為配方量20-30%的鈣質(zhì)填充劑加入攪拌混料機(jī)，混合均勻，然后加入PE蠟和硬脂酸，加熱至100-1IO0C，混合均勻，再依次加入PVC樹脂粉，穩(wěn)定劑，發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，發(fā)泡劑，剩余量的鈣質(zhì)填充劑，加熱到130~150°C，混合均勻，再冷卻至70~80°C放出；
[0036]2)將混合好的原料加入擠出機(jī)，加熱至140~180°C擠出，經(jīng)磨具定型、冷卻、牽弓丨、定尺、切割成型材。
[0037]型材的長度、寬度、厚度可根據(jù)客戶要求任意確定。
[0038]采用上述加料順序，首先鈣質(zhì)填充劑能夠與二次纖維粉緊密結(jié)合，然后PE蠟和硬脂酸對上述親水性顆粒進(jìn)行改性，由于在較高溫度下進(jìn)行，混合更均勻，顆粒表面的疏水性會大大提高，隨后在較低的溫度下進(jìn)行混入PVC樹脂粉和穩(wěn)定劑，一方面能夠使樹脂粉緊密的結(jié)合在以上疏水性顆粒的周圍，另一方面也能夠降低PVC的分解，提高最終制備的木塑材料的穩(wěn)定性，且在該溫度下，發(fā)泡劑和發(fā)泡調(diào)節(jié)劑能夠連續(xù)穩(wěn)定的微孔發(fā)泡，高速擠出，使樹脂材料和鈣質(zhì)填充劑以及上述木質(zhì)纖維粉等均勻分散，保證了最終制備的木塑材料的材質(zhì)和物理性能的均一性。
[0039]本發(fā)明的二次纖維木塑復(fù)合材料具有如下優(yōu)點:
[0040]I)本發(fā)明能夠充分再利用造紙材料二次纖維來生產(chǎn)木塑復(fù)合材料，不僅能夠起到很好地進(jìn)行廢料再利用，而且有利于環(huán)保；
[0041]2)本發(fā)明的木塑型材，易于加工，其加工長度不受限制，且生產(chǎn)效率高、性能優(yōu)良(零甲醛、防水、防潮、防霉、防蛀)，將來是取代普通密度板、多層板材的理想裝飾材料，使用數(shù)年后，可100%回收再利用。
[0042]3)本發(fā)明的木塑型材，其生產(chǎn)工藝簡單、易于操作，穩(wěn)定性好、易于加工。
【具體實施方式】
[0043]以下實施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的發(fā)明范圍。該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0044]如無特別說明，所采用的方法是本領(lǐng)域常用的方法。本實施例采用的設(shè)備也為本領(lǐng)域常用的設(shè)備。其中實施例1-4所用的各原料的名稱和生產(chǎn)廠家如表1所示:
[0045]表1實施例1_4的原料及廠家
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種二次纖維木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述二次纖維木塑復(fù)合材料采用以下重量份數(shù)的原料制成: PVC樹脂粉:100份； 二次纖維粉:20~50份； 鈣質(zhì)填充劑:20~50份; 穩(wěn)定劑:1~5份；
PE 蠟:0.5 ~1.5 份； 硬脂酸:0.5~1.5份； 發(fā)泡調(diào)節(jié)劑:3~10份； 發(fā)泡劑:0.1~2份。
2.如權(quán)利要求1所述的二次纖維木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述二次纖維木塑復(fù)合材料是采用以下重量份數(shù)的原料制成: PVC樹脂粉:100份； 二次纖維粉:20~40份； 鈣質(zhì)填充劑:30~50份; 穩(wěn)定劑:2~5份；
PE 蠟:0.9 ~1.1 份； 硬脂酸:0.7~0.9份; 發(fā)泡調(diào)節(jié)劑:5~8份； 發(fā)泡劑:0.5~1.5份。
3.如權(quán)利要求1或2所述的二次纖維木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述鈣質(zhì)填充劑為碳酸鈣。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的二次纖維木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅系列穩(wěn)定劑或稀土類穩(wěn)定劑。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的二次纖維木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為聚丙烯酸酯類發(fā)泡調(diào)節(jié)劑。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項所述的二次纖維木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述發(fā)泡劑為偶氮酰胺類放熱型發(fā)泡劑。
7.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的二次纖維木塑復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟: 1)將二次纖維粉與質(zhì)量為配方量20-30%的鈣質(zhì)填充劑加入攪拌混料機(jī)，混合均勻，然后加入PE蠟和硬脂酸，加熱至100-110°C，混合均勻，再依次加入PVC樹脂粉，穩(wěn)定劑，發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，發(fā)泡劑，剩余量的鈣質(zhì)填充劑，加熱到130~150°C，混合均勻，再冷卻至70~80°C放出； 2)將混合好的原料加入擠出機(jī)，加熱至140~180°C擠出，經(jīng)磨具定型、冷卻、牽引、定尺、切割成型材。
【文檔編號】C08K5/09GK103992592SQ201410181776
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】趙悅英, 楊明, 顧元喆 申請人:山東霞光實業(yè)有限公司