一种文冠果果壳木塑复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及木塑复合材料技术领域，具体涉及一种文冠果果壳木塑复合材料及其制备方法。

背景技术：

木塑复合材料是一种将木粉和塑料按一定比例混合制得的复合材料，具有耐腐蚀、耐酸碱、力学性能优异、热学性能相对稳定的特点。

近年来，随着经济生活的不断发展，人们的环保意识逐渐提高。使用可再生、可循环利用的资源制备环境友好材料成为大家关注的热点。其中木塑复合材料以其良好的综合性能和环保特性成为传统材料的有效替代物，在建筑用材、室内装饰、包装材料、汽车等领域均得到了广泛的应用。

文冠果(xanthocerassorbifoliabunge)是我国特有的木本油料植物，因其具有广泛的生态适应性，在我国北方14个省(市、自治区)均有分布或种植。进入21世纪，文冠果被列为我国重点发展的生物能源树种之一，各省区规划种植的面积迅猛增长，据不完全统计现已达百万公顷以上。

培育文冠果生物柴油原料林收获的是果实，其果实由果皮(即文冠果果壳)、种子组成，种子包含种皮和种仁。以单位重量计，果皮约占果实的48％，种皮约25％，种仁约27％，其中种仁中油脂含量55％～65％，可见油脂仅占果实收获量的15％左右。依据这个比例，即使不考虑加工损耗，每产出1份生物柴油也将同时产出5倍以上的剩余物。当文冠果总产量逐步上升并具备实现产业化加工条件时，文冠果剩余物的资源化问题如果不能如期解决，则不仅会造成原料资源的极大浪费，也会给环境带来巨大的压力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种文冠果果壳木塑复合材料及其制备方法，以文冠果果壳与塑料为原料成型得到文冠果果壳木塑复合材料型材，原材料来源丰富，操作简单，为文冠果果壳资源的高效利用提供了新途径。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种文冠果果壳木塑复合材料，其特征在于：按重量份数计，该木塑复合材料的制备原料包括如下组分：

所述文冠果果壳颗粒是将文冠果果壳经木材粉碎机和/或高速粉碎机进行粉碎处理后获得。

所述热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及其回收料中的一种或几种的混合物。回收料是指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中任意一种或几种的回收料。

所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、sebs热塑性弹性体、马来酸酐接枝sebs共聚物和乙丙橡胶中的一种或几种混合物。

所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷中的一种或几种的混合物。

所述光稳定剂为碳酸钙、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等紫外线屏蔽剂中的一种或几种的混合物。

所述润滑剂为石蜡、硬脂酸和硬脂酸盐类中的一种或几种的混合物。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯中的一种或几种的混合物。

所述文冠果果壳木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将文冠果果壳进行粉碎处理，粉碎后的文冠果果壳在60-80℃烘干3-5h，得到文冠果果壳颗粒；

(2)按所需比例称取制备原料，并将称取的各原料放入高速混料机中搅拌3-7分钟，所得混合料通过双螺杆挤出机在130-200℃、转速为10-50转/分的条件下共混并挤出造粒；

(3)通过注塑成型、模压成型或挤出成型得到文冠果果壳木塑复合材料。

步骤(3)中，采用注塑成型时，注塑温度为130-200℃，压力50-200mpa，模具温度10-100℃；采用模压成型时，模压温度50-90℃，压力10-20mpa，时间3-5h；采用挤出成型时，挤出成型温度130℃-200℃，压力50-220mpa，挤出成型后获得文冠果果壳木塑复合材料型材。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、利用文冠果制作生物柴油的剩余物—文冠果果壳，制作木塑复合材料，可以增加文冠果的经济附加值，调整文冠果产业结构，降低文冠果生物柴油的成本，具有经济和环保方面的重要意义。同时有助于探寻能源植物综合利用的新途径，为文冠果生物能源产业链的运转提供新的驱动力。

2、使用未经化学处理的文冠果果壳，制备出高含量文冠果果壳木塑复合材料，避免了化学处理造成的环境污染，降低了成本，使作为制作生物柴油剩余物的果壳得到了大量充分的利用。

3、使用回收废旧塑料制作木塑复合材料，进一步降低了成本，促进了废旧塑料的再利用，减轻了环境的负担。

4、制得的木塑复合材料具有较高的力学及抗老化性能，能够应用于建筑、运输、包装等领域。

附图说明：

图1为粉碎前的文冠果果壳；

图2为实施例3文冠果果壳/回收聚乙烯木塑复合材料热压成型后的板材，文冠果果壳与聚乙烯质量比为75:25。

具体实施方式：

以下结合实施例详述本发明。

文冠果果壳使用前的形貌如图1所示。以下实施例中，文冠果果壳先进行晾晒处理，经木材粉碎机或高速粉碎机粉碎得到文冠果果壳颗粒，再进行烘干处理；其中：烘干温度60-80℃，烘干时间3-5h；

以下实施例中所得文冠果果壳为用文冠果制作生物柴油后的剩余物。

以下实施例中原料都为重量份数。

实施例1

1、将粉碎后的文冠果果壳在60℃烘干5h。

2、按重量称取所需原料，其中：文冠果果壳颗粒50份，聚乙烯塑料50份，增韧剂sebs热塑性弹性体5份，苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体5份，抗氧化剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3份，光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份，润滑剂硬脂酸0.5份，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯8份。

3、将烘干后的原料按比例放入高混机中搅拌混合4分钟，将简单混合后的原料通过双螺杆挤出机在140℃，转速为20转/分条件下共混，挤出造粒。

4、通过注塑成型得到文冠果果壳木塑复合材料型材，其中注塑温度为150℃，压力80mpa，模具温度30℃。

实施例2

1、将粉碎后的文冠果果壳在70℃烘干4h。

2、按重量称取所需原料，其中：文冠果果壳颗粒60份，回收聚乙烯和聚丙烯混合物40份，增韧剂乙丙橡胶8份，抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.5份，光稳定剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮1.5份，润滑剂石蜡1.5份，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯3份。

3、将烘干后的原料按比例放入高混机中搅拌混合5分钟，将简单混合后的原料通过双螺杆挤出机在180℃、转速为30转/分条件下共混，挤出造粒。

4、通过注塑成型得到文冠果果壳木塑复合材料型材，其中注塑温度为190℃，压力150mpa，模具温度50℃。

实施例3

1、将粉碎后的文冠果果壳在80℃烘干3h。

2、按重量称取所需原料，其中：文冠果果壳颗粒75份，回收聚乙烯25份，增韧剂马来酸酐接枝sebs共聚物10份，抗氧化剂1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷0.5份，光稳定剂碳酸钙4.0份，润滑剂硬脂酸锌1.0份，增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯5份。

3、将烘干后的原料按比例放入高混机中搅拌混合6分钟，将简单混合后的原料通过双螺杆挤出机在165℃，转速为20转/分条件下共混，挤出造粒。

4、通过模压成型得到文冠果果壳木塑复合材料型材(附图2)，模压温度70℃，压力15mpa，时间3h。

使用与本实施例相同工艺制备不同高含量文冠果果壳含量的木塑复合材料(文冠果果壳颗粒70份，回收聚乙烯30份；文冠果果壳颗粒80份，回收聚乙烯20份；文冠果果壳颗粒85份，回收聚乙烯15份)，力学性能如表1所示，可以看出，材料的弯曲性能随果壳含量的增大而呈先升高后下降的趋势，冲击性能初期变化不大，在更高含量时略有下降。

表1高含量文冠果果壳/回收聚乙烯木塑复合材料力学性能

实施例4

1、将粉碎后的文冠果果壳在75℃烘干3h。

2、按重量称取所需原料，其中：文冠果果壳颗粒30份，回收聚氯乙烯70份，增韧剂马来酸酐接枝sebs共聚物8份，抗氧化剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯1份，光稳定剂碳酸钙3.0份，润滑剂硬脂酸钙1.0份，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯5.5份，邻苯二甲酸二丁酯3份。

3、将烘干后的原料按比例放入高混机中搅拌混合6分钟，将简单混合后的原料通过双螺杆挤出机在170℃，转速为25转/分条件下共混，挤出造粒。

4、通过挤出成型的方法得到文冠果果壳木塑复合材料型材，温度165℃，压力100mpa。

实施例5

1、将粉碎后的文冠果果壳在65℃烘干4h。

2、按重量称取所需原料，其中：文冠果果壳颗粒45份，回收聚苯乙烯55份，增韧剂苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体7份，抗氧化剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯1.5份，光稳定剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮2.5份，润滑剂硬脂酸锌1.5份，增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯4份。

3、将烘干后的原料按比例放入高混机中搅拌混合5分钟，将简单混合后的原料通过双螺杆挤出机在200℃，转速为20转/分条件下共混，挤出造粒。

4、通过注塑成型的方法得到文冠果果壳木塑复合材料型材，温度200℃，压力100mpa，模具温度50℃。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。