一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，涉及一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、小麦秸秆粉作为一种农作物副产物，其目前主要应用在饲料、肥料和造纸行业等。因行业局限性也导致了小麦秸秆大部分还是经过焚烧进行处理，这样不仅导致环境的污染，而且还浪费了大量的可利用的资源。所以木塑复合材料的开发不仅减少了环境的污染，而且是小麦秸秆粉再利用的新方向。

2、由于小麦秸秆粉中的成分主要是含有多糖大分子与羟基的纤维素极易吸水，导致其与聚丙烯很难相容。而且堆积密度过低，所以在加工过程中小麦秸秆粉会上浮团聚无法均匀混合。专利cn 112980208 a给出了一种解决聚丙烯和小麦秸秆纤维相容性的方案，但在重复验证的过程中发现工艺步骤过于繁琐，制备周期过长，且对于小麦秸秆粉混合不均匀的问题，没有给出相应的解决方案。

3、因此，研究一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料及其制备方法，以解决现有技术中小麦秸秆粉与聚丙烯制备复合材料时，加工工艺复杂，且在加工过程小麦秸秆粉分散不均匀，与聚丙烯相容性差的问题，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，按重量份数计，包括50-80份聚丙烯树脂、3-8份界面改性纳米粒子、5-8份乙烯辛烯共聚物、15-30份小麦秸秆粉、1-3份硅烷偶联剂；

4、界面改性纳米粒子由含羟丙基甲基纤维素和乙基纤维素的电喷溶液通过静电电喷雾得到；界面改性纳米粒子的组分兼具来自羟丙甲基纤维素中的疏水甲氧基和来自乙基纤维素中的多糖大分子；

5、小麦秸秆粉为经过碱处理的小麦秸秆粉；碱处理可以去除木塑填料中的部分半纤维素、果胶、木质素和其他一些低分子的化合物，使木质素的纤维变得更加蓬松，纤维间的空隙增加，表面粗糙度增大，从而增大了塑料基体与木塑填料的接触面积，增加了界面改性对木塑素表面浸润性；

6、羟丙甲基纤维素含有亲水的羟丙基和疏水的甲氧基，有很好的表面活性使得其与聚丙烯树脂基体有很好的相容性，乙基纤维素含有多糖大分子对纤维素有很强的亲和力，通过静电喷雾技术将羟丙甲基纤维素与乙基纤维素进行纳米掺杂使得界面改性纳米粒子能够在纤维素和聚丙烯树脂基体之间界面相容性，从而优化两相体系的均一性。小麦秸秆粉进行碱化处理增大其比表面积，利用硅烷偶联剂对对小麦秸秆粉进行预分散使得其能够均匀分散在聚丙烯材料的表面。

7、作为优选的技术方案：

8、如上所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的一种以上。

9、如上所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，界面改性纳米粒子的制备过程为：将羟甲基丙基纤维素、乙基纤维素和溶剂在室温条件下搅拌均匀至完全溶解得到电喷溶液，将电喷溶液进行静电喷雾得到界面改性纳米粒子。

10、如上所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，电喷溶液中羟甲基丙基纤维素和乙基纤维素的总质量与溶剂的体积比为4-6g:100ml，浓度过高或者过低，界面改性纳米粒子结构不稳定且静电喷雾过程中出现喷雾不稳定易终止喷雾，羟丙甲基纤维素与乙基纤维素的质量比为0.3-0.5:1；溶剂为无水乙醇，规格为分析纯；

11、羟丙基甲基纤维素，数均分子量为22,000g/mol，厂商西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；乙基纤维素的数均分子量为10000g/mol，厂商西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；

12、静电喷雾的速度为0.8-1.2ml/h；界面改性纳米粒子的直径为800-1000nm。

13、如上所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，碱处理的具体过程为：将小麦秸秆粉在60℃条件下在碱溶液中浸泡去除秸秆粉表面的油脂得到粗糙的表面后，用清水洗涤至ph为7后干燥即得经过碱处理的小麦秸秆粉；小麦秸秆粉的平均粒径为80目；碱溶液为naoh溶液或koh溶液(溶剂都为水)，质量分数为8％-12％。

14、如上所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，硅烷偶联剂为kh550。

15、如上所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，按重量份数计，还包括0.3-1份抗氧剂和0.3-0.5份润滑剂。

16、如上所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种以上，主抗氧剂可以为抗氧剂168，辅抗氧剂可以为抗氧剂1010。

17、如上所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。

18、如上任一项所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料的弯曲模量为1650-2050mpa，拉伸强度为21-27mpa，简支梁缺口冲击强度为13-16kj/m2，oit为45-60min。

19、本发明还提供制备如上任一项所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料的方法，按重量配比将各组分加入双螺杆挤出机中后在160-170℃下混合造粒，即得小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料；双螺杆挤出机一到九区的加工温度分别为：160℃、160℃、160℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃。

20、有益效果

21、(1)本发明的方法工艺简单；

22、(2)本发明的产品中聚丙烯和小麦秸秆粉相容性好，混合均匀。

技术特征：

1.一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括50-80份聚丙烯树脂、3-8份界面改性纳米粒子、5-8份乙烯辛烯共聚物、15-30份小麦秸秆粉、1-3份硅烷偶联剂；

2.根据权利要求1所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，界面改性纳米粒子的制备过程为：将羟甲基丙基纤维素、乙基纤维素和溶剂搅拌均匀至完全溶解得到电喷溶液，将电喷溶液进行静电喷雾得到界面改性纳米粒子。

4.根据权利要求3所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，电喷溶液中羟甲基丙基纤维素和乙基纤维素的总质量与溶剂的体积比为4-6g:100ml，羟丙甲基纤维素与乙基纤维素的质量比为0.3-0.5:1；溶剂为无水乙醇；

5.根据权利要求1所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，碱处理的具体过程为：将小麦秸秆粉在60℃条件下在碱溶液中浸泡去除秸秆粉表面的油脂得到粗糙的表面后，用清水洗涤至ph为7后干燥即得经过碱处理的小麦秸秆粉；小麦秸秆粉的平均粒径为80目；碱溶液为naoh溶液或koh溶液，质量分数为8％-12％。

6.根据权利要求1所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，硅烷偶联剂为kh550。

7.根据权利要求1所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，按重量份数计，还包括0.3-1份抗氧剂和0.3-0.5份润滑剂。

8.根据权利要求7所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种以上。

9.根据权利要求1～8任一项所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料的弯曲模量为1650-2050mpa，拉伸强度为21-27mpa，简支梁缺口冲击强度为13-16kj/m2，oit为45-60min。

10.制备如权利要求1～9任一项所述的一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料的方法，其特征在于，按重量配比将各组分加入双螺杆挤出机中后在160-170℃下混合造粒，即得小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料。

技术总结
本发明涉及一种小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料及其制备方法，产品：按重量份数计，包括50‑80份聚丙烯树脂、3‑8份界面改性纳米粒子、5‑8份乙烯辛烯共聚物、15‑30份小麦秸秆粉、1‑3份硅烷偶联剂；界面改性纳米粒子由含羟丙基甲基纤维素和乙基纤维素的电喷溶液通过静电电喷雾得到；小麦秸秆粉为经过碱处理的小麦秸秆粉；制备方法：按重量配比将各组分加入双螺杆挤出机中后在160‑170℃下混合造粒，即得小麦秸秆粉聚丙烯木塑复合材料。本发明的产品中聚丙烯和小麦秸秆粉相容性好，混合均匀，本发明的方法工艺简单。

技术研发人员：侯江松,张浩,陈晓东,陈光伟
受保护的技术使用者：上海日之升科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13