[發(fā)明專利]利用造紙淤泥制備木塑復(fù)合材料及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110212294.0
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN102344264A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王偉宏;黃海兵;杜虎虎;曹巖;王海剛;王清文
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B26/04
• 分類號: C04B26/04;C04B18/30;C04B18/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 金永煥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種木塑復(fù)合材料及其制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

木塑復(fù)合材料是一種性能優(yōu)良的材料，近年來得到快速發(fā)展，木材是它的主要制造原料。然而，我國的森林資源有限，價格也在不斷提高，木塑生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本也在增加。所以，需要利用其他木質(zhì)或非木質(zhì)加工剩余物全部或者部分替代木粉填充熱塑性樹脂生產(chǎn)木塑復(fù)合材料。這樣不僅為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本，也為這些加工剩余物找到了利用的途徑。

隨著造紙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和污染防治設(shè)施的建設(shè)，造紙廢水經(jīng)治理設(shè)施處理后產(chǎn)生的淤泥成為新的污染源，這些淤泥除了部分得到綜合利用外，其余均為衛(wèi)生填埋處理，每年需填埋大量土地，既浪費(fèi)土地資源，還會產(chǎn)生二次污染。近年來，關(guān)于造紙淤泥的利用方法有很多，有的用來提取木質(zhì)素，有的經(jīng)過高溫處理后用來生產(chǎn)硅酸鹽水泥和復(fù)合填充劑，有的用來生產(chǎn)墻體材料，還有的用來生產(chǎn)乙醇。

造紙淤泥主要由水、纖維和填料組成，而且其中纖維與填料的質(zhì)量比在1∶0.5～1.5之間，所述的填料的主要成分為存在于原紙張中的方解石、滑石和高嶺土等；因此造紙淤泥可以作為木纖維的替代品，其中的滑石、高嶺土等礦物質(zhì)可以作為木塑填料，并且利用造紙淤泥制備木塑復(fù)合材料有助于解決環(huán)境污染問題，降低生產(chǎn)的成本。在《造紙廢渣填料增強(qiáng)廢棄聚乙烯基復(fù)合材料研究》(工程塑料應(yīng)用，2007年，第35卷，第2期，作者：柴希娟，孫可偉，王木平)中對污泥進(jìn)行清洗、壓濾、干燥等處理，從中分離出填料，將其與廢棄塑料在輥混煉機(jī)上熔融混煉，之后冷壓成型，制備木塑復(fù)合材料；該方法必須對污泥進(jìn)行水處理，再干燥，生產(chǎn)，僅利用了其中的部分成分，處理環(huán)節(jié)反而容易增加生產(chǎn)成本，且成型方法為熔融混煉后冷壓成型，板材密度不均勻，造成拉伸強(qiáng)度為18.25＜25Mpa，抗彎強(qiáng)度為29.59MPa＜35Mpa，所以由于拉伸強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度都達(dá)不到正常使用的標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足正常的需求。在《Effects?of?Waste?Paper?Sludge?on?the?Physico-Mechanical?Properties?of?High?Density?Polyethylene/Wood?Flour?Composites》(J?Polym?Environ(2011)19：120-124，Author：Yahya?Hamzeh，Alireza?Ashori，Babak?Mirzaei)中將造紙污泥按不同比例與木粉、高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯混合，經(jīng)雙螺桿擠出，然后過水、粉碎、二次干燥，最后注塑成木塑材料；該方法與樹脂混合后再干燥，由于樹脂的封閉作用，水分不易蒸發(fā)，會嚴(yán)重的影響木塑材料的拉伸強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，使拉伸強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度都達(dá)不到正常使用的標(biāo)準(zhǔn)，受設(shè)備限制，采用注塑方法制備的產(chǎn)品尺寸不可能太大；且上述兩種方法都不能制備連續(xù)型材。

現(xiàn)有技術(shù)采用注塑成型或者冷壓成型利用造紙淤泥制備木塑復(fù)合材料存在板材密度不均勻、造成拉伸強(qiáng)度或抗彎強(qiáng)度低，制備方法復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，且不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)采用注塑成型或者冷壓成型利用造紙淤泥制備木塑復(fù)合材料存在板材密度不均勻、造成拉伸強(qiáng)度或抗彎強(qiáng)度低，制備方法復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，且不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的問題，而提供一種利用造紙淤泥制備木塑復(fù)合材料及其方法。

利用造紙淤泥制備的木塑復(fù)合材料按重量份數(shù)由10～80份造紙淤泥、5～60份木粉、20～50份聚乙烯、1～7份馬來酸酐接枝聚乙烯、0.5～2份石蠟和0.5～2份聚乙烯蠟制備而成；所述的造紙淤泥顆粒大小為10～50目，且含水率小于3％，所述的木粉的顆粒大小為10～150目。

利用造紙淤泥制備木塑復(fù)合材料的方法是按以下步驟完成的：一、備料：將造紙產(chǎn)生的淤泥干燥至含水率小于3％，并打碎至10～50目，制備成造紙淤泥，將木粉干燥，并篩選出10～150目的木粉備用；二、稱量：按重量份數(shù)稱量步驟一制備的造紙淤泥10～80份和木粉5～60份，并按重量份數(shù)稱量聚乙烯20～50份、馬來酸酐接枝聚乙烯1～7份、石蠟0.5～2份和聚乙烯蠟0.5～2份；三、擠出成型：將步驟二中稱量的原料倒入高速混合機(jī)中，在60～110℃下，以720r/min攪拌5～30min，然后轉(zhuǎn)移至雙螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)料轉(zhuǎn)速控制為8～15r/min，熔融混煉轉(zhuǎn)速控制為80～120r/min，熔融混煉溫度為120～200℃，將從雙螺桿擠出機(jī)中擠出熔融混煉好的物料冷卻至室溫后粉碎成8～30目粒料，最后加入到單螺桿擠出機(jī)中，在單螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為10～30r/min，溫度為120～200℃下從口模中擠出，經(jīng)過冷卻、定型成為木塑復(fù)合材料。