一种天然纤塑颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种天然纤塑颗粒的制备方法，包括如下步骤：步骤(1)，使用三螺杆爆破挤出机挤出生物质，得到解离后的天然纤维；步骤(2)，将步骤(1)中得到的解离后的天然纤维与树脂材料混合，得到混合物料；步骤(3)，将步骤(2)中得到的混合物料进行混炼；步骤(4)，使用锥形双螺杆挤出机挤出步骤(3)中混炼后的物料，造粒，得到所述天然纤塑颗粒；本发明专利技术通过选用三螺杆爆破挤出机挤出生物质材料，同时适当的调节制备方法中的工艺参数和物料配比来获得更纯净的解离后的天然纤维，使得得到的天然纤维与树脂材料结合性更好，得到的天然纤塑颗粒具有更高的力学性能和耐热性能，具有更广阔的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种天然纤塑颗粒及其制备方法
本专利技术属于复合材料领域，尤其涉及一种天然纤塑颗粒及其制备方法。
技术介绍
生物质材料来源丰富，但是常见的生物质材料，如农作物的副产物等的利用率通常比较低，农业生产中得到的生物质材料通常的处理方式为直接作为燃料燃烧，和还田做肥料，其他较为常见的生物质的利用方式主要包括作为食用菌的培养基料、作为饲料、作为食用酱油及食品添加剂的生产原料、作为医药原料、作为黏胶剂、作为提取化工产品的原料等。常见的生物质材料包括木粉、稻糠、竹粉、稻草、麦秆或者花生壳等，其中含有丰富的纤维素原料，可以通过将其中的纤维素成分解离出来，混合一定比例的树脂并经过混炼制成纤塑颗粒。然而，目前在纤塑颗粒的制备工艺中尚存在生物质材料中的纤维素成分难以提取，以及提取后的纤维素与树脂材料相容性较差等问题，导致现有的制备工艺技术不够成熟，还有许多地方有待改进。例如，CN103773054A中公开了一种制备木质纤维类生物基塑料的方法，包括先对木质纤维类生物质进行干燥和粉碎的预处理，之后进行球磨预处理，然后将球磨后的木质纤维原料与离子液体/二甲基亚砜或季铵盐/二甲基亚砜溶液混合，接着放入捏合机中捏合，在捏合过程中回收二甲基亚砜，在捏合结束后，即可得到木质纤维类生物基塑料，然而，其公开的制备方法难以实现生物质中纤维素的完全分离，其使用离子液体处理后的木质纤维中仍存在较多的蛋白质等杂质，使得得到的纤塑材料的力学性能较差，拉伸强度仅为7MPa左右，弯曲强度在15MPa以上。CN102212971A中公开了一种等离子体处理秸秆的办法，通过将秸秆粉碎后放入等离子体发生器中，在103Pa的压力下放电处理5～30min，之后置于稀碱液中浸泡和水洗，得到木质纤维素，上述方法得到的木质纤维素纯度较高，但耗能和污染巨大，不适合用于木质纤维素的制备。CN106752007A中公开了一种聚碳酸亚丙酯/农林生物质复合材料，通过对农林生物质进行气爆处理，之后将其与聚碳酸亚丙酯、塑化剂、发泡剂和填料在熔融共混设备中熔融共混，放入模具发泡得到复合材料，其利用气爆罐进行气爆来得到生物质中的纤维，使得得到的复合材料具有较好的耐低温性能和发泡性能，但其得到的复合材料力学强度较低，限制了其使用领域。CN102971375A中公开了一种用于生产仿木的组合物，包括30～40wt％的PVC数值以及30～40wt％的粒径为0.42～0.25mm的稻壳和/或花生壳粉末的混合物，其使用的生物质材料稻壳和花生壳粉末未经过爆破处理，其中含有大量的蛋白质和脂肪等杂质，使其得到纤塑材料力学较差。在现有技术的基础上，本领域的技术人员需要提出一种新的天然纤塑颗粒的制备方法，以较纯净的生物质纤维和树脂材料为原料得到一种天然纤塑颗粒，同时，还需通过调节制备方法中的工艺参数和物料配比，以提高得到的天然纤塑颗粒的力学强度，使其具有更广阔的应用领域。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种新的天然纤塑颗粒的制备方法，以较纯净的生物质纤维和树脂材料为原料得到一种天然纤塑颗粒，同时，还需通过调节制备方法中的工艺参数和物料配比，以提高得到的天然纤塑颗粒的力学强度，使其具有更广阔的应用领域。为达此目的，本专利技术的目的之一在于提供一种天然纤塑颗粒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：步骤(1)，使用三螺杆爆破挤出机挤出生物质，得到解离后的天然纤维；步骤(2)，将步骤(1)中得到的解离后的天然纤维与树脂材料混合，得到混合物料；步骤(3)，将步骤(2)中得到的混合物料进行混炼；步骤(4)，使用锥形双螺杆挤出机挤出步骤(3)中混炼后的物料，造粒，得到所述天然纤塑颗粒。本专利技术通过使用三螺杆爆破挤出生物质，能提高得到的天然纤维的纯度，降低得到的天然纤维中蛋白质等水溶性杂质的含量，而且，与单螺杆爆破挤出机或常见的釜式蒸汽爆破机等不同，三螺杆爆破挤出机除了在出口处突然泄压，产生蒸汽爆破作用，其中的物料在输送过程中经过三螺杆的啮合段时，也会由于输送通道容积的变小-变大循环，受到碾压、释放的作用，从而产生局部的增压、释压的效果，更有利于生物质结构的解离。优选地，步骤(1)中所述的三螺杆爆破挤出机中的三根螺杆在同一平面内平行排列，且相邻两根螺杆的旋转方向相反，上述三螺杆爆破挤出机中螺杆的排列方式能够使得输送过程中的物料运动轨迹复杂，提高了物料在爆破挤出过程中的停留时间，提高了爆破效率，而且，平行排列的三螺杆在高速旋转过程中，其螺棱会产生的强搅拌作用，使其具有优异的分散混合功能，物料输送能力大大增强且具有优良的自清洁能力和稳定性。优选地，步骤(1)中所述的三螺杆爆破挤出机的出口口模端为圆锥体状，且口模端离挤出机出口越远，口模端的出料口越细，上述形状的口模端有助于提高蒸汽爆破的效率。优选地，步骤(1)中所述的三螺杆爆破挤出机的转速为40～80转/min，例如为42转/min、44转/min、48转/min、52转/min、55转/min、58转/min、62转/min、65转/min、68转/min、72转/min、75转/min或78转/min等。优选地，步骤(1)中所述的三螺杆爆破挤出机的出口端温度为180～200℃，例如为182℃、184℃、186℃、188℃、190℃、192℃、194℃、196℃或198℃。优选地，步骤(1)中所述的生物质的含水量为5～20wt％，例如为6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％或19wt％等。选用含上述含水量范围的生物质材料更有利于提高爆破的效率和得到的纤维的纯度，过高的含水量会造成挤出机中的物料不连续，过低的含水量会造成用于爆破的蒸汽量减少，上述情况均会造成爆破挤出的效率下降，降低得到的天然纤维的含量和纯度。优选地，所述生物质通过热处理使得其含水量为5～20wt％。优选地，步骤(1)中所述的生物质为木粉、稻糠、竹粉、稻草、麦秆或者花生壳中的任意一种或至少两种的混合物，进一步优选为花生壳。优选地，步骤(2)中所述的树脂材料为聚氯乙烯树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚酰胺树脂中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，步骤(2)中所述的混合物料中树脂材料与天然纤维的重量比为1:1～2，例如为1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8或1:1.9等，树脂的含量过高会降低得到的天然纤塑颗粒的抗冲击能力。优选地，步骤(2)中所述的混合物料中树脂材料与天然纤维的重量比为1:1.5。优选地，步骤(2)中所述的混合物料中还添加有助剂。优选地，所述助剂包括稳定剂、润滑剂、发泡剂、发泡调节剂、偶联剂、填料或增韧剂中的任意一种或至少两种的混合物。优选地，所述稳定剂为钙锌稳定剂。优选地，所述润滑剂为石蜡和/或聚乙烯蜡。优选地，所述发泡剂为昆山雅炀复合材料科技有限公司生产的CCR-10型发泡剂。优选地，所述发泡调节剂为昆山雅炀复合材料科技有限公司生产的530型发泡调节剂。优选地，所述偶联剂为佛山环瑞塑料助剂有限公司生产的DL-411型偶联剂。优选地，所述填料为碳酸钙粉末。优选地，步骤(3)中所述混炼通过高速混合机进行。优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然纤塑颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：步骤(1)，使用三螺杆爆破挤出机挤出生物质，得到解离后的天然纤维；步骤(2)，将步骤(1)中得到的解离后的天然纤维与树脂材料混合，得到混合物料；步骤(3)，将步骤(2)中得到的混合物料进行混炼；步骤(4)，使用锥形双螺杆挤出机挤出步骤(3)中混炼后的物料，造粒，得到所述天然纤塑颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种天然纤塑颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：步骤(1)，使用三螺杆爆破挤出机挤出生物质，得到解离后的天然纤维；步骤(2)，将步骤(1)中得到的解离后的天然纤维与树脂材料混合，得到混合物料；步骤(3)，将步骤(2)中得到的混合物料进行混炼；步骤(4)，使用锥形双螺杆挤出机挤出步骤(3)中混炼后的物料，造粒，得到所述天然纤塑颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的三螺杆爆破挤出机中的三根螺杆在同一平面内平行排列，且相邻两根螺杆的旋转方向相反；优选地，步骤(1)中所述的三螺杆爆破挤出机的出口口模端为圆锥体状，且口模端离挤出机出口越远，口模端的出料口越细。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的三螺杆爆破挤出机的转速为40～80转/min；优选地，步骤(1)中所述的三螺杆爆破挤出机的出口端温度为180～200℃。4.根据权利要求1～3之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的生物质的含水量为5～20wt％；优选地，所述生物质通过热处理使得其含水量为5～20wt％；优选地，步骤(1)中所述的生物质为木粉、稻糠、竹粉、稻草、麦秆或者花生壳中的任意一种或至少两种的混合物，进一步优选为花生壳。5.根据权利要求1～4之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的树脂材料为聚氯乙烯树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚酰胺树脂中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，步骤(2)中所述的混合物料中树脂材料与天然纤维的重量比为1:1～2。6.根据权利要求1～5之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的混合物料中还添加有助剂；优选地，所述助剂包括稳定剂、润滑剂、发泡剂、发泡调节剂、偶联剂、填料或...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志江，
申请(专利权)人：安徽领塑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34