一种油茶果壳基生物质复合材料及其挤出成型方法技术

本发明专利技术公开了一种油茶果壳基生物质复合材料及其挤出成型方法，涉及农林废弃物利用技术领域。该复合材料是将油茶果壳经打粉后，与按配方计量的高密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、填料和抗氧剂混合均匀后挤出造粒，再挤出成型而得。本发明专利技术的油茶果壳基生物质复合材料具有良好的冲击强度、弯曲强度、弹性模量及拉伸强度，相对于传统木塑复合材料，其采用的是油茶加工剩余物油茶果壳为主要原料，成本更低且更易获取，可实现废弃油茶果壳的大宗工业化资源利用，对延伸油茶产业链、提升油茶产业附加值和改善生态环境具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种油茶果壳基生物质复合材料及其挤出成型方法
本专利技术涉及农林废弃物利用
，具体而言，涉及一种油茶果壳基生物质复合材料及其挤出成型方法。
技术介绍
油茶果壳为油茶加工剩余物，根据《2018中国林业和草原统计年鉴》，2018年末我国实有油茶林面积426.67万公顷，油茶籽年产量达262.98万吨，每加工1吨油茶平均产生约0.54吨的油茶果壳，预计2018年我国已产生约343.93万吨油茶果壳。目前油茶果壳的处理方式主要为丢弃或焚烧，对空气、水体和生态都会造成污染。将油茶果壳进行资源化利用，变废为宝，对油茶产业可持续发展、改善生态环境具有重要意义。目前生物质复合材料主要以锯末粉、杂木粉为植物纤维原料，混杂木粉的利用一方面使得复合材料性质不稳定，一方面使得木粉市场价格上升，木材需求量增大，森林砍伐需求量的加大不利于低碳经济发展。使用油茶果壳粉代替木粉，可有效地降低生物质复合材料生产成本，稳定复合材料的性质，让油茶果壳得到充分的利用。热压成型及挤出成型为生物质复合材料主要生产工艺。目前，挤出成型工艺由于生产成本低而效率高，生产连续可持续，在生物质复合材料的生产中应用得更为普遍。CN106832591A公开了一种油茶果壳基生物质复合材料的制备工艺，所述的生物质复合材料主要是通过把油茶果壳进行NaOH预处理、粉碎机粉碎、硅烷偶联剂改性处理，并与聚丙烯混炼，热压成型制得。此种复合材料具有很好的冲击强度、静曲强度及弹性模量。以上公开的专利是以预处理后油茶果壳粉和聚丙烯通过热压成型制得的生物质复合材料。虽然公开专利制备的生物质复合材料力学性能优良，然而制备方法需要将油茶果壳经过1％～2％浓度的NaOH溶液预处理0.5h～3h，预处理后的废液回收利用存在环保问题，无法适应大宗化工业化产品制程的要求。复合材料配方中，一方面聚丙烯熔点较高，加工温度需要在170℃以上，从而导致热压所需的能耗较高；另一方面油茶果壳初始降解温度仅有200℃，高温加工易导致油茶果壳热降解产生难闻有机气体。另外，热压成型工艺生产生物质复合材料生产效率较低，在企业中使用较少，而且所生产的生物质复合材料界面相容性欠佳。因此，研发一种既能保证复合材料强度，又能减少加工工序并降低生产能耗的油茶果壳基生物质复合材料的制备方法对油茶果壳大宗化利用具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种油茶果壳基生物质复合材料，此油茶果壳基生物质复合材料采用油茶果壳制备而成，生成的油茶果壳基生物质复合材料具有优异的材料力学性能，同时又为油茶果壳提供了一条新的废物利用途径。本专利技术的另一目的在于提供一种前述油茶果壳基生物质复合材料的制备方法，该方法通过采用挤出成型工艺制备油茶果壳基生物质复合材料，去除了油茶果壳的化学处理等工序，大大减少生产过程中所产生的废液，充分保留了其中的各类化学成分，为最终制备出性能优良的生物质复合材料提供了保障。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。一种油茶果壳基生物质复合材料，所述生物质复合材料是以油茶果壳为主要原料，添加按配方计量的高密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、填料和抗氧剂，混合均匀后挤出造粒，再经带模具的挤出机或注塑机挤出成型制得。优选地，油茶果壳粉、高密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、填料和抗氧剂的质量份为(30～70)：(70～30)：(1～9)：(1～5)：(1～10)：(0.1～1)。优选地，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、石蜡或聚乙烯蜡中的一种或几种的混合物；所述的填料为滑石粉、蒙脱土、碳酸钙、二氧化硅中的一种或几种的混合物；所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或两种的混合物。优选地，所述挤出成型中挤出温度为135℃～200℃。所述的油茶果壳基生物质复合材料的挤出成型方法，包括如下具体步骤：S1.油茶果壳预处理：将油茶果壳打粉，干燥备用；S2.混合物料：将步骤S1处理后的油茶果壳粉、高密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、填料和抗氧剂加入高速混合机中进行混合，得到混合物料；S3.挤出成型：将步骤S2混合均匀的物料进行挤出造粒，粒料经带模具的双螺杆挤出机或注塑机挤出成型，经自然冷却可得油茶果壳基生物质复合材料。优选地，步骤S2中所述处理后油茶果壳粉能通过20目筛网，所述油茶果壳粉的含水率为0～5wt％。更为优选地，步骤S2中所述处理后油茶果壳粉的粒径为40～60目，所述油茶果壳粉的含水率为0～2wt％。优选地，步骤S2中所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。优选地，步骤S2中所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、石蜡或聚乙烯蜡中的一种或几种的混合物。优选地，步骤S2中所述的填料为滑石粉、蒙脱土、碳酸钙、二氧化硅中的一种或几种的混合物。优选地，步骤S2中所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或两种的混合物。优选地，步骤S3中所述挤出成型中挤出温度为135℃～200℃。综上，相对于现有技术，本专利技术的实施例至少具有如下优点或有益效果：效果一，本专利技术提供的油茶果壳基生物质复合材料，以高密度聚乙烯作为塑料基体，熔融温度较低，显著降低了成型所需温度，减少成型所需能耗并大大降低加工过程油茶果壳热解释放的有机气体。效果二，本专利技术提供的油茶果壳基生物质复合材料，以马来酸酐接枝聚乙烯作为相容剂，采用直接混合物料及挤出成型工艺，保障油茶果壳粉和塑料基体间的界面相容性，提高了生物质复合材料的生产连续性，从而提高产品的经济效益。效果三，本专利技术提供的油茶果壳基生物质复合材料，采用打粉、干燥、过筛筛分、混合物料、挤出成型工艺，避免了油茶果壳化学预处理和偶联剂溶液改性工序，保持力学性能的同时简化了生产工序，特别是加工过程中中油茶果壳的改性工序，大大减少生产过程中所产生的废液，从而实现油茶果壳的全组分资源化利用。效果四，通过调整辅料类型和加工方法，使该油茶果壳基生物质复合材料中的油茶果壳和聚合物的比例提高到7:3，仅需添加少量填料、润滑剂及抗氧剂作为加工助剂，降低生产成本的同时提升了复合材料的阻燃性及可加工性，提供了一条将成千上万吨油茶果壳实现大宗化利用的生产工艺路线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例的目的在于提供一种油茶果壳基生物质复合材料。(1)油茶果壳预处理：将油茶果壳打粉并除杂，干燥备用；选择目数为40～60目的油茶果壳粉，在103℃下对油茶果壳粉进行干燥处理至含水率0～2wt％备用；(2)混合物料：将400g步骤(1)中预处理后的油茶果壳粉、600g高密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油茶果壳基生物质复合材料，其特征在于，所述复合材料是将油茶果壳打粉，添加按配方计量的高密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、填料和抗氧剂，混合均匀后挤出造粒，再经带模具的挤出机或注塑机成型制得。/n

【技术特征摘要】
20210308 CN 20211025113401.一种油茶果壳基生物质复合材料，其特征在于，所述复合材料是将油茶果壳打粉，添加按配方计量的高密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、填料和抗氧剂，混合均匀后挤出造粒，再经带模具的挤出机或注塑机成型制得。


2.根据权利要求1所述的油茶果壳基生物质复合材料，其特征在于，所述油茶果壳、高密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、填料、抗氧剂的质量份为(30～70)：(70～30)：(1～9)：(1～5)：(1～10)：(0.1～1)。


3.根据权利要求1所述的油茶果壳基生物质复合材料，其特征在于，所述的油茶果壳取自山茶科山茶属油茶(CamelliaoleiferaAbel.)。


4.根据权利要求1所述的油茶果壳基生物质复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。


5.根据权利要求1所述的油茶果壳基生物质复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：关丽涛，陈沛均，胡传双，吴昊，涂登云，古今，章伟伟，云虹，林秀仪，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44