一种基于纳微结构材料的复合材料的制备方法及制品应用技术

本发明专利技术涉及一种基于纳微结构材料的复合材料的制备方法及制品应用，制备方法将稻壳进行选择性热解、定向粉碎，控制其结构中硅和碳的比例，及纳尺度形貌和微尺度粒径，将得到的硅炭粉体进行改性，与树脂材料进行复合造粒，所制复合材料可应用于诸多领域，耐磨性、抗老化性好，可替代部分黑色母，具有较高的硬度及抗冲击性，密度小，可实现汽车应用领域的轻量化标准。本发明专利技术以稻壳热解后的稻壳炭为原料，充分利用了生物质热解所产生的废料，使硅炭黑具有无毒无害、无异臭味、无刺激性气味的特性，并通过欧盟REACH规所列的VHC、ROHS六项有害物质含量的检测，利用该材料制备的复合材料同样具有无毒无害无异臭味、无特殊刺激性气味的特性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳微结构材料的复合材料的制备方法及制品应用


[0001]本专利技术属于树脂、橡胶等复合材料化工
，具体涉及一种纳微结构炭材料的复合材料的制备方法及制品应用。

技术介绍

[0002]目前，在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，采用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时，高聚物表面处理也不够理想。
[0003]我国纳微结构复合材料研究起步虽晚但发展很快，漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究；黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳微结构材料由于独特的性能，使其在高聚物复合材料中的应用十分广泛，并有着重大意义。特别是廉价的纳微结构复合材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步和采用先进的设备和工艺提高分散效果后，纳微结构复合材料逐步向工业化方向发展和应用前景更加诱人。
[0004]但目前未见以纳微结构的硅炭材料制备复合材料的方法及其制品应用的相关报导。如能研发一种基于纳微结构材料的复合材料的制备方法，不仅可以提高稻壳制备的硅炭纳微结构材料利用率，拓宽其应用范围，还能赋予所制复合材料各项优异的性能。

技术实现思路

[0005]针对以上问题及市场前景，并基于现有的技术理论，本专利技术提供了一种利用硅炭纳微结构材料制备复合材料的方法及对应的制品应用，利用创新的工艺技术配合选用的专用设备来控制制得纳微结构的硅炭材料，同时利用制得的硅炭材料经过表面处理密炼混炼，最后经挤出造粒制得硅炭纳微结构复合材料。该复合材料由10％
‑
90％的硅炭纳微结构材料和10％
‑
85％的聚乙烯、聚丙烯、ABS等树脂材料或橡胶材料添加5％左右的偶联剂、抗氧化剂及分散剂等混炼而成，其工艺过程包括热解、粉碎、输送、混炼(密炼)、挤出造粒等几个主要环节。
[0006]此方法制得的纳微结构复材料不但提高了利用稻壳制备的硅炭纳微结构材料利用率，同时得益于利用该材料制备的复合材料可以为实际应用中带来环保、轻量化、抗腐蚀抗老化等优异的性能。
[0007]为了解决上述问题，制备出性能优异的纳微结构复合材料，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种基于纳微结构材料的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]A、称取100KG经筛分净化、选择性热解、定向粉碎处理后的纳微结构材料；
[0010]B、将称取的纳微结构材料粉体加入高搅锅中，锅温120℃高速预热使粉体温度达到90℃，按每100kg成品单位的0.5％
‑
1.5％、0.5％
‑
1％及1％
‑
2％再分别加入偶联剂、促进剂、抗氧化剂中的一种或几种进行高速搅拌并加热，当物料温度达到预定温度时加入处理
剂进行表面修饰或改性，继续搅拌5
‑
8分钟后接出备用；
[0011]C、将处理过的纳微结构材料按每100kg成品单位的10％
‑
30％称取，加入低速混合锅中；
[0012]D、将复合材料基料按每100kg成品的50％
‑
85％称取加入低速混合锅中；
[0013]E、将分散剂、增韧剂、润滑剂及抗老化剂中的一种或几种加入低速混合锅中，与表面修饰的纳微结构材料以及复合材料基料进行混炼、密炼；其中，所述分散剂按每100kg成品的1％
‑
5％加入低速混合锅中；增韧剂按每100kg成品的2％
‑
5％加入低速混合锅中；润滑剂按每100kg成品的2％
‑
5％加入低速混合锅中；抗老化剂按每100kg成品的1％
‑
2％加入低速混合锅中；
[0014]F、将步骤F所得混合物料经挤出造粒装置进行挤出造粒。
[0015]进一步地，步骤A中，所述纳微结构材料为稻壳基硅炭纳微结构材料，其中的炭硅比例在1：0.9
‑
1：1.1之间，其粉体粒径在10μm
‑
30μm之间，稻壳基硅炭纳微结构材料在复合材料中根据不同性能要求的占比为10％
‑
90％。
[0016]更进一步地，所述稻壳基硅炭纳微结构材料的纳尺度形貌为六方晶体结构，呈现弱碱性，其介质中形成了多微孔的疏松结构，具有较大的比表面积和微孔结构，表面官能团丰富，如羟基、羧基、醚键、脂羰基等，有物理吸附和化学吸附双重特性，微尺度粒径根据不同性能要求为1微米
‑
35微米之间。
[0017]进一步地，步骤B中，物料温度在70℃
‑
105℃之间，处理剂为铝酸脂类处理剂，其添加比分为0.5％
‑
1.5％之间，高速搅拌时间为3
‑
5min。
[0018]更进一步地，所述物料温度为90℃。
[0019]进一步地，步骤D中，所述复合材料基料为聚乙烯、聚丙烯或ABS树脂。
[0020]进一步地，步骤E中，低速混合的转速在80
‑
200r/min，混合温度为35℃
‑
90℃之间。
[0021]进一步地，步骤F中，造粒设备为同向双螺杆挤出机，切粒方式为水冷拉条切粒或水环热切，挤出机升温至150℃
‑
200℃，转速220
‑
350r/min。
[0022]一种基于纳微结构材料的复合材料的制备方法所制制品应用，其特征在于，所制复合材料能够应用于给排水管材、汽车内外饰制品、各种电器设备外壳、电缆包覆料领域。
[0023]进一步地，所述复合材料包括聚乙烯、聚丙烯等烯烃类、ABS以及橡胶复合材料。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术提拱了一种稻壳基纳微结构硅炭材料的复合材料的制备方法，无需额外的添加硅类物质，利用了稻壳炭中天然的炭和二氧化硅，达到了二氧化硅在炭黑中起到的作用和效果；同时，作为生物质环保型新型材料，稻壳基纳微结构炭材料的复合材料的制品，体现出质量更轻、无异味、具有对有害挥发物吸附性等；稻壳基硅炭纳微结构材料在该类产品中的应用，实现了稻壳基纳微结构炭材料的工业量产化、规模化，使稻壳农业废弃资源在化工领域得到充分利用；采用本方法生产稻壳基纳微结构炭材料，生产工艺简单，可操作性强，可以迅速的推广应用。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1稻壳基纳微结构炭材料的复合材料的制备方法步骤流程图；
[0028]图2稻壳600℃下热解炭化后微观图；
[0029]图3制得的稻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纳微结构材料的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、称取100KG经筛分净化、选择性热解、定向粉碎处理后的纳微结构材料；B、将称取的纳微结构材料粉体加入高搅锅中，锅温120℃高速预热使粉体温度达到90℃，按每100kg成品单位的0.5％
‑
1.5％、0.5％
‑
1％及1％
‑
2％，再分别加入偶联剂、促进剂、抗氧化剂中的一种或几种进行高速搅拌并加热，当物料温度达到预定温度时加入处理剂进行表面修饰或改性，继续搅拌5
‑
8分钟后接出备用；C、将处理过的纳微结构材料按每100kg成品单位的10％
‑
30％称取，加入低速混合锅中；D、将复合材料基料按每100kg成品的50％
‑
85％称取加入低速混合锅中；E、将分散剂、增韧剂、润滑剂及抗老化剂中的一种或几种混合加入低速混合锅中，与表面修饰的纳微结构材料以及复合材料基料进行混炼、密炼；其中，所述分散剂按每100kg成品的1％
‑
5％加入低速混合锅中；增韧剂按每100kg成品的2％
‑
5％加入低速混合锅中；润滑剂按每100kg成品的2％
‑
5％加入低速混合锅中；抗老化剂按每100kg成品的1％
‑
2％加入低速混合锅中；F、将步骤F所得混合物料经挤出造粒装置进行挤出造粒。2.根据权利要求1所述的一种基于纳微结构材料的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述纳微结构材料为稻壳基硅炭纳微结构材料，其中的炭硅比例在1：0.9
‑
1：1.1之间，其粉体粒径在10μm
‑
30μm之间，稻壳基硅炭纳微结构材料在复合材料中根据不同性能要求的占比为10％
‑
90％。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪坤，周仁进，李洪洋，吴长镇，
申请(专利权)人：旗禾科技吉林有限责任公司，
类型：发明
国别省市：