[发明专利]一种植物炭塑料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子领域，尤其涉及一种植物炭塑料的制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是指相对分子量在150万以上的聚乙烯，是一种在目前的工程塑料中综合性能最佳的新型工程塑料。超高分子量聚乙烯分子结构排列与普通聚乙烯完全相同，但是，由于它具有非常高的相对分子量，因此，它具有了许多普通聚乙烯材料所不具备的优异性能。例如:它具有①不易粘附异物；②耐化学腐蚀;③无毒，可循环回收等。

尽管超高分子量聚乙烯具有上述优点，可它也有不足之处，如耐温性差(热变形温度为80℃)、尺寸稳定性差、硬度低(洛氏硬度40-50HRM)、刚度低、拉伸强度低(34MPa)、不抗静电(表面电阻为1015Ω)以及无流动性(熔体流动速率为0)等，给加工成型带来极人的困难，一般只能依赖于模压成型或柱塞挤出成型的方法进行加工，限制了超高分子量聚乙烯树脂的应用。

中国专利CN101696754（2011-12-28）公开了一种超高分子量聚乙烯/聚氯乙烯复合材料的制造方法，然而该材料的力学性能及阻燃性和抗静电性均有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优异韧性、又具备较高的刚性和硬度以及良好的抗静电性和阻燃性的植物炭塑料的生产方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种植物炭塑料的制备方法，其依次包括以下步骤：

（1）    原料前处理：将植物原料送入微波真空罐中，抽真空至真空度为-0.02MPa～-0.001MPa，再进行微波处理，微波频率为300MHz～950MHz,微波处理时间为1～3min；

（2）    植物炭制备：将经过前处理所得的植物原料依次经历干燥、预炭化、炭化、煅烧和冷却，控制燃烧以5-15℃/min的速率升温至700-750℃或900-1000℃并保温40-80min，然后再以5-15℃/min的速率升温至1000-1500℃或1600-1800℃并保温2-8h得到植物炭；

（3）    塑料改性：采用分子量为300-500万的超高分子量聚乙烯和聚氯乙烯为基料共混改性，在加工过程中，添加阻燃剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂和步骤（1）所得植物炭；

其中各组分的重量比为：

超高分子量聚乙烯 100份；

聚氯乙烯 30-35份；

阻燃剂 3-12份；

增韧剂 5-10份；

偶联剂 2-5份；

抗氧剂 0.5-1份；

植物炭 15-20份。

 

本发明通过前处理可以控制植物原料的水分和开孔，有助于后续的植物炭制备，制备的植物炭并且具有良好的导电和去味功能，可以去除塑料的气味；对塑料性能的抗静电性具有促进作用；同时超高分子量聚乙烯和聚氯乙烯的分子链之间相互缠绕，通过增韧剂、偶联剂和抗氧剂调节其相容性和抗氧性，改善了超高分子量的加工性能，使制备所得的植物炭塑料具有优异韧性、又具备较高的刚性和硬度以及阻燃性。

 

作为优选，所述步骤(3)先将所述阻燃剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂和步骤（1）所得植物炭在密炼机中于90-100℃下捏合40-50min，然后再添加到所述基料中。

本发明先将先将阻燃剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂和步骤（1）所得植物炭在密炼机中加压捏合有助于植物炭与阻燃剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂的充分混合，防止阻燃剂、抗氧剂的迁移。

 

作为优选，所述植物原料为玉米芯、竹子或松树。

更优选地，对于玉米芯或竹子，控制燃烧以5-15℃/min的速率升温至700-750℃并保温40-80min，然后再以5-15℃/min的速率升温至1000-1500℃并保温2-8h，得到植物炭。

   更优选地，对于松树，控制燃烧以5-15℃/min的速率升温至900-1000℃并保温40-80min，然后再以5-15℃/min的速率升温至1600-1800℃并保温2-8h，得到植物炭。

作为优选，所述阻燃剂按重量份数计由以下组分组成：低聚磷酸铵20～50份、磷酸铵10～25份、焦磷酸铵6～12份、硫酸铵5～20份、硼酸5～10份、水10～25份。

本发明所用阻燃剂，对环境无污染，也保证了生产过程中工人的身体安全，并且可以循环使用。

作为优选，所述增韧剂为三元乙丙橡胶EPDM或乙丙胶。