專利名稱：一種降低植物纖維含水率并提高可及度的方法
技術領域：
本發明涉及一種降低植物纖維含水率并提高植物纖維可及度的處理方
法o
背景技術：
隨著石油資源的曰益緊缺和環保意識的加強，塑米斗回收再利用成為塑米斗 工業技術重點開發的方向，而高值化利用低成本植物纖維素也成為工業界和
科學界普遍關注的問題。遵循"以廢治廢"的原則，木塑復合材料(WPC) 應運而生，WPC呈結晶態和無序態的多相狀態，使其既具有植物纖維的高強
度、高彈性、又具有聚合物基體的高韌性、耐疲勞等優良的綜合性能，表現 為力學強度良好、抗沖擊強度高、尺寸穩定性好、耐磨、耐化學腐蝕等優點。
WPC的主要原料之一一植物纖維完全來源于自然，環境協調性良好，在
可采用農業生產和建材加工行業中廢棄邊角料，與石化產品塑料相比有明顯 的價格優勢。合理使用植物纖維代用塑料，不僅可降低成本，還可改善塑料 性能或賦予新的功能，其開發的木塑復合材^i應用范圍很廣，主要應用在建 材、汽車工業、貨物的包裝運輸、裝飾材料及曰常生活用具等方面，有廣闊
的發展前景。植物纖維作為塑料的一種有機填BL具有許多其他的無機填料
所無法比似的優良性能來源廣泛、價格低廉、密度低、絕緣性好、對加工 設備磨損小，特別是具有某些木材的功能。
擠出成型加工的生產工藝實現了木塑復合材^i的連續化生產、為節約能 源、提高生產效率開辟了新的途徑。但目前為止，木塑復合材料并沒有像無
機填料塑料復合材料那樣得到廣泛應用，究其原因，主要是因為在擠出成型 加工中，由于植物纖維本身含有較多的水分，在加料和擠出加工過程中出現
問題首先，塑料基體和植物纖維的相容性差，它們并不能形成理想的混合 體并均勻一致地加入到擠出機中，導致加料過程中常常會出現"架橋"和"抱 桿"現象。特別是植物纖維中含有較多的水分吋，這一現象就更為明顯。加 料的不穩定不僅直接導致擠出產量低，還會使得擠出波動，造成擠出質量降 低。同吋由于加料中斷，物料在機筒內停留吋間延長導致物料燒焦變色，影 響制品的內在質量和外觀。其次，在擠出過程中，接近20(TC的高溫使得植 物纖維中大量小分子揮發物質和水分脫出，這部分物質在前處理吋又無法完 全清除，必然為制品的質量帶來一定的影響。由此可知植物纖維水分含量 直接影響了木塑復合材料制品的性能。
植物纖維水分以兩種狀態存在， 一種是結合水，另一種水是自由水。結 合水與植物纖維結合牢固而不易自由運動，不容易蒸發，也不易結冰，而自 由水與植物纖維的結合力較弱，水分子離開親水基一OH的距離越遠，與植物 纖維分子的結合力越小，甚至某些水分子完全不受親水基一OH的影響而成為 完全自由水。結合水與自由水在植物纖維中沒有截然分界線，只是水分子與 纖維素在結構上結合力有強弱之差別，并表現出性質上的差異。
傳統的前處理過程是在植物纖維與其他物料混合之前在105"C下對其逬 行烘干處理，若處理吋間較短，則該工藝只能去除植物纖維所含的自由水， 而不能去除結合水，致使結合水在擠出過程的高溫下揮發，制品的內部形成 空洞，力學性能和表面光澤度差，影響制品的質量。若處理吋間長，雖能去 除植物纖維的大部分水分，但為防止纖維受熱不均，還需間隔一定的吋間對
木粉進行適當翻攪，故該工藝能耗大，費人力，在大型工業化生產中必然帶 來一定的局限性。
本發明擬通過改革木塑復合材料擠出成型加工的前處理工藝，在節約能 源的前提目標下，使植物纖維內部不易析出的結合水向容易脫除的自由水轉 化，使含水率符合加工需要，從而獲得制品性能優良的木塑復合材料。
發明內容
為了降低植物纖維的含水率和提高植物纖維表面改性的反應活性，本發 明提供了一種降低植物纖維含水率并提高植物纖維可及度的處理方法。
本發明的技術方案是取氧化鈣與已磨成細粉的植物纖維，按l : 5 15 的重量比，在帶電熱功能的高速捏合機中以7(TC 12(rC的溫度攪拌10min 25min形成復合物，加入復合物重量1% 5%的偶聯劑、 一定量的加工流動 劑，復合物重量50 200%的塑料原料繼續攪拌10min 20min,將所得的復 合產物置于微波反應器中反應100s 150s,取出進行擠出加工。
本發明所述的偶聯劑是指鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、稀土偶聯劑等。 本發明所述的塑料原料是指PVC、 PE、 PP、 ABS、 PS等五種通用塑料。
本發明所述的微波反應器的微波功率為200 800W。
本發明與現有技術相比，工藝簡單，首先，植物纖維不經過傳統的烘干 工藝，直接采用高速捏合機在植物纖維中加入吸水性強的氧化鈣，在高溫、 高剪切力作用下使氧化鈣與植物纖維充分接觸，破壞分子間氫鍵，奪取植物 纖維中的自由水和部分結合水，在原有氫鍵的位置，轉化為具有一定堿性的
氫氧化鈣，它對植物纖維起到一定的腐蝕作用，可部分提高植物纖維的可及 度，說明在降低了植物纖維的含水率的同吋又提高了植物纖維的可及度，有 助于植物纖維與基體樹脂的相容性，生產效率高，較傳統的處理方法節能； 其次，通過微波反應器，在一定微波功率的作用下，進一步提高植物纖維的
可及度；其三，通過添加氧化鈣吸收植物纖素中的水份使之轉化成氫氧化鈣， 既節約了植物纖素傳統烘干工藝中消耗的大量熱能，同吋在木塑復合材料擠 出加工過程中轉化成碳酸鈣可與植物纖維起到良好的協效作用，不同結構顆 粒的材料對塑料起到相互增強的填充補強作用。
具體實施例方式
實施例1
取200g氧化鈣與已磨成細粉的1000g稻桿在帶電熱功能的高速捏合機 中以7(TC的溫度攪拌10min，加入12g的鋁酸酯偶聯劑、 一定量的加工流動 助劑和600g的PVC塑料原料繼續攪拌10min，將所得的復合產物置于微波反 應器中反應100s，取出進行擠出加工。
實施例2
取150g氧化鈣與已磨成細粉的1000g木削纖維在帶電熱功能的高速捏 合機中以9(TC的溫度攪拌25min,加入15g的鈦酸酯偶聯劑、一定量的加工 流動助劑和2300g PE塑料原料繼續攪拌15min，將所得的復合產物至于微 波反應器中反應120s，取出進行擠出加工。
實施例3
取100g氧化鈣與已磨成細粉的1000g蔗渣纖維在帶電熱功能的高速捏 合機中以12(TC的溫度攪拌15min，加入55g的鈦酸酯偶聯劑和2400g PP塑 料原料繼續攪拌20min，將所得的復合產物至于微波反應器中反應150s，取 出進行擠出加工。
實施例4
取70g氧化鈣與已磨成細粉的1000g桐殼基纖維在帶電熱功能的高速捏 合機中以9(TC的溫度攪拌25min,加入40g的稀土偶聯劑和2000g PS塑料 原料繼續攪拌20min，將所得的復合產物至于微波反應器中反應120s，取出
進行擠出加工。
實施例5
取200g氧化鈣與己磨成細粉的1000g水胡蘆纖維在帶電熱功能的高速 捏合機中以12(TC的溫度攪拌10min，加入30g的鈦酸酯偶聯劑和2400g ABS 塑料原料繼續攪拌20min,將所得的復合產物至于微波反應器中反應150s, 取出進行擠出加工。
權利要求
1、一種降低植物纖維含水率并提高植物纖維可及度的處理方法，其特征是取氧化鈣與已磨成細粉的植物纖維，按1∶5～15的重量比，在帶電熱功能的高速捏合機中以70℃—120℃的溫度攪拌10min～25min形成復合物，加入復合物重量1％～5％的偶聯劑、復合物重量50～200％的塑料原料繼續攪拌10min～20min，將所得的復合產物置于微波反應器中反應100s～150s，取出進行擠出加工。
2、 根據權利要求1所述的降低植物纖維含水率并提高植物纖維可及度的處理方 法，其特征是所述的偶聯劑是指鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑和稀土偶聯劑。
3、 根據權利要求1所述的降低植物纖維含水率并提高植物纖維可及度的處理方 法，其特征是所述的塑料原料是指PVC、 PE、 PP、 PS、 ABS等五大通用塑料。
4、 根據權利要求1所述的降低植物纖維含水率并提高植物纖維可及度的處理方 法，其特征是所述的微波反應器的微波功率為200 800W。
全文摘要
本發明涉及一種降低植物纖維含水率并提高植物纖維可及度的處理方法。其技術方案是采用高速捏合機在植物纖維中加入氧化鈣，在高溫、高剪切力作用下使氧化鈣與植物纖維充分接觸，破壞分子間氫鍵，奪取植物纖維中的自由水和部分結合水，在原有氫鍵的位置，轉化為具有一定堿性的氫氧化鈣，它對植物纖維起到一定的腐蝕作用，提高植物纖維的可及度；將該混合物通過微波反應器，提高植物纖維的可及度；通過添加氧化鈣吸收植物纖素中的水份使之轉化成氫氧化鈣，節約了植物纖素傳統烘干工藝中消耗的大量熱能，在木塑復合材料擠出加工過程中轉化成碳酸鈣，可與植物纖維起到良好的協效作用，不同結構的顆粒對塑料互為增強起到填充補強作用。
文檔編號C08L55/02GK101362838SQ20081007180
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月18日 優先權日2008年9月18日
發明者劉敏毅, 陳瀟川 申請人:陳瀟川;劉敏毅