本發(fā)明涉及廢物利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種秸稈/廢舊塑料復(fù)合材料及其制備的板材。
背景技術(shù)：
塑料在給人們帶來便利生活的同時，也帶來大量的污染。廢舊塑料包括包裝材料、塑料袋、玩具以及汽車零件等，廢舊塑料的處理主要有三個途徑：填埋、焚燒和再生利用，廢舊塑料為高分子聚合物，采用填埋的方式無法被降解，還對土壤、水等造成污染；采用焚燒的方式會產(chǎn)生大量的有害氣體和溫室氣體，對環(huán)境有害；而再生利用能夠發(fā)揮廢舊塑料的價值，具有很大的意義。現(xiàn)有技術(shù)中再生利用廢舊塑料的方法有改性再生、熔融再生以及制備復(fù)合材料等。
姜曉冰等在《東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報》上公開了“聚乙烯、聚丙烯與木纖維復(fù)合制板工藝”，過聚乙烯、聚丙烯分別與木纖維復(fù)合制板工藝的實驗,探討了加入助劑和改變聚乙烯、聚丙烯用量對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：對纖維進(jìn)行改性處理，可以明顯改善木塑復(fù)合材料力學(xué)性能：塑料越細(xì)且含量為30%時復(fù)合材料力學(xué)性能基本達(dá)到中密度板材的力學(xué)性能指標(biāo)。由于木材表面之間的氫鍵作用也使木纖維在熱塑性材料中不能均勻分散，從而影響了木/塑復(fù)合材料的復(fù)合性能，因此需要通過還行改善木材表面的極性化程度，降低木材表面與熱塑性材料之間的界面能差。
中國專利公開號cn103554948a公開了一種利用秸稈廢舊塑料加工復(fù)合板材的工藝，其特征在于：本發(fā)明原料配方由黃豆秸稈粉末40～45%、廢舊塑料顆粒30～40%、木屑20～25%、阻燃劑3～5%、復(fù)合防水板材膠8～12%、硅酸鈉2～5%、納米二氧化硅1.5～2.5%組成。其中，復(fù)合防水板材膠由氯化石蠟5～10份、松香改性與馬來酸酐樹脂20～25份、阿拉伯膠20～30份、抗氧劑10102～4份、乙醇50～60份組成。本發(fā)明以廢舊塑料、秸稈以及木屑為主要原料，具有生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益高的優(yōu)點，同時配方中添加納米二氧化硅，有效增加秸稈板材防水防污能力，解決普通秸稈板材易污染的缺陷。但是該發(fā)明需要對用堿或清潔劑對廢舊塑料進(jìn)行清洗，且需要對黃豆秸稈進(jìn)行活化、分植化等，即該發(fā)明中黃豆秸稈和廢舊塑料中前處理比較復(fù)雜。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種秸稈/廢舊塑料復(fù)合材料及其制備的板材，該秸稈/廢舊塑料復(fù)合材料是采用瞬間彈射蒸汽爆破技術(shù)處理得到的，能充分的將廢品加以利用，制備的板材強度高，性能優(yōu)異，經(jīng)濟環(huán)保。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2-3混合均勻；
（2）在蒸汽壓力為1.5-3.0mpa的條件下維持300-400s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
進(jìn)一步的，所述秸稈水分含量為10-15%。
進(jìn)一步的，所述步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.08-0.09s。
一種利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料65-75份、mgo8-12份、mgso44-6份、粉煤灰12-18份和水15-20份。
進(jìn)一步的，該板材由以下步驟制備：
將mgo、mgso4、粉煤灰和水?dāng)嚢杈鶆蚝螅尤虢斩捓w維/廢舊塑料復(fù)合材料，混合均勻，放置在模具中，固化成板材。
一種利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料65-75份、偶聯(lián)劑6-9份和阻燃劑2-5份。
進(jìn)一步的，該板材由以下步驟制備：
將原料混合均勻后，在雙輥開煉機上混合10-15min，溫度為165-185℃，得混合料；混合料在160-180℃下，壓力為3-5mpa下熱壓6-8min，然后在10-15mpa下熱壓3-5min，冷卻后得板材。
進(jìn)一步的，所述廢舊塑料中熱塑性塑料和熱固性塑料的重量比為2-3：1。
進(jìn)一步的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh550和a151按重量比1-2：1混合而成。
本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明公開一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，該復(fù)合材料是采用瞬間彈射蒸汽爆破技術(shù)處理秸稈和廢舊塑料，該處理方法能起到殺菌作用，且處理后的秸稈纖維和廢舊塑料的相容性好，且廢舊塑料中的一些有機臟污比如油脂等直接被分解，因此廢舊塑料不需要清洗油污等，簡化步驟。
其中秸稈在處理腔中，高壓蒸汽通過擴散作用，滲透進(jìn)入秸稈木質(zhì)纖維細(xì)胞壁內(nèi)，冷凝成液態(tài)水，使細(xì)胞壁受到潤濕，纖維素結(jié)晶度提高，聚合度減小，木質(zhì)素軟化，秸稈內(nèi)部橫向聯(lián)結(jié)強度下降,然后瞬間泄壓，蒸汽瞬間汽化，并產(chǎn)生二次蒸汽，體積猛增，蒸汽的膨脹對周圍細(xì)胞的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)施加了一個剪切力，使?jié)駶櫟慕斩捘举|(zhì)纖維發(fā)生爆破，纖維細(xì)胞壁破裂，得到秸稈纖維，該該秸稈纖維長徑比較大，柔韌性好，比表面積大，其中的膠質(zhì)和果膠成分被除掉，極性降低，與塑料的相容性好。
而廢舊塑料經(jīng)過瞬間蒸汽爆破，廢舊塑料的高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，極性基團和非極性集團暴露，與秸稈纖維的相容性增加。
制備的秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料強度高，秸稈纖維與廢舊塑料相容性好，不需要經(jīng)過化學(xué)處理，經(jīng)濟環(huán)保。
2、本發(fā)明制備的秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料可用于制備板材，即與加粉煤灰、mgo和mgso4混合后固化，其中粉煤灰也是一種凝膠材料，添加mgo和mgso4作為耐火劑和粘合劑，其中秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料可以作為強度增強材料，緩解外界應(yīng)力集中，增強板材的抗沖擊性能。采用秸稈纖維/廢舊塑料和粉煤灰作為主要原料，能充分的實現(xiàn)廢物利用，且該制備方法簡單，制備的沖擊強度為0.86-0.95kj/m2，拉伸強度為0.2-0.31mpa，性能優(yōu)異，可以作為建筑內(nèi)墻或保溫墻等。
3、本發(fā)明制備的秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料還可以采用熔融熱壓的方法制備板材，添加kh550和a151復(fù)配的偶聯(lián)劑，進(jìn)一步增加秸稈纖維和廢舊塑料相容性，且廢舊塑料中熱塑性塑料和熱固性塑料的重量比為2-3：1混合后制備的板材性能更好。制備方法中先低壓熱壓，之后再高壓熱壓，制備的板材更均勻，輕度更高，本發(fā)明制備的板材拉伸強度為41.2-48.1mpa，靜曲強度為34.2-40.6mpa，內(nèi)結(jié)合強度為1.96-2.5mpa，性能優(yōu)異，經(jīng)濟環(huán)保。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
以下實施例采用的瞬間彈射蒸汽爆破設(shè)備為qbs-80b型汽爆工藝試驗臺。
實施例1
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2混合均勻；
（2）采用qbs-80b型汽爆工藝試驗臺，混合后的秸稈和廢舊塑料在處理腔內(nèi)，在蒸汽壓力為1.5mpa的條件下維持400s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
其中秸稈水分含量為10%，步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.0875s。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料65份、mgo8份、mgso44份、粉煤灰18份和水15份。
該板材由以下步驟制備：
將mgo、mgso4、粉煤灰和水?dāng)嚢杈鶆蚝?，加入秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，混合均勻，放置在模具中，固化成板材。
實施例2
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2.5混合均勻；
（2）在蒸汽壓力為1.8mpa的條件下維持380s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
其中秸稈水分含量為12%，步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.0875s。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料68份、mgo9份、mgso46份、粉煤灰16份和水16份。
該板材由以下步驟制備：
將mgo、mgso4、粉煤灰和水?dāng)嚢杈鶆蚝?，加入秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，混合均勻，放置在模具中，固化成板材。
實施例3
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2.5混合均勻；
（2）在蒸汽壓力為2.5mpa的條件下維持350s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
其中秸稈水分含量為13%，步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.0875s。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料70份、mgo10份、mgso45份、粉煤灰15份和水18份。
該板材由以下步驟制備：
將mgo、mgso4、粉煤灰和水?dāng)嚢杈鶆蚝?，加入秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，混合均勻，放置在模具中，固化成板材。
實施例4
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：3混合均勻；
（2）在蒸汽壓力為3.0mpa的條件下維持300s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
其中秸稈水分含量為14%，步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.0875s。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料72份、mgo12份、mgso44份、粉煤灰12份和水20份。
該板材由以下步驟制備：
將mgo、mgso4、粉煤灰和水?dāng)嚢杈鶆蚝螅尤虢斩捓w維/廢舊塑料復(fù)合材料，混合均勻，放置在模具中，固化成板材。
實施例5
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2混合均勻；
（2）在蒸汽壓力為2.8mpa的條件下維持320s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
其中秸稈水分含量為15%，步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.0875s。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料65份、偶聯(lián)劑6份和ft-700阻燃劑5份。其中廢舊塑料中熱塑性塑料和熱固性塑料的重量比為2：1，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh550和a151按重量比1：1混合而成。
該板材由以下步驟制備：
將原料混合均勻后，在雙輥開煉機上混合10min，溫度為185℃，得混合料；混合料在160℃下，壓力為3mpa下熱壓8min，然后在10mpa下熱壓5min，冷卻后得板材。
實施例6
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2混合均勻；
（2）在蒸汽壓力為1.5mpa的條件下維持400s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
其中秸稈水分含量為10%，步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.0875s。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料68份、偶聯(lián)劑7份和ft-700阻燃劑4份。其中廢舊塑料中熱塑性塑料和熱固性塑料的重量比為2.5：1，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh550和a151按重量比2：1混合而成。
該板材由以下步驟制備：
將原料混合均勻后，在雙輥開煉機上混合11min，溫度為180℃，得混合料；混合料在165℃下，壓力為4mpa下熱壓7min，然后在12mpa下熱壓4min，冷卻后得板材。
實施例7
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2.5混合均勻；
（2）在蒸汽壓力為1.8mpa的條件下維持380s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
其中秸稈水分含量為12%，步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.0875s。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料70份、偶聯(lián)劑8份和ft-700阻燃劑3份。其中廢舊塑料中熱塑性塑料和熱固性塑料的重量比為2.5：1，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh550和a151按重量比1.5：1混合而成。
該板材由以下步驟制備：
將原料混合均勻后，在雙輥開煉機上混合13min，溫度為170℃，得混合料；混合料在175℃下，壓力為4mpa下熱壓6min，然后在14mpa下熱壓4min，冷卻后得板材。
實施例8
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2.5混合均勻；
（2）在蒸汽壓力為2.5mpa的條件下維持350s，然后瞬間彈射蒸汽爆破，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
其中秸稈水分含量為13%，步驟（2）中瞬間彈射蒸汽爆破時間為0.0875s。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料75份、偶聯(lián)劑9份和ft-700阻燃劑2份。其中廢舊塑料中熱塑性塑料和熱固性塑料的重量比為3：1，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh550和a151按重量比1：1混合而成。
該板材由以下步驟制備：
將原料混合均勻后，在雙輥開煉機上混合15min，溫度為165℃，得混合料；混合料在180℃下，壓力為5mpa下熱壓7min，然后在15mpa下熱壓3min，冷卻后得板材。
對比例1
對比例1與實施例4基本相同，不同之處在于：
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：3混合均勻，粉碎成粒徑為100目粉末；其中秸稈水分含量為14%，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料72份、mgo2份、mgso44份、粉煤灰12份和水20份。
該板材由以下步驟制備：
將mgo、mgso4、粉煤灰和水?dāng)嚢杈鶆蚝?，加入秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，混合均勻，放置在模具中，固化成板材。
對比例2
對比例2與實施例8基本相同，不同之處在于：
一種秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料，由以下步驟制備：
（1）秸稈切割成2-4cm小段，廢舊塑料粉碎成粒徑為1-3cm顆粒，按照重量比為1：2.5混合均勻，粉碎粉碎至粒徑為粒徑為100目粉末；其中秸稈水分含量為13%，得秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料。
利用秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料制備的板材，由以下重量份數(shù)的原料制成：秸稈纖維/廢舊塑料復(fù)合材料75份、偶聯(lián)劑9和ft-700阻燃劑2份。其中廢舊塑料中熱塑性塑料和熱固性塑料的重量比為3：1，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh550和a151按重量比1：1混合而成。
該板材由以下步驟制備：
將原料混合均勻后，在雙輥開煉機上混合15min，溫度為165℃，得混合料；混合料在180℃下，壓力為5mpa下熱壓7min，然后在15mpa下熱壓3min，冷卻后得板材。
性能檢測
測試實施例1-4以及對比例1制備的板材的沖擊強度和拉伸強度，其中沖擊強度參照gb/t1843-1996進(jìn)行，拉伸強度參照gb/t1446-2005，測試結(jié)果見表1。
測試實施例5-8以及對比例2制備的板材的拉伸強度、內(nèi)結(jié)合強度和靜曲強度，其中拉伸強度參照gb/t1040-92標(biāo)準(zhǔn)測試，速度為50mm/min；內(nèi)結(jié)合強度和靜曲強度參照gb/t17657-1999的標(biāo)準(zhǔn)，測試結(jié)果見表2。
表1實施例1-4板材性能測試
表2實施例5-8板材性能測試
由表1可以看到，實施例1-4制備的板材的沖擊強度為0.86-0.95kj/m2，拉伸強度為0.2-0.31mpa，性能優(yōu)異，可以作為建筑內(nèi)墻或保溫墻等。而對比例1與實施例4相比，不采用瞬間彈射蒸汽爆破技術(shù)對秸稈和廢舊塑料進(jìn)行處理，制備的板材性均比實施例4差，說明本發(fā)明公開的處理工藝能大大增強秸稈纖維和廢舊塑料的相容性，從而板材的強度。
由表2可以看出，實施例5-8制備的板材的拉伸強度為41.2-48.1mpa，靜曲強度為34.2-40.6mpa，內(nèi)結(jié)合強度為1.96-2.5mpa，性能優(yōu)異，經(jīng)濟環(huán)保。而對比例2與實施例8相比，不采用瞬間彈射蒸汽爆破技術(shù)對秸稈和廢舊塑料進(jìn)行處理，制備的板材性能比實施例8差，說明本發(fā)明公開的處理工藝能大大增強秸稈纖維和廢舊塑料的相容性，進(jìn)而增加板材的綜合性能。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。