一种甘蔗渣/CPVC复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种甘蔗渣/CPVC复合材料的制备方法。
背景技术
甘蔗渣普遍被废弃，或者多数只用做燃料，其利用率很低，不仅造成了资源的浪费，而且还带来了环境的污染。而且甘蔗渣作为生物质原料具有明显的优势：甘蔗渣来源集中、产量大，收集简单、运输半径小、成本低、且甘蔗成分相对稳定、性质均一等。甘蔗渣中含有大量的纤维素、木质素、半纤维素等天然高分子物质，对其在作为燃料发电、饲料、食用菌栽培、功能性食品开发、生物化学液化、制浆造纸、吸附材料、合成树脂、人造板材、绿色化学品、绿色包装材料、生物质燃料开发等方面进行了大量的研究工作。但我国对甘蔗渣的利用程度和水平均比较低，15％的甘蔗渣用于制作纸浆，85％的蔗渣作为锅炉燃料或者废弃，不仅造成资源浪费，还严重污染环境。由于甘蔗渣中的主要成分纤维素是一种亲水的极性天然高分子材料，而聚烯烃是疏水的非极性高分子材料，二者的相容性较差，因此常加入相容剂进行改性。因此，甘蔗渣的高效绿色综合利用是甘蔗制糖企业发展循环经济、提高经济效益、实现糖业可持续发展的重要环节。
氯化聚氯乙烯(CPVC)，是一种白色或淡黄色的颗粒或粉末，属于工程塑料。该物质具有耐热性、耐腐蚀性、可溶性、阻燃性等特点。另外，氯化聚氯乙烯是通过聚氯乙烯改性而制得的，其分子链排列更加不规则，极性、化学稳定性也有所增加。与其他塑料相比，氯化聚氯乙烯树脂的价格比较低，应用前景更广阔。
中国专利(CN201110222635.2)公开的一种甘蔗渣聚丙烯生物基塑料及其制备方法，其制备的塑料有表面光滑、力学性能优良、制造成本低、安全无毒的特点。但是由于聚丙烯脆化温度高，耐冲击性差，高温刚性和透明性不足的缺点，所以为了扩大聚丙烯的应用领域，延长其使用寿命，就必须先对聚丙烯进行改性，再和其他材料进行复合得到的复合材料才具有良好的刚性、耐冲击性、机械强度、耐高温性等优点，这样就使制备工艺手续增多，制备成本增加。而CPVC相比与聚丙烯(PP)有较好的耐冲击性，弯曲性能，制备良好抗冲击性，拉伸性能的复合材料的工艺就会简化，节省制备成本。
发明内容
本发明的目的主要是提供一种甘蔗渣/CPVC复合材料的制备方法，其包括以下操作步骤：
S1：将EVOH(聚乙烯-乙烯醇)溶解在一定比例的丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂中，然后加入到用6～15％的氢氧化钠浸泡过的甘蔗渣中，对甘蔗渣进行改性，得到改性后的甘蔗渣。
S2：将高辊机温度升至60～70℃，然后加入CPVC(氯化聚氯乙烯)和DOP(领苯二甲酸二辛脂)，进行混炼6～8min。
S3：将稳定复合剂加入到步骤S2中的高辊机中，混炼1～2min后，不需要停止混炼，将高辊机温度升至95～115℃，然后加入步骤S1改性后甘蔗渣和微晶石蜡，高辊混炼15～20min后出料。
S4：将双辊开炼机温度升至170～180℃，然后将步骤S3排出的料放到双辊开炼机上混炼塑化10min，得到塑化好的薄片，晾至室温。
S5：将步骤S4得到的薄片放入90℃烘箱中进行预热5min，然后趁热放入平板模具当中，再将模具放入平板硫化机中，将硫化机温度升至180～200℃，在10MPa下热压15min，取出模具在另一台压机中10MPa下室温压制30min，取出模具，开模，取出制品。
作为优选方案，上述所述稳定复合剂为钡锌稳定复合剂或钙锌稳定复合剂。
作为优选方案，上述所述的微晶石蜡选自微晶石蜡1900。
作为优选方案，上述步骤S1所述的混合溶剂丙三醇、乙二醇和正丁醇的体积比比例为1：0.6～0.9：0.5～1.1。
作为优选方案，上述步骤S1中所述的浸泡甘蔗渣氢氧化钠浓度为6～12％。
作为优选方案，上述步骤中加入CPVC、DOP、稳定复合剂、改性甘蔗渣和微晶石蜡的重量配比为100:1.5～1.8:4～6.5:45～60:0.8～1.1。
本发明具有如下有益效果：
(1)CPVC结晶度低，极性强，与甘蔗渣中强极性的纤维素能够很好共聚，本发明制备CPVC/甘蔗渣复合材料，有效解决了CPVC树脂熔断温度低，加工温度范围窄，容易过热分解的缺点。
(2)本发明中制备CPVC/甘蔗渣复合材料，通过高纤维、低粘度的甘蔗渣与熔体粘度高的CPVC共聚复合，有效解决了CPVC因粘度高而加工成型困难的缺点。
(3)本发明中制备CPVC/甘蔗渣复合材料，通过改性甘蔗渣与CPVC复合，提升材料的冲击强度，能改正纯CPVC制品脆的问题。
(4)通过本发明的制备方法，高效利用了甘蔗渣利用率低的问题，能够解决大量甘蔗渣遗弃在成环境污染等问题。
附图说明
图1为本发明实施例1～5复合材料、CPVC、改性甘蔗渣和对比例1材料的拉伸强度对比图图谱；
图2为本发明实施例1～5复合材料、CPVC、改性甘蔗渣和对比例1材料的弯曲强度对比图图谱；
图3为本发明实施例1～5复合材料、CPVC、改性甘蔗渣和对比例1材料的冲击强度对比图图谱。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种甘蔗渣/CPVC复合材料，具体包括如下步骤：
S1：将EVOH(聚乙烯-乙烯醇)溶解在体积比比例为1：0.6：0.5的丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂中，然后加入到用6％的氢氧化钠浸泡过的甘蔗渣中，对甘蔗渣进行改性，得到改性后的甘蔗渣。
S2：将高辊机温度升至60℃，然后加入CPVC(氯化聚氯乙烯)和DOP(领苯二甲酸二辛脂)，进行混炼6min。
S3：将钡锌稳定复合剂加入到步骤S2中的高辊机中，混炼1min后，不需要停止混炼，将高辊机温度升至95℃，然后加入步骤S1改性后甘蔗渣和微晶石蜡1900，高辊混炼15min后出料。
S4：将双辊开炼机温度升至170℃，然后将步骤S3排出的料放到双辊开炼机上混炼塑化10min，得到塑化好的薄片，晾至室温。
S5：将步骤S4得到的薄片放入90℃烘箱中进行预热5min，然后趁热放入平板模具当中，再将模具放入平板硫化机中，将硫化机温度升至180℃，在10MPa下热压15min，取出模具在另一台压机中10MPa下室温压制30min，取出模具，开模，取出制品。
其中上述步骤中加入CPVC、DOP、稳定复合剂、改性甘蔗渣和微晶石蜡1900的重量配比为100:1.5:4:45:0.8。
实施例2
一种甘蔗渣/CPVC复合材料，具体包括如下步骤：
S1：将EVOH(聚乙烯-乙烯醇)溶解在体积比比例为1：0.9：1.1的丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂中，然后加入到用15％的氢氧化钠浸泡过的甘蔗渣中，对甘蔗渣进行改性，得到改性后的甘蔗渣。
S2：将高辊机温度升至70℃，然后加入CPVC(氯化聚氯乙烯)和DOP(领苯二甲酸二辛脂)，进行混炼8min。
S3：将钡锌稳定复合剂加入到步骤S2中的高辊机中，混炼2min后，不需要停止混炼，将高辊机温度升至115℃，然后加入步骤S1改性后甘蔗渣和微晶石蜡1900，高辊混炼20min后出料。
S4：将双辊开炼机温度升至180℃，然后将步骤S3排出的料放到双辊开炼机上混炼塑化10min，得到塑化好的薄片，晾至室温。
S5：将步骤S4得到的薄片放入90℃烘箱中进行预热5min，然后趁热放入平板模具当中，再将模具放入平板硫化机中，将硫化机温度升至200℃，在10MPa下热压15min，取出模具在另一台压机中10MPa下室温压制30min，取出模具，开模，取出制品。
其中上述步骤中加入CPVC、DOP、稳定复合剂、改性甘蔗渣和微晶石蜡1900的重量配比为100:1.8:6.5:60:1.1。
实施例3
一种甘蔗渣/CPVC复合材料，具体包括如下步骤：
S1：将EVOH(聚乙烯-乙烯醇)溶解在体积比比例为1：0.7：0.8的丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂中，然后加入到用8％的氢氧化钠浸泡过的甘蔗渣中，对甘蔗渣进行改性，得到改性后的甘蔗渣。
S2：将高辊机温度升至65℃，然后加入CPVC(氯化聚氯乙烯)和DOP(领苯二甲酸二辛脂)，进行混炼7min。
S3：将钡锌稳定复合剂加入到步骤S2中的高辊机中，混炼1～2min后，不需要停止混炼，将高辊机温度升至105℃，然后加入步骤S1改性后甘蔗渣和微晶石蜡1900，高辊混炼16min后出料。
S4：将双辊开炼机温度升至175℃，然后将步骤S3排出的料放到双辊开炼机上混炼塑化10min，得到塑化好的薄片，晾至室温。
S5：将步骤S4得到的薄片放入90℃烘箱中进行预热5min，然后趁热放入平板模具当中，再将模具放入平板硫化机中，将硫化机温度升至190℃，在10MPa下热压15min，取出模具在另一台压机中10MPa下室温压制30min，取出模具，开模，取出制品。
其中上述步骤中加入CPVC、DOP、稳定复合剂、改性甘蔗渣和微晶石蜡1900的重量配比为100:1.6:5:50:0.9。
实施例4
一种甘蔗渣/CPVC复合材料，具体包括如下步骤：
S1：将EVOH(聚乙烯-乙烯醇)溶解在体积比比例为1：0.75：0.9的丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂中，然后加入到用11％的氢氧化钠浸泡过的甘蔗渣中，对甘蔗渣进行改性，得到改性后的甘蔗渣。
S2：将高辊机温度升至60～70℃，然后加入CPVC(氯化聚氯乙烯)和DOP(领苯二甲酸二辛脂)，进行混炼7min。
S3：将钙锌稳定复合剂加入到步骤S2中的高辊机中，混炼2min后，不需要停止混炼，将高辊机温度升至110℃，然后加入步骤S1改性后甘蔗渣和微晶石蜡1900，高辊混炼18min后出料。
S4：将双辊开炼机温度升至180℃，然后将步骤S3排出的料放到双辊开炼机上混炼塑化10min，得到塑化好的薄片，晾至室温。
S5：将步骤S4得到的薄片放入90℃烘箱中进行预热5min，然后趁热放入平板模具当中，再将模具放入平板硫化机中，将硫化机温度升至185℃，在10MPa下热压15min，取出模具在另一台压机中10MPa下室温压制30min，取出模具，开模，取出制品。
其中上述步骤中加入CPVC、DOP、稳定复合剂、改性甘蔗渣和微晶石蜡1900的重量配比为100:1.7:6:55:1。
实施例5
一种甘蔗渣/CPVC复合材料，具体包括如下步骤：
S1：将EVOH(聚乙烯-乙烯醇)溶解在体积比比例为1：0.8：1的丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂中，然后加入到用14％的氢氧化钠浸泡过的甘蔗渣中，对甘蔗渣进行改性，得到改性后的甘蔗渣。
S2：将高辊机温度升至65℃，然后加入CPVC(氯化聚氯乙烯)和DOP(领苯二甲酸二辛脂)，进行混炼8min。
S3：将钙锌稳定复合剂加入到步骤S2中的高辊机中，混炼2min后，不需要停止混炼，将高辊机温度升至95～115℃，然后加入步骤S1改性后甘蔗渣和微晶石蜡1900，高辊混炼18min后出料。
S4：将双辊开炼机温度升至170℃，然后将步骤S3排出的料放到双辊开炼机上混炼塑化10min，得到塑化好的薄片，晾至室温。
S5：将步骤S4得到的薄片放入90℃烘箱中进行预热5min，然后趁热放入平板模具当中，再将模具放入平板硫化机中，将硫化机温度升至190℃，在10MPa下热压15min，取出模具在另一台压机中10MPa下室温压制30min，取出模具，开模，取出制品。
其中上述步骤中加入CPVC、DOP、稳定复合剂、改性甘蔗渣和微晶石蜡1900的重量配比为100:1.6:6:60:1。
对比例1
根据发明专利(CN103342786B)中实施例9所述制备方法制备。
性能测试实验：
将实施例1～5制备的复合材料和对比例1制备的材料进行拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度测试，测试结果分别如附图1～3，其中实施例1～5的拉伸强度都在80MPa以上，而对比例1所制备复合材料的拉伸强度64MPa，CPVC的拉伸强度51MPa，甘蔗渣的拉伸强度27MPa，则本发明方法制备的复合材料其拉伸性能优于CPVC、改性甘蔗渣和对比例1所制备的复合材料。
实施例1～5的弯曲强度都在53MPa以上，而对比例1所制备复合材料的弯曲强度39MPa，CPVC的弯曲强度33MPa，甘蔗渣的弯曲强度22MPa，则本发明方法制备的复合材料其弯曲性能优于CPVC、改性甘蔗渣和对比例1所制备的复合材料。
实施例1～5的抗冲击强度在4.7mJ/m2以上，而对比例1所制备复合材料的抗冲击强度3.3mJ/m2，CPVC的抗冲击强度3.6mJ/m2，甘蔗渣的抗冲击强度2.6mJ/m2，则本发明方法制备的复合材料其抗冲击性能优于CPVC、改性甘蔗渣和对比例1所制备的复合材料。
