利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法

摘要

本发明公开了一种利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法，1）根据天然有机填料的用量确定偶联剂的用量，将天然有机填料干燥；2）将偶联剂放入容器的底部，将天然有机填料放于隔板上，盖上密封盖；3）调节可控温加热板温度至偶联剂汽化温度以上，分解温度以下，温度恒定后，将容器置于可控温加热板上；偶联剂完全汽化后，取出天然有机填料；5）将汽化处理的天然有机填料与合成树脂进行塑炼和成型。该方法处理效果好：偶联剂汽化后，可大大增加其与天然有机填料的接触面，从而改善表面处理效果；且制造成本低，出料容易，填料损失小；适用性强：对天然有机填料处理量无限制，对高速混合机无法处理的少量天然有机填料也适用。

权利要求

1.一种利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法，其特征在于：该方法中采用了一种由一端密封另一端带有密封盖的容器、可控温加热板和设置在容器横截面上具有透气孔的隔板组成的处理装置；该方法包括如下步骤：

1）根据需要处理的天然有机填料的用量，计算并称取偶联剂的用量，偶联剂用量为天然有机填料重量的1%～5%；将待处理的天然有机填料在烘箱中干燥2～3小时，烘箱内温度为60～80℃；

2）将偶联剂放入容器的底部，将干燥后的天然有机填料均匀放置于容器内的隔板上，在容器的顶部盖上密封盖，使容器处于密闭状态；

3）调节可控温加热板温度至偶联剂汽化温度以上，且控制在偶联剂分解温度以下，待可控温加热板温度恒定后，将密封后的容器置于可控温加热板上；

4）直到偶联剂完全汽化后，关闭可控温加热板的电源，打开密封盖，取出隔板及隔板上经汽化处理的天然有机填料；

5）将汽化处理的天然有机填料与合成树脂在双辊塑炼机中塑炼，塑炼温度控制在

100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃。

说明书

利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对天然有机填料进行表面处理的方法，尤其涉及一种利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法。

背景技术

[0002] 天然有机填料泛指利用植物（农作物）的果实或废弃物制成的粉状、纤维状填充物质（即填料）。将此类填料与合成树脂等混合均匀后，经注射成型、压制成型等成型方法可制成建筑用及车用板材、包装材料等。 这类填料来源于自然界中的可再生资源，是对农作物废弃物或其他经济性不强的植物的进一步利用，故具有一定的环保性和较大的经济效益。

[0003] 天然有机填料按产量分主要有两大类，即天然淀粉类和天然纤维素类。天然淀粉是由葡萄糖组成的多糖类碳水化合物，广泛存在于植物的根、块茎、籽粒、果实等，如玉米淀粉、马铃薯淀粉、稻米淀粉等。天然纤维素也是一种由β-葡萄糖苷键与脱水D-六环葡萄糖所组成的线型多糖类物质，在各种植物机体中大量存在，如木纤维、麻纤维、花生壳等果壳纤维等。

[0004] 天然有机填料如果不经表面处理直接添加入合成树脂中，则两者界面结合差，制得的产品力学性能也难以满足使用要求。故天然有机填料在添加前需要进行表面处理。目前，对天然有机填料进行表面处理的主要方法为偶联剂处理，即将一定量的偶联剂与天然有机填料放置于高速混合机中混合搅拌一段时间。这种方法操作简便，实用性较强，但有局限性。原因在于：⑴偶联剂用量通常仅为填料用量的1%～5%，且在常温下呈现液态或固体油脂状，很容易与填料形成团块。即使在高速混合器的高速搅拌下，偶联剂与填料的接触面也很小，不利于偶联剂与填料的充分接触。为增大偶联剂与填料的接触面，也可将偶联剂用溶剂溶解配成溶液后加入到高速混合机中与填料混合。但这种改进方法中引入了溶剂，溶剂很难彻底清除，对产品性能也会产生不良影响。⑵高速混合机对一次投料量有要求，如果需要处理的填料量少于高速混合机的一次投料量，则高速转子无法对物料进行充分搅拌，偶联剂处理效果不佳。⑶利用高速混合机处理填料后，出料困难，填料在高速混合机内壁粘附严重，不易清理，容易造成填料损失。

发明内容

[0005] 为了针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种处理效果好、成本低、适用性强的利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法。

[0006] 本发明提供的利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法，该方法中采用了一种由一端密封另一端带有密封盖的容器、可控温加热板和设置在容器横截面上具有透气孔的隔板组成的处理装置；该方法包括如下步骤：

[0007] 1）根据需要处理的天然有机填料的用量，计算并称取偶联剂的用量，偶联剂用量为天然有机填料重量的1%～5%；将待处理的天然有机填料在烘箱中干燥2～3小时，烘箱内温度为60～80℃；

[0008] 2）将偶联剂放入容器的底部，将干燥后的天然有机填料均匀放置于容器内的隔板上，在容器的顶部盖上密封盖，使容器处于密闭状态；

[0009] 3）调节可控温加热板温度至偶联剂汽化温度以上，且控制在偶联剂分解温度以下，待可控温加热板温度恒定后，将密封后的容器置于可控温加热板上；

[0010] 4）直到偶联剂完全汽化后，关闭可控温加热板的电源，打开密封盖，取出隔板及隔板上经汽化处理的天然有机填料；

[0011] 5）将汽化处理的天然有机填料与合成树脂在双辊塑炼机中塑炼，塑炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃。

[0012] 本发明的利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法，与现有技术相比，具有如下优点：

[0013] 1、处理效果好：偶联剂“汽化”后，可大大增加其与天然有机填料的接触面，从而改善表面处理效果。

[0014] 2、制造成本低：本发明的处理装置成本远远低于高速混合机。

[0015] 3、出料容易、填料损失小：处理装置为“组合式”设计，各部分可拆卸，处理完毕后，可将隔板取下出料，天然有机填料在装置中粘附少损失小，装置容易清理。

[0016] 4、适用性强：本方法对天然有机填料处理量无限制，因成本低廉可根据需要制作处理装置，对高速混合机无法处理的少量天然有机填料也适用。

附图说明

[0017] 图1为处理装置的结构示意图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

[0019] 利用偶联剂汽化原理对天然有机填料进行表面处理的方法，该方法中采用了一种由一端密封另一端带有密封盖1的容器2、可控温加热板3和设置在容器横截面上具有透气孔的隔板4组成的处理装置，如图1所示。

[0020] 该方法包括如下步骤：1）根据需要处理的天然有机填料的用量，计算并称取偶联剂的用量，偶联剂用量为天然有机填料重量的1%～5%；将待处理的天然有机填料在烘箱中干燥2～3小时，烘箱内温度为60～80℃；2）将偶联剂放入容器的底部5，将干燥后的天然有机填料均匀放置于容器内的隔板4上，在容器2的顶部盖上密封盖1，使容器2处于密闭状态；3）调节可控温加热板温度至偶联剂汽化温度以上，且控制在偶联剂分解温度以下，待可控温加热板温度恒定后，将密封后的容器置于可控温加热板上；4）直到偶联剂完全汽化后，关闭可控温加热板的电源，打开密封盖，取出隔板及隔板上经汽化处理的天然有机填料；5）将汽化处理的天然有机填料与合成树脂在双辊塑炼机中塑炼，塑炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃。

[0021] 实施例1

[0022] 以玉米淀粉为待处理对象：

[0023] 1）称取60g玉米淀粉及0.6g偶联剂（取偶联剂用量为玉米淀粉用量的1%），将玉米淀粉在烘箱中干燥2.5小时，烘箱内温度为60～80℃；2）将偶联剂放入容器的底部（即处理剂放置区），将干燥后的玉米淀粉均匀放置于容器内的隔板上（即填料放置区），在容器的顶部盖上密封盖，使容器处于密封状态；3）调节可控温加热板，可控温加热板控制在偶联剂汽化温度以上，且在偶联剂分解温度以下，温度恒定后，将密封后的容器置于可控温加热板上；4）直到偶联剂完全汽化后，关闭可控温加热板的电源，打开密封盖，取出隔板及隔板上经汽化处理的玉米淀粉；5）汽化处理的玉米淀粉，与200g低密度聚乙烯树脂在双辊塑炼机中塑炼，熔炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃，测试相关力学性能。

[0024] 另取60g玉米淀粉及0.6g偶联剂放于高速混合机中搅拌混合后，将处理好的玉米淀粉与200g同类树脂在双辊塑炼机中塑炼，熔炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃，测试相关力学性能。

[0025] 采用本发明的偶联剂“汽化”法制得的材料力学性能与采用高速混合器混合法制得的材料力学性能进行对比，如下表所示：

[0026]高速混合器混合法 偶联剂“汽化”法
拉伸强度（MPa） 7.8 8.2
拉伸模量（MPa） 334 347
冲击强度（KJ/m2） 14.9 16.5
断裂伸长率（%） 21 44

[0027] 实施例2

[0028] 以马铃薯淀粉为待处理对象：

[0029] 1）称取60g马铃薯淀粉及1.2g偶联剂（取偶联剂用量为马铃薯淀粉用量的2%），将马铃薯淀粉在烘箱中干燥2小时，烘箱内温度为60～80℃；2）将偶联剂放入容器的底部（即处理剂放置区），将干燥后的马铃薯淀粉均匀放置于容器内的隔板上（即填料放置区），在容器的顶部盖上密封盖，使容器处于密封状态；3）调节可控温加热板，可控温加热板控制在偶联剂汽化温度以上，且在偶联剂分解温度以下，温度恒定后，将密封后的容器置于可控温加热板上；4）直到偶联剂完全汽化后，关闭可控温加热板的电源，打开密封盖，取出隔板及隔板上经汽化处理的马铃薯淀粉；5）汽化处理的马铃薯淀粉，与200g低密度聚乙烯树脂在双辊塑炼机中塑炼，熔炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃，测试相关力学性能。

[0030] 另取60g马铃薯淀粉及1.2g偶联剂放于高速混合机中搅拌混合后，将处理好的马铃薯淀粉与200g同类树脂在双辊塑炼机中塑炼，熔炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃，测试相关力学性能。

[0031] 采用本发明的偶联剂“汽化”法制得的材料力学性能与采用高速混合器混合法制得的材料力学性能进行对比，如下表所示：

[0032]高速混合器混合法 偶联剂“汽化”法
拉伸强度（MPa） 8 8
拉伸模量（MPa） 454 541
冲击强度（KJ/m2） 10.5 12.6
断裂伸长率（%） 36 53

[0033] 实施例3

[0034] 以花生壳纤维为待处理对象：

[0035] 1）称取60g花生壳纤维及1.8g偶联剂（取偶联剂用量为花生壳纤维用量的3%），将花生壳纤维在烘箱中干燥2.5小时，烘箱内温度为60～80℃；2）将偶联剂放入容器的底部（即处理剂放置区），将干燥后的花生壳纤维均匀放置于容器内的隔板上（即填料放置区），在容器的顶部盖上密封盖，使容器处于密封状态；3）调节可控温加热板，可控温加热板控制在偶联剂汽化温度以上，且在偶联剂分解温度以下，温度恒定后，将密封后的容器置于可控温加热板上；4）直到偶联剂完全汽化后，关闭可控温加热板的电源，打开密封盖，取出隔板及隔板上经汽化处理的花生壳纤维；5）汽化处理的花生壳纤维，与200g低密度聚乙烯树脂在双辊塑炼机中塑炼，熔炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃，测试相关力学性能。

[0036] 另取60g花生壳纤维及1.8g偶联剂放于高速混合机中搅拌混合后，将处理好的花生壳纤维与200g同类树脂在双辊塑炼机中塑炼，熔炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃，测试相关力学性能。

[0037] 采用本发明的偶联剂“汽化”法制得的材料力学性能与采用高速混合器混合法制得的材料力学性能进行对比，如下表所示：

[0038]高速混合器混合法 偶联剂“汽化”法
拉伸强度（MPa） 7.3 8.6
拉伸模量（MPa） 512 453
冲击强度（KJ/m2） 6 6.2
断裂伸长率（%） 16 18

[0039] 实施例4

[0040] 以麻纤维为待处理对象：

[0041] 1）称取60g麻纤维及3.0g偶联剂（取偶联剂用量为麻纤维用量的5%），将麻纤维在烘箱中干燥3小时，烘箱内温度为60～80℃；2）将偶联剂放入容器的底部（即处理剂放置区），将干燥后的麻纤维均匀放置于容器内的隔板上（即填料放置区），在容器的顶部盖上密封盖，使容器处于密封状态；3）调节可控温加热板，可控温加热板控制在偶联剂汽化温度以上，且在偶联剂分解温度以下，温度恒定后，将密封后的容器置于可控温加热板上；4）直到偶联剂完全汽化后，关闭可控温加热板的电源，打开密封盖，取出隔板及隔板上经汽化处理的麻纤维；5）汽化处理的麻纤维，与200g低密度聚乙烯树脂在双辊塑炼机中塑炼，熔炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃，测试相关力学性能。

[0042] 另取60g麻纤维及3.0g偶联剂放于高速混合机中搅拌混合后，将处理好的麻纤维与200g同类树脂在双辊塑炼机中塑炼，熔炼温度控制在100～140℃，然后放于成型机械中成型，成型温度控制在130～180℃，测试相关力学性能。

[0043] 采用本发明的偶联剂“汽化”法制得的材料力学性能与采用高速混合器混合法制得的材料力学性能进行对比，如下表所示：

[0044]高速混合器混合法 偶联剂“汽化”法
拉伸强度（MPa） 9.3 8.6
拉伸模量（MPa） 280 321
冲击强度（KJ/m2） 7.3 9.6
断裂伸长率（%） 17 19

[0045] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。