专利摘要

本发明公开了一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料及其制备方法，主要由如下重量份的原料制成：生物质燃烧结渣20‑50份；回收塑料30‑60份；氢氧化镁阻燃剂10‑30份；润滑剂3‑5份。本发明以生物质燃烧炉燃烧结渣与回收塑料为主要原料，成本低廉，生产工艺简单可行；该材料具有良好的阻燃性能和力学强度，且环保无污染，可循环利用，变废为宝，在一定程度上有利于缓解环境污染和资源短缺。

权利要求

1.一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料，其特征在于，由如下重量份的原料制成：

生物质燃烧结渣20-40份；回收塑料37-57份；氢氧化镁阻燃剂20份；润滑剂3份。

2.根据权利要求1所述的一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料，其特征在于，所述生物质燃烧结渣为农林生物质燃烧后产生的结渣。

3.根据权利要求2所述的一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料，其特征在于，所述农林生物质包括玉米秸秆成型燃料。

4.根据权利要求1所述的一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料，其特征在于，所述回收塑料为聚乙烯或聚丙烯。

5.根据权利要求1所述的一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料，其特征在于，，所述氢氧化镁阻燃剂是一种添加型环保阻燃剂，呈白色粉末状，粒径在60-80目。

6.根据权利要求1所述的一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料，其特征在于，所述润滑剂是一种高填充体系的高效润滑剂，外观是粒状物，滴落点67-77℃，比重1.005g/cm3。

7.权利要求1～6任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将生物质燃烧结渣经超细粉碎机进行粉碎，得到60-80目粉末，将粉末进行干燥处理，使其含水量降至2％以下；

2)将干燥好的20-40重量份数的生物质燃烧结渣与重量份为37-57的回收塑料、重量份为20的氢氧化镁阻燃剂、重量份为3的润滑剂加入交叉转轴双运动混合机充分混合得到均匀混料，混合时间为10-15min；

3)将均匀混料投入到锥形双螺杆挤出机的料筒，主机温度设置为170-190℃，转速为30-50r/min，喂料机转速为10-20r/min，开机挤出成型粒料；

4)将所得到的粒料按照步骤3)的步骤及工艺参数进行二次挤出成型，得到所需复合材料板材。

8.根据权利要求7所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述生物质燃烧结渣的制备方法为：将生物质成型燃料，投入到山东理工大学自行研制的农林生物质燃烧炉内，待秸秆燃烧完毕，冷却半小时后清理出灰和结渣，并根据硬度和颜色从中挑选出结渣。

9.根据权利要求7所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)所述干燥处理的温度为105℃，干燥时间为24小时，与烘箱中进行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型复合材料及其制备方法，具体涉及一种以生物质燃烧结渣为原料的复合材料及其制备方法。属于新型复合材料领域。

背景技术

我国是农业大国，每年大约产生9亿吨农作物秸秆，另外还有2.7亿吨林业及木材加工废弃物，大体相当于2.5亿吨标准煤。仅山东省每年农业大约产生7000万吨的农作物秸秆，其中以小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆为主，除此之外林业及木材加工废弃物也有大约2000万吨。目前仅用于畜牧业、造纸业、板材加工业、以及秸秆还田的农业废弃物仅占总量的一半，其余大部分被农户当作柴薪焚烧。由于社会经济的发展，农村劳动力的转移，化肥等肥料的使用以及能源利用方式的改善农林废弃物更是出现了过剩现象。再者由于缺乏专业知识和有效利用方法，农作物收获之后，农民一般将秸秆就地焚烧，不仅造成污染环境还严重浪费了资源，甚者发生火灾造成安全隐患。若是将农作物秸秆放置田间闲置不用，不仅会大量占用土地，久置不用还会发生腐烂滋生细菌引来蝇虫，影响农副产品质量以及居民生活健康。因此，农林生物质资源的合理有效利用已经迫在眉睫。

作为农林生物质有效利用的典范代表，生物质成型燃料燃烧技术得到快速发展。生物质成型燃料是利用秸秆、水稻秆、薪材、木屑、花生壳、瓜子壳、甜菜粕、树皮等废弃的农作物经粉碎、筛分、挤压、烘干、冷却等工艺处理后，将其制成结构紧密的棍棒状或颗粒状燃料，以此为锅炉燃料，不仅燃烧时间长，还可强化炉膛温度，可代替木材、煤、天然气。运行成本仅是燃气的一半，并且具有能量密度高(与中质烟煤相当)、燃烧性能好、燃烧污染物排放水平低，对环境无任何污染，CO2零排放等优点。国家能源局公布的《生物质能发展“十三五”规划》明确提出，到2020年我国生物质能年利用量将达到5800万吨标准煤水平，其中生物质成型燃料年利用量将会达到3000万吨，相当于1500万吨标准煤。

生物质成型燃料能够很好地替代燃煤作为新型能源，大力推广生物质成型燃料可以一方面解决农村秸秆就地焚烧问题，另一方面可以使资源得到有效利用，缓解广大地区人与自然的矛盾，有利于和谐社会的建设。但是生物质成型燃料也存在一定问题，其中最为严重的便是燃烧后产生大量燃烧结渣，而这种结渣通常都被作为垃圾丢弃，用途十分有限。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，制备具有良好阻燃性能和力学性能的复合材料，本发明提供了一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料及其制备方法。本发明以生物质燃烧炉燃烧结渣与回收塑料为主要原料，成本低廉，生产工艺简单可行，有利于变废为宝，促进农林业废弃物的二次循环利用。

为实现上述目的，本发明提供下述技术方案。

一种利用生物质燃烧结渣制备的复合材料，主要由如下重量份的原料制成，生物质燃烧结渣20-40份；回收塑料37-57份；氢氧化镁阻燃剂20份；润滑剂3份。

进一步地，所述生物质燃烧结渣为农林生物质在生物质燃烧炉中燃烧后产生的结渣；所述农林生物质包括玉米秸秆成型燃料等。

进一步地，所述回收塑料为聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃塑料。

进一步地，所述氢氧化镁阻燃剂是一种添加型环保阻燃剂，呈白色粉末状，粒径在60-80目。

进一步地，所述润滑剂是一种高填充体系的高效润滑剂，在木塑复合体系中有良好的分散性和润湿性，对加工过程有良好的改善作用，并可以增加复合体系的流动性。外观是粒状物，滴落点67-77℃，比重1.005g/cm3。

本发明还提供上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将生物质燃烧结渣经超细粉碎机进行粉碎过筛，得到60-80目粉末，将粉末进行干燥处理，使其含水量降至2％以下；

2)将干燥好的20-40重量份数的生物质燃烧结渣与重量份为37-57的回收塑料、重量份为20的氢氧化镁阻燃剂、重量份为3的润滑剂加入交叉转轴双运动混合机充分混合得到均匀混料，混合时间为10-15min；

3)将均匀混料投入到锥形双螺杆挤出机的料筒，主机温度设置为170-190℃，转速为30-50r/min，喂料机转速为10-20r/min，开机挤出成型粒料；

4)将所得到的粒料按照步骤3)的步骤及工艺参数进行二次挤出成型，得到所需复合材料板材。

进一步的，生物质燃烧结渣的制备方法为：将玉米秸秆等生物质成型燃料，投入到山东理工大学自行研制的农林生物质燃烧炉(申请号2017100544574)内，待秸秆燃烧完毕，冷却半小时后清理出灰和结渣，根据产物的硬度以及色泽从中挑选出结渣。

进一步的，步骤1)所述干燥处理的温度为105℃，干燥时间为24小时，于烘箱中进行。

本发明的有益效果为：

1.本发明以生物质燃烧炉燃烧结渣与回收塑料为主要原料，成本低廉，生产工艺简单可行；

2.本发明采用生物质燃烧炉燃烧结渣与回收塑料制备复合材料，该材料具有良好的阻燃性能和力学强度，且环保无污染，可循环利用。

3.本发明有利于促进生物质燃烧结渣与回收塑料的循环再利用，变废为宝，在一定程度上有利于缓解环境污染和资源短缺。

附图说明

图1是玉米秸秆成型颗粒燃料燃烧结渣照片；

图2是200放大倍数下玉米秸秆燃烧结渣/聚乙烯复合材料断面扫描电镜照片：可以明显看出，聚乙烯基体将石块状的结渣颗粒紧紧包裹住，结渣则均匀分散在聚乙烯基体中，二者界面良好，结合较为紧密；

图3是生物质燃烧结渣/回收塑料复合材料制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1：

1)将玉米秸秆成型颗粒燃料，投入到山东理工大学自行研制的农林生物质燃烧炉内，待秸秆燃烧完毕，冷却半小时后清理出灰和结渣，并从中挑选出结渣；将结渣经超细粉碎机进行粉碎至60目筛出，放入干燥箱内在105℃的条件下干燥24小时，使其含水量降至2％以下；

2)将干燥好的200g的玉米秸秆燃烧结渣与570g回收聚乙烯、200g的氢氧化镁阻燃剂、30g润滑剂，加入交叉转轴双运动混合机充分混合得到均匀混料，混合时间为10min；

3)将混合充分的物料投入到锥形双螺杆挤出机的料筒，主机温度设置为170℃，转速为30r/min，喂料机转速为10r/min，开机挤出成型造粒；将所得到的粒料按照上述步骤和参数再次投入到双螺杆挤出机中进行二次挤出成型，得到所需复合材料板材。

实施例2

1)将玉米秸秆成型颗粒燃料，投入到山东理工大学自行研制的农林生物质燃烧炉内，待秸秆燃烧完毕，冷却半小时后清理出灰和结渣，并从中挑选出结渣；将结渣经超细粉碎机进行粉碎至70目筛出，放入干燥箱内在105℃的条件下干燥24小时，使其含水量降至2％以下；

2)将干燥好的300g玉米秸秆燃烧结渣与470g回收聚乙烯、200g氢氧化镁阻燃剂、30g润滑剂，加入交叉转轴双运动混合机充分混合得到均匀混料，混合时间为10min；

3)将混合充分的物料投入到锥形双螺杆挤出机的料筒，主机温度设置为175℃，转速为40r/min，喂料机转速为15r/min，开机挤出成型造粒；将所得到的粒料按照上述步骤和参数再次投入到双螺杆挤出机中进行二次挤出成型，得到所需复合材料板材。

实施例3

1)将玉米秸秆成型颗粒燃料，投入到山东理工大学自行研制的农林生物质燃烧炉内，待秸秆燃烧完毕，冷却半小时后清理出灰和结渣，并从中挑选出结渣；将结渣经超细粉碎机进行粉碎至80目筛出，放入干燥箱内在105℃的条件下干燥24小时，使其含水量降至2％以下；

2)将干燥好的400g的玉米秸秆燃烧结渣与370g的回收聚乙烯、200g氢氧化镁阻燃剂、30g的润滑剂共计11kg，加入交叉转轴双运动混合机充分混合得到均匀混料，混合时间为15min；

3)将混合充分的物料投入到锥形双螺杆挤出机的料筒，主机温度设置为190℃，转速为50r/min，喂料机转速为20r/min，开机挤出成型造粒；将所得到的粒料按照上述步骤和参数再次投入到双螺杆挤出机中进行二次挤出成型，得到所需复合材料板材。

实施例1～3所得复合材料板材的性能见表1所示：

表1各实施1所得板材的性能分析数据

拉伸强度/MPa极限氧指数/％实施例127.3226.72实施例234.3029.45实施例330.0631.26

本发明采用生物质燃烧结渣、回收塑料制备复合材料，该材料价格低廉，工艺简单，环保无污染，可循环利用，极限氧指数可达31.26％，拉伸强度可达到34.30MPa，应用前景良好。

本发明对于生物质燃烧结渣以及聚乙烯等废旧塑料的回收利用具有积极作用，在一定程度上有利于缓解环境污染和资源短缺，变废为宝。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，在本发明原则内做的修改、替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

一种以生物质燃烧结渣为原料的复合材料及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。