本发明属于生物材料
技术领域：
，具体涉及一种可降解复合生物塑料材料及其制备工艺。
背景技术：
：在石油资源日益缺乏，环境保护压力日益增大的当今形式下，以石油为原料的各种树脂产品大有被以淀粉等天然生物质为基材的生物塑料所取代的趋势。生物塑料可降低30％-50％的石油资源消耗，还具有可生物降解、化学助剂用量少的特点，从而大大降低对环境和消费者的危害。目前各国研发的生物塑料主要集中于这几个品种：聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚羟基丁酸(PHB)、聚乙醇酸(PGA)。生物塑料的原料生物质主要来源于玉米、土豆、甘蔗、谷物、木材、油等。然而，大部分的生物塑料易燃，使用安全性较低，虽然添加的阻燃剂可改善其阻燃性，但同时也会在一定程度上影响生物塑料的力学性能，限制了其推广使用。因此，研制出一种兼具阻燃、安全可靠、力学性能优良且环保可降解的复合生物塑料材料对生物塑料产业的发展具有极大的促进作用。技术实现要素：本发明的目的是提供一种可降解复合生物塑料材料及其制备工艺，以解决至少一种上述技术问题。本发明的技术方案来如下：一种可降解复合生物塑料材料，由下述原料按重量份制备而成：聚乳酸树脂42-55份、蝉蛹壳5-14份、核桃壳4-11份、葵瓜子壳2-7份、富马来苄酯3-8份、乙酸化羊毛豆油2-9份、纳米蒙脱石4-8份、雄黄3-6份、滑石粉4-9份、硼砂1-4份、钨酸钠2-8份、腐肉胺1-5份、β-葡聚糖3-7份、芥酸酰胺2-5份、增塑剂1-5份、聚甲基丙烯酸甲酯2-6份、磷酸三甲苯酯0.5-3份。上述技术方案中，所述增塑剂为为甘油、二甘醇、山梨醇、麦芽糖醇或尿素。上述技术方案中，由下述原料按重量份制备而成：聚乳酸树脂44-52份、蝉蛹壳6-12份、核桃壳5-10份、葵瓜子壳2.6-6.3份、富马来苄酯3.4-7.5份、乙酸化羊毛豆油2.2-8.4份、纳米蒙脱石4.5-7份、雄黄3.2-5份、滑石粉4.6-8份、硼砂1.5-3.6份、钨酸钠2.4-7.5份、腐肉胺1.2-4份、β-葡聚糖3.6-5.9份、芥酸酰胺2.1-3.8份、增塑剂1.4-4.3份、聚甲基丙烯酸甲酯2.5-5.3份、磷酸三甲苯酯0.8-2.4份。上述技术方案中，由下述原料按重量份制备而成：聚乳酸树脂47份、蝉蛹壳11份、核桃壳8份、葵瓜子壳5.6份、富马来苄酯6.2份、乙酸化羊毛豆油5.4份、纳米蒙脱石6.3份、雄黄4.8份、滑石粉7份、硼砂2.1份、钨酸钠6.3份、腐肉胺3.9份、β-葡聚糖4份、芥酸酰胺2.7份、增塑剂2.2份、聚甲基丙烯酸甲酯4.3、磷酸三甲苯酯1.6份。本发明的另一技术方案来如下：一种可降解复合生物塑料材料的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将清洁干燥后的蝉蛹壳、核桃壳、葵瓜子壳在粉碎机中粉碎，分别用2mol/L盐酸溶液除金属离子，依次用65℃的3％氢氧化钠溶液和40％氢氧化钠处理6-24小时，干燥后制成粉剂，备用；S2、将聚乳酸树脂、乙酸化羊毛豆油和富马来苄酯加入高速混合机中，在50-80℃下混合均匀，然后加入步骤S1制备的粉剂、增塑剂、纳米蒙脱石、滑石粉、雄黄、聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸三甲苯酯的预混合物，混合均匀后投入至双螺杆挤出机，在120-170℃下挤出造粒；S3、将步骤S2中的造粒料与余下原料混合均匀，然后置于热压机中热压成型，冷却至室温，即得。上述技术方案中，所述步骤S1中粉碎机的转速为3000-6000r/min，粉碎时间为5-20min。上述技术方案中，所述步骤S2中在65℃下混合均匀；所述步骤S2中双螺杆挤出机的挤出条件为：一区120-128℃；二区130-140℃；三区145-150℃；四区155-160℃；五区165-170℃，机头温度160-165℃，螺杆转速为100-300r/min。上述技术方案中，所述步骤S3中的热压工艺参数为：热压压力45-80MPa，热压温度160-180℃，热压时间6-30min。由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明所制备的生物塑料的阻燃性较好，均达到UL94V-0等级，同时还保持良好的力学性能，其拉伸强度为43-61MPa，缺口冲击强度为10.4-12.7J/m，弯曲强度为79-86MPa，综合性能优异，并且环保可降解，可解决石油资源日益缺乏和环境污染的问题，市场前景良好。具体实施方式下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例1一种可降解复合生物塑料材料，由下述原料按重量份制备而成：聚乳酸树脂42份、蝉蛹壳5份、核桃壳4份、葵瓜子壳2份、富马来苄酯3份、乙酸化羊毛豆油2份、纳米蒙脱石4份、雄黄3份、滑石粉4份、硼砂1份、钨酸钠2、腐肉胺1份、β-葡聚糖3份、芥酸酰胺2份、增塑剂1份、聚甲基丙烯酸甲酯2份、磷酸三甲苯酯0.5份。所述增塑剂为为甘油。一种可降解复合生物塑料材料的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将清洁干燥后的蝉蛹壳、核桃壳、葵瓜子壳在粉碎机中粉碎，其粉碎机的转速为3000r/min，粉碎时间为5min，分别用2mol/L盐酸溶液除金属离子，依次用65℃的3％氢氧化钠溶液和40％氢氧化钠处理6小时，干燥后制成粉剂，备用；S2、将聚乳酸树脂、乙酸化羊毛豆油和富马来苄酯加入高速混合机中，在50℃下混合均匀，然后加入步骤S1制备的粉剂、增塑剂、纳米蒙脱石、滑石粉、雄黄、聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸三甲苯酯的预混合物，混合均匀后投入至双螺杆挤出机，在挤出造粒，其挤出条件为：一区120℃；二区130℃；三区145℃；四区155℃；五区165℃，机头温度160℃，螺杆转速为100r/min；S3、将步骤S2中的造粒料与余下原料混合均匀，然后置于热压机中热压成型，其热压工艺参数为：热压压力45MPa，热压温度160℃，热压时间6min，冷却至室温，即得。实施例2一种可降解复合生物塑料材料，由下述原料按重量份制备而成：聚乳酸树脂55份、蝉蛹壳14份、核桃壳11份、葵瓜子壳7份、富马来苄酯8份、乙酸化羊毛豆油9份、纳米蒙脱石8份、雄黄6份、滑石粉9份、硼砂4份、钨酸钠8份、腐肉胺5份、β-葡聚糖7份、芥酸酰胺5份、增塑剂5份、聚甲基丙烯酸甲酯6份、磷酸三甲苯酯03份。所述增塑剂为为二甘醇。一种可降解复合生物塑料材料的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将清洁干燥后的蝉蛹壳、核桃壳、葵瓜子壳在粉碎机中粉碎，其粉碎机的转速为6000r/min，粉碎时间为20min，分别用2mol/L盐酸溶液除金属离子，依次用65℃的3％氢氧化钠溶液和40％氢氧化钠处理24小时，干燥后制成粉剂，备用；S2、将聚乳酸树脂、乙酸化羊毛豆油和富马来苄酯加入高速混合机中，在80℃下混合均匀，然后加入步骤S1制备的粉剂、增塑剂、纳米蒙脱石、滑石粉、雄黄、聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸三甲苯酯的预混合物，混合均匀后投入至双螺杆挤出机，在挤出造粒，其挤出条件为：一区128℃；二区140℃；三区150℃；四区160℃；五区170℃，机头温度165℃，螺杆转速为300r/min；S3、将步骤S2中的造粒料与余下原料混合均匀，然后置于热压机中热压成型，其热压工艺参数为：热压压力80MPa，热压温度180℃，热压时间30min，冷却至室温，即得。实施例3一种可降解复合生物塑料材料，由下述原料按重量份制备而成：聚乳酸树脂44份、蝉蛹壳6份、核桃壳5份、葵瓜子壳2.6份、富马来苄酯3.4份、乙酸化羊毛豆油2.2份、纳米蒙脱石4.5份、雄黄3.2份、滑石粉4.6份、硼砂1.5份、钨酸钠2.4份、腐肉胺1.2份、β-葡聚糖3.6份、芥酸酰胺2.1份、增塑剂1.4份、聚甲基丙烯酸甲酯2.5份、磷酸三甲苯酯0.8份。所述增塑剂为为山梨醇。一种可降解复合生物塑料材料的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将清洁干燥后的蝉蛹壳、核桃壳、葵瓜子壳在粉碎机中粉碎，其粉碎机的转速为4500r/min，粉碎时间为15min，分别用2mol/L盐酸溶液除金属离子，依次用65℃的3％氢氧化钠溶液和40％氢氧化钠处理12小时，干燥后制成粉剂，备用；S2、将聚乳酸树脂、乙酸化羊毛豆油和富马来苄酯加入高速混合机中，在70℃下混合均匀，然后加入步骤S1制备的粉剂、增塑剂、纳米蒙脱石、滑石粉、雄黄、聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸三甲苯酯的预混合物，混合均匀后投入至双螺杆挤出机，在挤出造粒，其挤出条件为：一区124℃；二区136℃；三区148℃；四区158℃；五区166℃，机头温度162℃，螺杆转速为200r/min；S3、将步骤S2中的造粒料与余下原料混合均匀，然后置于热压机中热压成型，其热压工艺参数为：热压压力60MPa，热压温度170℃，热压时间18min，冷却至室温，即得。实施例4一种可降解复合生物塑料材料，由下述原料按重量份制备而成：聚乳酸树脂52份、蝉蛹壳12份、核桃壳10份、葵瓜子壳6.3份、富马来苄酯7.5份、乙酸化羊毛豆油8.4份、纳米蒙脱石7份、雄黄5份、滑石粉8份、硼砂3.6份、钨酸钠7.5份、腐肉胺4份、β-葡聚糖5.9份、芥酸酰胺3.8份、增塑剂4.3份、聚甲基丙烯酸甲酯5.3份、磷酸三甲苯酯2.4份。所述增塑剂为为麦芽糖醇。一种可降解复合生物塑料材料的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将清洁干燥后的蝉蛹壳、核桃壳、葵瓜子壳在粉碎机中粉碎，其粉碎机的转速为5000r/min，粉碎时间为16min，分别用2mol/L盐酸溶液除金属离子，依次用65℃的3％氢氧化钠溶液和40％氢氧化钠处理18小时，干燥后制成粉剂，备用；S2、将聚乳酸树脂、乙酸化羊毛豆油和富马来苄酯加入高速混合机中，在70℃下混合均匀，然后加入步骤S1制备的粉剂、增塑剂、纳米蒙脱石、滑石粉、雄黄、聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸三甲苯酯的预混合物，混合均匀后投入至双螺杆挤出机，挤出造粒，其挤出条件为：一区126℃；二区138；三区146℃；四区158℃；五区168℃，机头温度162℃，螺杆转速为250r/min；S3、将步骤S2中的造粒料与余下原料混合均匀，然后置于热压机中热压成型，其热压工艺参数为：热压压力60MPa，热压温度175℃，热压时间15min，冷却至室温，即得。实施例5一种可降解复合生物塑料材料，由下述原料按重量份制备而成：聚乳酸树脂47份、蝉蛹壳11份、核桃壳8份、葵瓜子壳5.6份、富马来苄酯6.2份、乙酸化羊毛豆油5.4份、纳米蒙脱石6.3份、雄黄4.8份、滑石粉7份、硼砂2.1份、钨酸钠6.3份、腐肉胺3.9份、β-葡聚糖4份、芥酸酰胺2.7份、增塑剂2.2份、聚甲基丙烯酸甲酯4.3、磷酸三甲苯酯1.6份。所述增塑剂为为甘油、二甘醇、山梨醇、麦芽糖醇或尿素。一种可降解复合生物塑料材料的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将清洁干燥后的蝉蛹壳、核桃壳、葵瓜子壳在粉碎机中粉碎，其粉碎机的转速为4800r/min，粉碎时间为10min，分别用2mol/L盐酸溶液除金属离子，依次用65℃的3％氢氧化钠溶液和40％氢氧化钠处理18小时，干燥后制成粉剂，备用；S2、将聚乳酸树脂、乙酸化羊毛豆油和富马来苄酯加入高速混合机中，在70℃下混合均匀，然后加入步骤S1制备的粉剂、增塑剂、纳米蒙脱石、滑石粉、雄黄、聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸三甲苯酯的预混合物，混合均匀后投入至双螺杆挤出机，挤出造粒，其挤出条件为：一区122℃；二区136℃；三区147℃；四区158℃；五区168℃，机头温度162℃，螺杆转速为280r/min；S3、将步骤S2中的造粒料与余下原料混合均匀，然后置于热压机中热压成型，其热压工艺参数为：热压压力60MPa，热压温度165℃，热压时间24min，冷却至室温，即得。对比例1本对比例基本同实施例1，不同之处在于：不包含纳米蒙脱石、硼砂和腐肉胺。对比例2本对比例基本同实施例1，不同之处在于：不包含钨酸钠、雄黄和芥酸酰胺。性能测试对上述实施例和对比例制备的生物塑料材料进行相关性能测试，其测试结果为：实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2拉伸强度/MPa48535458614143缺口冲击强度/J/m11.310.411.812.412.78.49.6弯曲强度/MPa79828483866871阻燃性（UL94）V-0V-0V-0V-0V-0V-2V-2由以上测试结果可以看出，本发明所制备的生物塑料的阻燃性较好，均达到UL94V-0等级，同时还保持良好的力学性能，其拉伸强度为43-61MPa，缺口冲击强度为10.4-12.7J/m，弯曲强度为79-86MPa，综合性能优异，并且环保可降解，可解决石油资源日益缺乏和环境污染的问题，市场前景良好。当前第1页1 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