本发明属于塑料研发加工
技术领域：
，具体涉及一种应用在家用电器外壳上的高强度可再生生物塑料。
背景技术：
：合成塑料由于具有质轻、防水、耐用和低成本等优点，已广泛应用于人类社会。我们通常所用的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在高分子化合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、抗静电剂等，才能成为性能良好的塑料。然而，由于塑料制品主要来源于日益枯竭的石油资源，以及它们废弃后不可生物降解而造成严重白色污染。面对资源和环境的双重压力，利用可再生资源生产环境友好材料已迫在眉睫。纤维素是地球上最丰富的天然高分子,也是将来化工生产的主要原料之一。尽管纤维素衍生物早已用于加工成塑料，但是直接利用纤维素浆料制备生物塑料仍是一个很大的挑战，因为纤维素刚性分子紧密堆积而不能熔融加工。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种应用在家用电器外壳上的高强度可再生生物塑料，利用纤维素加工成凝胶，同时，通过非共价力引入无机材料到纤维凝胶中，构建出各方面性能优良的可再生生物塑料制品。本发明是通过以下技术方案实现的：一种应用在家用电器外壳上的高强度可再生生物塑料，以纤维素为主要原料，制备得到纤维素/蒙脱土水凝胶，在混合纳米二氧化钛、磷酸银以及氧化锌，通过超临界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，具体制备方法包括以下步骤：（1）将纤维素溶液溶解在质量浓度为10-15%的尿素水溶液中，纤维素溶液与尿素水溶液的混合比例为4-5：1，在0-5℃下混合搅拌，搅拌速度为500-600转/分钟，搅拌20-30分钟，搅拌后将混合液放入密闭恒温箱中，在60-65℃下恒温10-12小时，取出在室温下老化2-3天；（2）按照为纤维素溶液重量的2-4%称取蒙脱土，将蒙脱土制成质量浓度为5-10%的水溶液，加入到老化后的纤维素溶液中，在转速为400-500转/分钟下搅拌30-40分钟，置于离心机中离心，离心速度为4500-5000转/分钟，直至没有气泡产生，使用去离子水水洗4-6次，得到纤维素/蒙脱土水凝胶；（3）向步骤（2）所得纤维素/蒙脱土水凝胶中加入是纤维素/蒙脱土水凝胶质量分数的0.02-0.04%纳米二氧化钛、0.02-0.03%磷酸银和0.01-0.02%氧化锌，搅拌后得到复合物水凝胶，通过乙醇溶剂进行置换，得到醇凝胶，将醇凝胶放入到超临界干燥器的干燥缸中，通入液态二氧化碳，除去醇凝胶中的醇和少量的水，得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，在挤塑机中挤塑成型即可，挤塑温度为150-180℃。作为对上述方案的进一步改进，所使用的纤维素溶液为化纤厂提供的棉短绒纸浆，所使用的乙醇均为化学纯。作为对上述方案的进一步改进，步骤（3）中所述的氧化锌制备方法为：将六水硝酸锌加入到乙醇溶液中混合浸泡10-12小时，六水硝酸锌与乙醇的添加比例为1：20-25，浸泡后将浸泡液放在充满环氧烷蒸汽的容器中，老化2-3小时，得到白色水热产物，采用水洗或醇洗的方法清洗3-5遍，进一步在65-70℃下干燥5-6小时，得到纯净的氧化锌。本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决纤维素资源丰富，而由于纤维素刚性分子紧密堆积而不能熔融加工制作成塑料制品的问题，本发明提供了一种应用在家用电器外壳上的高强度可再生生物塑料，以纤维素为主要原料，制备得到纤维素/蒙脱土水凝胶，在混合纳米二氧化钛、磷酸银以及氧化锌，通过超临界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，基于干燥的二氧化碳超临界纤维素凝胶中分子链束的可移动性，通过热压挤塑构建出纤维素生物塑料，制造出各方面性能优良的可再生生物塑料制品，因其强度高，还具有抗菌性、抗污性、耐磨损性优良的特点，可应用在家用电器外壳上。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。实施例1一种应用在家用电器外壳上的高强度可再生生物塑料，以纤维素为主要原料，制备得到纤维素/蒙脱土水凝胶，在混合纳米二氧化钛、磷酸银以及氧化锌，通过超临界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，具体制备方法包括以下步骤：（1）将纤维素溶液溶解在质量浓度为10%的尿素水溶液中，纤维素溶液与尿素水溶液的混合比例为4：1，在0℃下混合搅拌，搅拌速度为500转/分钟，搅拌20分钟，搅拌后将混合液放入密闭恒温箱中，在60℃下恒温10小时，取出在室温下老化2天；（2）按照为纤维素溶液重量的2%称取蒙脱土，将蒙脱土制成质量浓度为5%的水溶液，加入到老化后的纤维素溶液中，在转速为400转/分钟下搅拌30分钟，置于离心机中离心，离心速度为4500转/分钟，直至没有气泡产生，使用去离子水水洗4次，得到纤维素/蒙脱土水凝胶；（3）向步骤（2）所得纤维素/蒙脱土水凝胶中加入是纤维素/蒙脱土水凝胶质量分数的0.02%纳米二氧化钛、0.02%磷酸银和0.01%氧化锌，搅拌后得到复合物水凝胶，通过乙醇溶剂进行置换，得到醇凝胶，将醇凝胶放入到超临界干燥器的干燥缸中，通入液态二氧化碳，除去醇凝胶中的醇和少量的水，得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，在挤塑机中挤塑成型即可，挤塑温度为150℃。作为对上述方案的进一步改进，所使用的纤维素溶液为化纤厂提供的棉短绒纸浆，所使用的乙醇均为化学纯。作为对上述方案的进一步改进，步骤（3）中所述的氧化锌制备方法为：将六水硝酸锌加入到乙醇溶液中混合浸泡10小时，六水硝酸锌与乙醇的添加比例为1：20，浸泡后将浸泡液放在充满环氧烷蒸汽的容器中，老化2小时，得到白色水热产物，采用水洗或醇洗的方法清洗3遍，进一步在65℃下干燥5小时，得到纯净的氧化锌。实施例2一种应用在家用电器外壳上的高强度可再生生物塑料，以纤维素为主要原料，制备得到纤维素/蒙脱土水凝胶，在混合纳米二氧化钛、磷酸银以及氧化锌，通过超临界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，具体制备方法包括以下步骤：（1）将纤维素溶液溶解在质量浓度为12%的尿素水溶液中，纤维素溶液与尿素水溶液的混合比例为4.5：1，在2℃下混合搅拌，搅拌速度为550转/分钟，搅拌25分钟，搅拌后将混合液放入密闭恒温箱中，在63℃下恒温11小时，取出在室温下老化2天；（2）按照为纤维素溶液重量的3%称取蒙脱土，将蒙脱土制成质量浓度为7%的水溶液，加入到老化后的纤维素溶液中，在转速为450转/分钟下搅拌35分钟，置于离心机中离心，离心速度为4800转/分钟，直至没有气泡产生，使用去离子水水洗5次，得到纤维素/蒙脱土水凝胶；（3）向步骤（2）所得纤维素/蒙脱土水凝胶中加入是纤维素/蒙脱土水凝胶质量分数的0.03%纳米二氧化钛、0.025%磷酸银和0.015%氧化锌，搅拌后得到复合物水凝胶，通过乙醇溶剂进行置换，得到醇凝胶，将醇凝胶放入到超临界干燥器的干燥缸中，通入液态二氧化碳，除去醇凝胶中的醇和少量的水，得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，在挤塑机中挤塑成型即可，挤塑温度为160℃。作为对上述方案的进一步改进，所使用的纤维素溶液为化纤厂提供的棉短绒纸浆，所使用的乙醇均为化学纯。作为对上述方案的进一步改进，步骤（3）中所述的氧化锌制备方法为：将六水硝酸锌加入到乙醇溶液中混合浸泡11小时，六水硝酸锌与乙醇的添加比例为1：22，浸泡后将浸泡液放在充满环氧烷蒸汽的容器中，老化2.5小时，得到白色水热产物，采用水洗或醇洗的方法清洗4遍，进一步在68℃下干燥5.5小时，得到纯净的氧化锌。实施例3一种应用在家用电器外壳上的高强度可再生生物塑料，以纤维素为主要原料，制备得到纤维素/蒙脱土水凝胶，在混合纳米二氧化钛、磷酸银以及氧化锌，通过超临界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，具体制备方法包括以下步骤：（1）将纤维素溶液溶解在质量浓度为15%的尿素水溶液中，纤维素溶液与尿素水溶液的混合比例为5：1，在5℃下混合搅拌，搅拌速度为600转/分钟，搅拌30分钟，搅拌后将混合液放入密闭恒温箱中，在65℃下恒温12小时，取出在室温下老化3天；（2）按照为纤维素溶液重量的4%称取蒙脱土，将蒙脱土制成质量浓度为5-10%的水溶液，加入到老化后的纤维素溶液中，在转速为500转/分钟下搅拌40分钟，置于离心机中离心，离心速度为5000转/分钟，直至没有气泡产生，使用去离子水水洗6次，得到纤维素/蒙脱土水凝胶；（3）向步骤（2）所得纤维素/蒙脱土水凝胶中加入是纤维素/蒙脱土水凝胶质量分数的0.04%纳米二氧化钛、0.03%磷酸银和0.02%氧化锌，搅拌后得到复合物水凝胶，通过乙醇溶剂进行置换，得到醇凝胶，将醇凝胶放入到超临界干燥器的干燥缸中，通入液态二氧化碳，除去醇凝胶中的醇和少量的水，得到干燥的二氧化碳超临界凝胶，在挤塑机中挤塑成型即可，挤塑温度为180℃。作为对上述方案的进一步改进，所使用的纤维素溶液为化纤厂提供的棉短绒纸浆，所使用的乙醇均为化学纯。作为对上述方案的进一步改进，步骤（3）中所述的氧化锌制备方法为：将六水硝酸锌加入到乙醇溶液中混合浸泡12小时，六水硝酸锌与乙醇的添加比例为1：25，浸泡后将浸泡液放在充满环氧烷蒸汽的容器中，老化3小时，得到白色水热产物，采用水洗或醇洗的方法清洗5遍，进一步在70℃下干燥6小时，得到纯净的氧化锌。对比试验分别使用实施例1-3的方法加工制作生物塑料，并以现有的家用电器外壳塑料材质作为对照组，对各组塑料性能进行测定，结果如下表所示：项目热分解温度（℃）拉伸强度（mpa）弯曲强度（mpa）断裂能（kj/m3）环境负荷降低率（%）实施例13402308227.470实施例23502358527.775实施例33452338327.573对照组2701854716.3对照由对比试验可知：本发明制造出各方面性能优良的可再生生物塑料制品，因其强度高，还具有抗菌性、抗污性、耐磨损性优良的特点，可应用在家用电器外壳上，实现了可再生资源的极大利用化，对于环境友好型社会的建设具有重要的积极意义。当前第1页12