专利名称：热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料及其制备 方法，属于含植物纤维、二氧化碳基塑料及共混材料的组合物，是天然植物纤维和二氧化碳 基塑料的热塑改性及新产品开发技术领域。( 二)背景技术全世界每年有1. 5亿吨石油、天然气等有限的石化资源用于化学 合成“合成高分子”，为了减少废弃合成高分子材料产品对环境的影响和有限资源的利用， 重新构筑可持续发展的人类社会已成为世界各国的共识。实现世界经济的可持续发展，国 内外的相关研究前沿之一是利用清洁生产技术，将可再生的生物质资源，改性、合成满足使 用要求的环境友好高分子新材料，降低对有限资源的消耗，减少材料使用后对环境的污染， 为此国内外的相关研究更注重寻找新的天然高分子塑料材料。植物纤维是地球上巨大的再生性生物高分子资源。从资源的可持续利用、保护环 境和生物体亲和性与生物分解性特点出发，人们对于能再生的植物纤维的利用寄托了很大 的期望。从而植物纤维资源化利用，开发环境友好的绿色产品，已形成环境绿色高技术研究 与开发中的热点领域。植物纤维作为可再生资源，它的改性和利用一方面可节省大量石油 资源，另一方面可以缓解大量非降解合成高分子材料废弃物造成的环境污染，植物纤维及 其改性材料废弃后可以在自然环境中实现生物量的循环。二氧化碳基塑料是由人工合成的热塑性脂肪族聚酯，是一种完全生物降解塑料， 其降解产物为水和二氧化碳，用途十分广泛。但是，二氧化碳基塑料作为一种生物分解的 脂肪族聚酯类材料，与聚烯烃类材料不同，这类材料的熔体性能差，加工应用过程中存在着 困难，其材料的粘度和强度均较低，导致成型加工过程中定型速度很慢，实施吹塑、压延、注 塑纺丝等加工方式难度很大；同时在熔体状态下十分容易发生材料的分解，使得聚合物的 分子量下降超过50%，导致成型加工制品的力学强度严重下降。因此二氧化碳基塑料的加 工性能较差，很难通过常规的加工方法在常规聚合物加工设备上加工出符合使用要求的产热塑性植物纤维与二氧化碳基塑料熔融共混改性后得到的新型热塑共混材料加 工性能良好，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中具有优良的热塑加工特性和力学性能，其制 品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装和环保等 生产加工领域。
发明内容
1、发明目的本发明的目的是提供一种环境友好的热塑性植物纤维/ 二氧化碳基 塑料共混材料及其制备方法。热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混可以改善热塑性植物 纤维的加工性能，解决其拉伸强度低等性能不足的问题，同时可以对二氧化碳基塑料起到 较好的增塑作用，解决二氧化碳基塑料加工性能、韧性和抗撕裂性能不足、断裂伸长率低、 薄膜较脆等不足等问题，提供一种以天然植物纤维为原料，生产环境友好的植物纤维/ 二 氧化碳基塑料热塑材料的新方法，为可再生资源植物纤维的大规模开发利用服务。2、技术方案本发明的技术方案是一种热塑性植物纤维/ 二氧化碳基塑料共混材料，它的各组分的重量份为热塑性植物纤维1 99，二氧化碳基塑料1 99，交联剂O 10，增塑剂O 10。它的制备方法是将热塑性植物纤维1 99份、二氧化碳基塑料1 99 份，交联剂0 10份和增塑剂0 10份在高速混合机中搅拌5 20分钟，在温度30 60°C 干燥8 12小时，控温于100 140°C将共混料在双螺杆挤塑机中熔融共混5 lOmin，在 110 150°C、0. 1 IMPa下造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/ 二氧化碳基塑料共混 材料。热塑性植物纤维是是将去杂后的植物纤维原料粉碎，膨化，加入植物纤维重量2 倍的1%H2S04溶液，在120°C下处理lh，过滤、清洗、干燥、粉碎过40目筛，得到去除木素和 多缩戊糖的纯净植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸 渍2h，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%，即获得碱化植物纤维；按重 量比取碱化植物纤维100份、过硫酸钾2份、丙烯酸甲酯200份于反应釜中，同时通入N2， 30°C下搅拌反应10h，至物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0 ；反应液通过离心 分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥即得到热塑性植物纤维。
二氧化碳基塑料选用二氧化碳/环氧丙烷共聚物、二氧化碳/环氧丙烷/环氧乙 烷三元共聚物、二氧化碳/环氧丙烷/环氧环己烷三元共聚物；交联剂选用顺丁烯二酸酐， 柠檬酸三丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一种或两种以上的任意组合；增塑剂选 用丙三醇，聚乙二醇，邻苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一种或两种以上的任意组合。热塑性植物纤维/ 二氧化碳基塑料共混材料及其制备方法，其制备步骤是第一步，配料按重量比配比取热塑性植物纤维1 99，二氧化碳基塑料1 99， 交联剂O 10，增塑剂0 10，在高速混合机中搅拌混勻5 20min。第二步，干燥将混合均勻的共混物在温度30 60°C干燥8 12小时。第三步，共混造粒将干燥好的共混料在双螺杆挤出机中于100 140°C熔融共混 5 lOmin，在110 150°C、0. 1 IMPa下挤出造粒，制备成热塑性植物纤维/ 二氧化碳基 塑料共混材料。3、有益效果植物纤维作为一种可再生天然资源，来源充足以及可生物降解。对其 进行共混改性，可得到以植物纤维为骨架的热塑性植物纤维/ 二氧化碳基塑料共混新材 料。作为可再生资源，它的共混改性和利用一方面可节省大量石油资源，另一方面可以缓解 大量非降解合成高分子材料废弃物造成的环境污染，热塑性植物纤维/ 二氧化碳基塑料共 混材料废弃后可以在自然环境中实现生物量的循环。热塑性植物纤维与二氧化碳基塑料共 混改性，两者相容性很好，能够达到热力学相容状态，避免产品的相分离现象，提高了改性 产品性能的稳定性。热塑性植物纤维与二氧化碳基塑料共混改性，使其加工流变特性与聚 乙烯相似，便于使用常规设备进行工业化生产。热塑性植物纤维与二氧化碳基塑料共混改 性产品，综合力学性能优良，其制品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地 膜、机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。
具体实施方式
本发明由以下具体实施措施实现，其中所述原料份数除特殊 说明外，均为重量份数。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。实施例1 按重量比取热塑性植物纤维1份、二氧化碳/环氧丙烷共聚物99份，顺 丁烯二酸酐10份在高速混合机中搅拌5分钟，在温度30°C干燥12小时，控温于100°C将共 混料在双螺杆挤塑机中熔融共混5min，在110°C、lMPa下造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料。实施例2 按重量比取热塑性植物纤维99份、二氧化碳/环氧丙烷/环氧乙烷三元共聚物1份，邻苯二甲酸二丁酯10份在高速混合机中搅拌20分钟，在温度60°C干燥8小 时，控温于140°C将共混料在双螺杆挤塑机中熔融共混lOmin，在150°C、0. IMPa下造粒得到 完全生物降解热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料。实施例3 按重量比取热塑性植物纤维10份、二氧化碳/环氧丙烷/环氧环己烷 三元共聚物90份，柠檬酸三丁酯3份和丙三醇3份、聚乙二醇4份在高速混合机中搅拌8 分钟，在温度40°C干燥10小时，控温于110°C将熔融共混料在双螺杆挤塑机中共混6min，在 120°C、0. 7MPa下造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/ 二氧化碳基塑料共混材料。实施例4 按重量比取热塑性植物纤维30份、二氧化碳/环氧丙烷共聚物70份， 乙撑双硬脂酸酰胺5份和己二酸二丁酯3份在高速混合机中搅拌10分钟，在温度45°C干燥 12小时，控温于120°C将共混料在双螺杆挤塑机中熔融共混7min，在130°C、0. 5MPa下造粒 得到完全生物降解热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料。实施例5 按重量比取热塑性植物纤维50份、二氧化碳/环氧丙烷/环氧乙烷三 元共聚物50份，六方氮化硼7份和聚乙二醇3份在高速混合机中搅拌15分钟，在温度35°C 干燥12小时，控温于130°C将共混料在双螺杆挤塑机中熔融共混8min，在140°C、0. 3MPa下 造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料。实施例6 按重量比取热塑性植物纤维70份、二氧化碳/环氧丙烷/环氧环己烷 三元共聚物30份，柠檬酸三丁酯5份、乙撑双硬脂酸酰胺5份和丙三醇5份在高速混合机 中搅拌12分钟，在温度50°C干燥8小时，控温于140°C将共混料在双螺杆挤塑机中熔融共 混9min，在150°C、0. 2MPa下造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混 材料。
权利要求
一种热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料，其特征在于，它的各组分的重量份为热塑性植物纤维1～99，二氧化碳基塑料1～99，交联剂0～10，增塑剂0～10。
2.根据权利要求1所述热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料，其特征是，所述 的热塑性植物纤维，是将去杂后的植物纤维原料粉碎，膨化，加入植物纤维重量2倍的 H2S04溶液，在120°C下处理lh，过滤、清洗、干燥、粉碎过40目筛，得到去除木素和多缩戊糖 的纯净植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸渍2h，压 榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%，即获得碱化植物纤维；按重量比取 碱化植物纤维100份、过硫酸钾2份、丙烯酸甲酯200份于反应釜中，同时通入N2，30°C下搅 拌反应10h，至物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0 ；反应液通过离心分离去除 溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥即得到热塑性植物纤维。
3.根据权利要求1所述的热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料，其特征是，所述 的二氧化碳基塑料为二氧化碳/环氧丙烷共聚物、二氧化碳/环氧丙烷/环氧乙烷三元共 聚物、二氧化碳/环氧丙烷/环氧环己烷三元共聚物。
4.根据权利要求1所述的热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料及，其特征是，所 述的交联剂为顺丁烯二酸酐，柠檬酸三丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一种或两 种以上的任意组合。
5.根据权利要求1所述的热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料，其特征是，所述 的增塑剂为丙三醇，聚乙二醇，邻苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一种或两种以上的任思组合。
6.制备权利要求1所述的热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料的方法，其步骤是第一步，配料按重量比配比取热塑性植物纤维1 99，二氧化碳基塑料1 99，交联 剂0 10，增塑剂0 10，在高速混合机中搅拌混勻5 20min ；第二步，干燥将混合均勻的共混物在温度30 60°C干燥8 12小时； 第三步，共混造粒将干燥好的共混料在双螺杆挤出机中于100 140°C熔融共混5 lOmin，在110 150°C、0. 1 IMPa下挤出造粒，制备成热塑性植物纤维/ 二氧化碳基塑料 共混材料。
全文摘要
本发明公开了一种热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料及其制备方法。它的各组分重量份为热塑性植物纤维1～99，二氧化碳基塑料1～99，交联剂0～10，增塑剂0～10。它的制备方法是将原料在高速混合机中搅拌5～20分钟，在温度30～60℃干燥8～12小时，控温于100～140℃将共混料在双螺杆挤塑机中熔融共混5～10min，在110～150℃、0.1～1MPa下造粒而得。热塑性植物纤维/二氧化碳基塑料共混材料加工性能良好，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中具有优良的热塑加工特性和力学性能，其制品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。
文档编号B29C47/92GK101824227SQ20091005851
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者徐东, 罗学刚 申请人:西南科技大学