一种基于聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯增强的麦秸秆生物可降解复合材料及其制备方法与流程

文档序号:13810183阅读:336来源:国知局

本发明主要涉及木塑复合材料生产技术领域,特别涉及环保型生物可降解木塑复合材料领域。



背景技术:

木塑复合材料(wood-plasticcomposites,wpcs)是指将植物纤维(主要有木材、秸秆以及其他的非木质植物等粉料)和塑料(主要有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等石油基非可降解塑料及聚乳酸、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯等生物可降解塑料)按照一定比例混合,在助剂(偶联剂、润滑剂等)的作用下经挤压成型、平压成型等加工工艺后形成的片材、板材或型材等复合材料。

然而传统木塑复合材料主要以木粉为原料,然而目前我国木材资源供求矛盾突出,随着天然林的禁止采伐,生态公益林的保护,木材缺口越来越大。与此同时,面对严重的“白色污染”问题,相关人员也开始重新审视木塑复合材料中那些难以被自然降解的石油基塑料所带来的环境压力问题。

小麦(wheatstraw)拉丁名triticumaestivumlinn,1年生禾本科植物,是我国北方地区的主要粮食作物。我国麦秸资源年产量在1亿t以上,麦秸作为重要的农作物秸秆资源,量大价廉,可再生,可降解,具有巨大的利用价值。传统利用方式难以生产高附加值的工业产品,综合利用率低,大量的麦秸长期以来并没有得到有效合理的利用,导致麦秸成为一种废弃资源,加上处理方式不当,被弃置焚烧,浪费了宝贵的生物质资源,同时带来了严重的环境污染。在当前可持续发展背景下,可再生资源受到越来越多的重视,麦秸需要有效高值化利用,拓展麦秸的利用途径,变废为宝,此举不仅可以缓解我国木材资源供求矛盾,创造更大效益,对环境保护也有深远意义。

聚3-羟基丁酸酯(phb)作为pha类塑料的主要产品,具有良好的生物可降解性和生物相容性,被广泛应用于水溶胶、包装、塑料制品、医用植入材料、手术缝线、可控药物缓释载体等,但受到生产成本高、材料脆性大、加工窗口较窄等缺陷的制约,限制其进一步发展。

对于木塑复合材料加工行业而言,常见的改良方法可通过将phb塑料与植物纤维等其它廉价填料共混从而实现降低成本,提高性价比。然而,此类处理方法往往伴随着大量大颗粒物穿插于塑料基体中,极易形成围观上的应力破坏点,导致产品抗冲击强度难以提升,限制了产品的应用范围。

因此,如何保证填充植物纤维后的phb木塑复合材料仍具有较好的抗冲击性能成为了本发明关注的要点。聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(pbat)是另一种结晶度低,柔韧性非常好的完全生物可降解塑料,价格相对phb更低,对于目前改良可降解塑料的耐冲击性具有很好的现实意义。



技术实现要素:

基于发明背景中所诉的问题和现状,本发明提出了一种以聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(pbat)为增韧剂增强麦秸秆与聚羟基丁酸酯(phb)制造木塑复合材料的方法,目的在保证产品力学性能前提下,降低phb本身抗冲击性能的不足和由于麦秸秆等植物纤维填料的加入对材料抗冲击性能的不良影响,从而更好地达到降低产品成本提高性价比的目的。

本发明技术内容主要包含:麦秸秆基本单元的准备,原理的共混配比及工艺,热压/冷压成型工艺。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案。

一种基于聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯增强的麦秸秆生物可降解复合材料,包括以下质量百分比的组份:改性麦秸秆粉30~50份,聚羟基丁酸酯(phb)塑料颗粒50~70份,聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5~15份,kh-550硅烷偶联剂1~3份,聚乙烯蜡0.5~2.5份,硬脂酸钙0.5~2.5份,有机锡热稳定剂2~5份。

第一步,麦秸秆原料的粉碎、筛选:

采用高速粉碎机将麦秸秆原料进行粉碎,并将粉碎后的原料分别通过20目、40目、60目的筛子,将所得颗粒位于40至60目的麦秸秆粉送至干燥处理。

第二步,麦秸秆粉原料的预处理与干燥

采用雾化喷涂法将1~3份硅烷偶联剂kh-550溶于体积比9:1的乙醇水溶液中,之后将硅烷偶联剂溶液在施胶机中喷洒到麦秸秆粉表面,并将处理后的麦秸秆粉于103±2℃的条件下干燥24h至含水率1~2%。

第三步,原料的高速混合

将预处理并干燥好的麦秸粉取30~50份,聚羟基丁酸酯phb50~70份,聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5~15份,聚乙烯蜡0.5~2.5份,硬脂酸钙0.5~2.5份,有机锡热稳定剂2~5份投入高速混合机中以3000r/min混合一定时间。

第四步,挤出造粒

将高速混合完成原料投入挤出机中挤出,并冷却后粉碎造粒;挤出机各区参考温度分别为(以五区挤出机为例):一区:165℃、二区:170℃、三区:175℃、四区:175℃、机头:165℃,转速100rpm。

第五步,模压成型

将造好的粒料倒入指定的模具中,并置于热压机中进行预热,经过一定热压-冷压工艺成型即可制得基于聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯增强的麦秸秆生物可降解复合材料。

具体实施方式

实施例1。

加工原料。

加工设备。

如图1所示,本实施例基于聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯增强的麦秸秆生物可降解复合材料的工厂化生产方法包括。

第一步,将麦秸秆原料进行粉碎,并筛选出目数为60目左右的麦秸粉留用。

所述的粉碎方法为:采用高速粉碎机对麦秸秆刨花碎料进行细化粉碎,并根据物料细度d90标准,采用工业筛网保留目数位于60目左右留用。

第二步,麦秸粉的预处理,采用雾化喷涂方式将2份硅烷偶联剂kh-550溶于体积比9:1的乙醇水溶液中,之后将硅烷偶联剂溶液在施胶机中喷洒到麦秸秆粉表面,并将处理后的麦秸秆粉于103±2℃的条件下干燥24h至含水率1~2%。

所述雾化喷涂方法为:采用滚筒式拌胶机雾化喷涂偶联剂的方式,辅以环式拌胶机使得麦秸秆之间互相摩擦作用使得偶联剂在麦秸表面分散更加均匀。

第三步,原料的高速混合,取干燥好的麦秸粉40份,聚羟基丁酸酯塑料60份,聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯增强7份,聚乙烯蜡2份,硬脂酸钙1份,有机锡热稳定剂tf-500b5份,投入高速混合机中以3000r/min混合5分钟。

第四步,挤出造粒,将高速混合完成原料投入挤出机中挤出,并冷却后粉碎造粒,挤出机温度设定为一区:165℃、二区:170℃、三区:175℃、四区:175℃、机头:165℃,螺杆转速100rpm。

第五步,模压成型,造粒好碎料的倒入270mm×270mm×3mm指定产品模具中,并置于热压机上预热3min,经热压-冷压成型,热压温度170℃,热压压力4mpa,热压时间6min,冷压机室温冷压,冷压压力4mpa,冷压时间12min,即可制得一种例基于聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯增强的可降秸塑复合材料。

附图说明

图1是聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯增强的麦秸秆生物可降解复合材料的制备流程图。

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