一种高强度热塑性淀粉复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种高强度热塑性淀粉复合材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑料因其质量轻、强度高、化学性能稳定及廉价等优点而在许多领域广泛发展。塑 料工业发展很快，而用过的塑料尚没有妥善的处理方法，塑料就垃圾就对自然环境带来严 重的污染。非降解塑料大多是由低密度聚乙烯（LDPE)和线性低密度聚乙烯（LLDPE)其次是 高密度聚乙烯（HDPE)、聚丙烯（PP)、聚苯乙烯（PS)和聚氯乙烯（PVC)研制生成的。而这些塑 料一般都最终作为固体废料处理掉，塑料等固体垃圾的丢弃会污染环境，深埋会侵占土地， 烧毁则会污染空气，这些都不解决问题的根本方法。解决问题的根本方法就是研制可降解 塑料，以此来代替非降解塑料。在这种背景下，热塑性淀粉，即全淀粉塑料成为人们研宄的 热点之一，具有良好的可降解性，使用安全环保，而且热塑性良好。但是热塑性淀粉材料机 械性能较差，强度不高，严重影响了其应用范围。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术不足，本发明提供了一种具有强度高、机械性能好而且绿色环保等 特性的热塑性淀粉复合材料。
[0004] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种高强度热塑性淀粉复合材料， 包括以下质量份比的成分：热塑性淀粉25~35wt%、碳酸钙5~15wt%、半纤维素15~30wt%、植 物蛋白5~15wt%、聚乙烯15~30wt%、助剂3~8wt%。
[0005] 所述碳酸钙的目数为80~300目。
[0006] 所述植物蛋白为大豆分离蛋白、豌豆蛋白、花生蛋白、玉米蛋白、小麦蛋白中的一 种或两种以上。
[0007] 所述助剂及其质量份比分别为抗氧剂1076 0. 2~0. 8wt%、聚乙二醇2~5wt%、硅烷 类偶联剂〇. 8~2. 2wt%。
[0008] 所述半纤维素为聚木糖类、聚葡萄甘露糖类、聚半乳糖葡萄甘露糖类半纤维素或 其复合物，所述半纤维素的长径比为3~15。
[0009] 所述一种高强度热塑性淀粉复合材料的制备方法，包括以下步骤： a. 碳酸钙的改性：将碳酸钙、1/3质量的硅烷类偶联剂置于无水乙醇中，于90°C下反 应4h，然后过滤并烘干； b. 半纤维素预处理：将半纤维素置于质量浓度5%的NaOH溶液中，在常温下浸泡5h， 然后用清水洗涤至中性并烘干； c. 预混：将热塑性淀粉、聚乙烯、剩余硅烷类偶联剂、聚乙二醇、抗氧剂1076、步骤a所 得改性碳酸钙、步骤b所得预处理半纤维素置于高混机中混合15min，得预混料； d. 成型处理：将步骤c所得预混料置于挤出机中挤出、造粒既得本发明的复合材料。
[0010] 本发明利用聚乙烯与热塑性淀粉进行复配，可以增加热塑性淀粉的塑性，提高热 塑性淀粉的任性；半纤维素与淀粉同为多糖分子结构，将半纤维素配合植物蛋白与热塑性 淀粉共混，能得到较好的强化效果；添加碳酸钙提高了复合材料的机械性能及自然降解性 能，同时，本发明对碳酸钙进行了改性处理，使得碳酸钙可以很好的融入复合材料体系中。 综上可知，本发明的复合材料的有益效果为：具备良好的机械性能、较高的强度以及绿色环 保易降解。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0012] 实施例1 : 一种高强度热塑性淀粉复合材料，包括以下质量份比的成分：热塑性淀 粉30wt%、碳酸钙10wt%、半纤维素20wt%、植物蛋白10wt%、聚乙烯25wt%、助剂5wt%。
[0013] 本实施例中，所述碳酸钙的目数为80~300目；所述植物蛋白为大豆分离蛋白与玉 米蛋白的复合物；所述助剂及其所占复合材料的质量份比分别为抗氧剂1076 0. 5wt%、聚 乙二醇3wt%、硅烷类偶联剂I. 5wt% ;所述半纤维素为聚半乳糖葡萄甘露糖类半纤维素，所 述半纤维素的长径比为3~15。
[0014] 所述一种高强度热塑性淀粉复合材料的制备方法，包括以下步骤： a. 碳酸钙的改性：将碳酸钙、1/3质量的硅烷类偶联剂置于无水乙醇中，于90°C下反 应4h，然后过滤并烘干； b. 半纤维素预处理：将半纤维素置于质量浓度5%的NaOH溶液中，在常温下浸泡5h， 然后用清水洗涤至中性并烘干； c. 预混：将热塑性淀粉、聚乙烯、剩余硅烷类偶联剂、聚乙二醇、抗氧剂1076、步骤a所 得改性碳酸钙、步骤b所得预处理半纤维素置于高混机中混合15min，得预混料； d. 成型处理：将步骤c所得预混料置于挤出机中挤出、造粒既得本发明的复合材料。
[0015] 本发明的其他实施例中所述一种高强度热塑性淀粉复合材料的制备方法同本实 施例。
[0016] 实施例2 :-种高强度热塑性淀粉复合材料，包括以下质量份比的成分：热塑性淀 粉35wt%、碳酸1? 5wt%、半纤维素30wt%、植物蛋白5wt%、聚乙稀17wt%、助剂8wt%。
[0017] 本实施例中，所述碳酸钙的目数为80~300目；所述植物蛋白为大豆分离蛋白、豌 豆蛋白、花生蛋白、玉米蛋白、小麦蛋白的复合物；所述助剂及其所占复合材料的质量份比 分别为抗氧剂1076 0. 8wt%、聚乙二醇5wt%、硅烷类偶联剂2. 2wt% ;所述半纤维素为聚木糖 类、聚葡萄甘露糖类及聚半乳糖葡萄甘露糖类半纤维素的复合物，所述半纤维素的长径比 为 3~15。
[0018] 实施例3 :-种高强度热塑性淀粉复合材料，包括以下质量份比的成分：热塑性淀 粉27wt%、碳酸钙12wt%、半纤维素24wt%、植物蛋白12wt%、聚乙烯21wt%、助剂4wt%。
[0019] 本实施例中，所述碳酸钙的目数为80~300目；所述植物蛋白为大豆分离蛋白；所 述助剂及其所占复合材料的质量份比分别为抗氧剂1076 0. 3wt%、聚乙二醇2. 5wt%、硅烷 类偶联剂I. 2wt% ;所述半纤维素为聚木糖类类半纤维素，所述半纤维素的长径比为3~15。
[0020] 实施例4 :一种高强度热塑性淀粉复合材料，包括以下质量份比的成分：热塑性淀 粉25wt%、碳酸1? 14wt%、半纤维素30wt%、植物蛋白5wt%、聚乙稀20wt%、助剂6wt%。
[0021] 本实施例中，所述碳酸钙的目数为80~300目；所述植物蛋白为豌豆蛋白、花生 蛋白、小麦蛋白的复合物；所述助剂及其所占复合材料的质量份比分别为抗氧剂1076 0. 7wt%、聚乙二醇4wt%、硅烷类偶联剂I. 3wt% ;所述半纤维素为聚葡萄甘露糖类半纤维素， 所述半纤维素的长径比为3~15。
[0022] 经检测，本发明实施例所得复合材料的各项性能指标如下表所示：
*对比例为热塑性淀粉塑料。
[0023] 由上表的各项性能可知，本发明的一种高强度热塑性淀粉复合材料经各成分之间 的复配及增效，所得复合材料与热塑性淀粉塑料相比具有更好的机械性能及强度，而且降 解率下降有限，是一种强度高、机械性能好而且绿色环保的热塑性淀粉复合材料。
【主权项】
1. 一种高强度热塑性淀粉复合材料，其特征在于，包括以下质量份比的成分：热塑性 淀粉25~35wt%、碳酸钙5~15wt%、半纤维素15~30wt%、植物蛋白5~15wt%、聚乙烯15~30wt%、 助剂 3~8wt%。2. 根据权利要求1所述的一种高强度热塑性淀粉复合材料，其特征在于，包括以下质 量份比的成分：热塑性淀粉30wt%、碳酸1? 10wt%、半纤维素20wt%、植物蛋白10wt%、聚乙稀 25wt%、助剂 5wt%。3. 根据权利要求1或2所述的一种高强度热塑性淀粉复合材料，其特征在于，所述碳酸 钙的目数为80~300目。4. 根据权利要求1或2所述的一种高强度热塑性淀粉复合材料，其特征在于，所述植物 蛋白为大S分尚蛋白、婉S蛋白、花生蛋白、玉米蛋白、小麦蛋白中的一种或两种以上。5. 根据权利要求1或2所述的一种高强度热塑性淀粉复合材料，其特征在于，所 述助剂及其质量份比分别为抗氧剂1076 0. 2~0. 8wt%、聚乙二醇2~5wt%、硅烷类偶联剂 0? 8~2. 2wt%〇6. 权利要求1或2任一所述的一种高强度热塑性淀粉复合材料的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： a. 碳酸钙的改性：将碳酸钙、1/3质量的硅烷类偶联剂置于无水乙醇中，于90°C下反应 4h，然后过滤并烘干； b. 半纤维素预处理：将半纤维素置于质量浓度5%的NaOH溶液中，在常温下浸泡5h， 然后用清水洗涤至中性并烘干； c. 预混：将热塑性淀粉、聚乙烯、剩余硅烷类偶联剂、聚乙二醇、抗氧剂1076、步骤a所 得改性碳酸钙、步骤b所得预处理半纤维素置于高混机中混合15min，得预混料； d. 成型处理：将步骤c所得预混料置于挤出机中挤出、造粒既得本发明的复合材料。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度热塑性淀粉复合材料，包括以下质量份比的成分：热塑性淀粉25~35wt%、碳酸钙5~15wt%、半纤维素15~30wt%、植物蛋白5~15wt%、聚乙烯15~30wt%、助剂3~8wt%，本发明同时公开了一种高强度热塑性淀粉复合材料的制备方法，包括碳酸钙的改性、半纤维素的预处理、预混及成型处理等步骤。本发明所得的复合材料具备良好的机械性能、较高的强度且绿色环保易降解。
【IPC分类】C08L5/14, C08L71/02, C08L3/02, C08K3/26, C08L23/06, C08K9/06, C08L89/00
【公开号】CN104910439
【申请号】CN201510331474
【发明人】戴晓宸
【申请人】苏州云舒新材料科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月16日