一种甘蔗纤维塑料基复合包装材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包装材料制备技术领域，具体涉及一种以甘蔗纤维及塑料为基体的复 合包装材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 最近消费者对天然木材的偏好度不断增加，而我国是森林资源贫乏国家，森林资 源过度使用，森林总面积锐减以及天然林保护工程的实施，木材供需矛盾加剧；而且随着天 然木材的砍伐所引起的二氧化碳的增加会加重温室效应，因此，对于能够代替天然木材的 原材料的开发的呼声变高，尤其是天然木材的需求多的包装材料及建筑材料的情况更是如 此。
[0003] 甘蔗纤维/甘蔗渣作为一种农业生产过程中的剩余物，每年的产量有数十万吨， 这些甘蔗纤维大部分用于制造草纸、饲料等低效益产品，而且利用率不高。如何综合高效益 利用甘蔗纤维已经成为多年来待研宄解决的课题。
[0004] 甘蔗纤维长度约为0. 65-2. 17mm，宽度21-28 μ m，其纤维形态虽然比不上天然木 材，但是要比稻、麦草纤维优良。与聚丙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、玻璃纤维或碳纤维等 化学纤维相比，甘蔗纤维具有可生物降解、价格低廉、可再生等优点，而且其强度好、结晶度 高，对甘蔗纤维的综合高效益利用，既能充分合理地利用资源，缓解森林资源短缺带来的问 题，又能减少石化纤维的利用，减少环境污染。
[0005] 现有技术采用天然纤维/塑料复合材料制备的包装材料不能保证天然纤维在高 分子塑料中能充分分散，纤维/塑料界面相互作用差，两者的亲和力低，结合强度低，造成 制备的包装复合材料的力学性能、阻隔性、韧性及其它使用性能较低。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术不足，提供了一种以甘蔗纤维及塑料为基体的具有良好力学 性能、阻隔性及韧性的复合包装材料的制备方法。
[0007] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案为： 本发明之一种甘蔗纤维塑料基复合包装材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将甘蔗制糖工程所得副产物甘蔗渣置于水中捣碎、软化，过滤，所得滤渣置于碱 液中进行减煮处理，所述碱液为质量浓度8~12%的NaOH溶液，处理时间30~70min，温度 65~80°C，处理后的甘蔗渣质经中和、水洗并干燥至水分含量〈5%，然后置于粉碎机中粉碎， 得100~500目的甘蔗纤维； 2) 在得到甘蔗纤维后，按照以下重量份比备取原料： 甘蔗纤维 30~65 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 10~60 增容剂 5~8 润滑剂 1~5 无机填料 5~10 助剂 0. 5~3 3) 将所述重量份比的原料置于高混机中于60~100°C下混合6~10min，得预混合料，其 中，所述原料混合时的搅拌速率为400-600rpm ; 4) 将所得预混合料采用注塑、压模或挤出成型，其中，采用挤出成型的螺杆挤出机的加 热温度为160-210°C，转速为110_130rpm。
[0008] 更进一步地，所述原料的重量份比选择： 甘蔗纤维 40~60 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 25~40 增容剂 6~7 润滑剂 2~3 无机填料 6~8 助剂 1~2。
[0009] 优选地，所述增容剂为环状酸酐型增容剂、羧酸型增容剂。
[0010] 尤其是，所述增容剂为环状酸酐型增容剂，特别是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐 接枝聚丙烯或者是马来酸酐单体，其中，马来酸酐接枝聚乙烯及马来酸酐接枝聚丙烯的接 枝率为0. 5~2. 5%，马来酸酐接枝聚乙烯为马来酸酐接枝中密度聚乙烯。
[0011] 优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸、甘油、石蜡油中的一种或几种。
[0012] 优选地，所述无机填料为硫酸钙或凹凸棒土，所述硫酸钙为硫酸钙晶体，所述凹凸 棒土经研磨过200目筛，选择目数大于200目的微粒。
[0013] 优选地，所述助剂是从抗氧剂、光稳定剂、紫外吸收剂、着色剂、阻燃剂、热稳剂、发 泡剂中选择的一种或两种以上。
[0014] 具体地，所述抗氧剂、光稳定剂、紫外吸收剂、着色剂、阻燃剂、热稳剂及发泡剂为 市售树脂加工添加剂。所述抗氧剂可以是抗氧化剂264、抗氧化剂1010或抗氧剂DNP ;所 述光稳定剂为受阻胺光稳定剂（HALS);所述紫外吸收剂可以是邻羟基苯甲酸苯酯、UV-9或 UV-531 ;所述着色剂为树脂加工常用色浆；所述热稳剂为钡皂、锌皂及有机亚磷酸酯的复 合物；所述阻燃剂可以是为氯化石蜡、多聚磷酸铵、三氧化二锑及磷酸三（2-氯乙基）酯中 的一种或多种、所述发泡剂为塑料发泡剂。
[0015] 本发明制备的一种甘蔗纤维塑料基复合包装材料具有以下优点： 1、本发明采用经碱液预处理的甘蔗渣为基体，有助于保证甘蔗纤维在塑料基体里的充 分分散，提高亲和力，所得材料力学性能好，与木材资源为原料的木材加工品性能相似，可 代替以木材资源为原料的木材加工产品，减少木材资源消耗，保护环境，为农业加工副产物 甘蔗渣的综合利用提供了一种新思路，为甘蔗渣提供了一种新用途。
[0016] 2、使用本发明甘蔗纤维制备的包装复合材料力学性能显著提高，抗弯强度可达 37. 8-44. 2MPa，抗弯模量可达 3. 2-4. IMPa。
[0017] 3、本发明制备的复合包装材料具有良好的阻隔性，氧气透过率约为2.2 (20°C 65%RH) gAm2. 24h)，具有良好的保鲜性能。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0019] 实施例1 : 一种甘蔗纤维塑料基复合包装材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 按照以下重量份比备取原料： 甘蔗纤维 50 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 33 增容剂 6 润滑剂 3 无机填料 7 助剂 1 2) 将所述重量份比的原料置于高混机中于80°C下混合8min，得预混合料，其中，所述 原料混合时的搅拌速率为500rpm ; 3) 将所得预混合料采用同向平行双螺杆挤出机挤出，利用横面切刀切割，得到甘蔗纤 维复合材料粒料，本实施例工艺中，螺杆挤出机的加热温度为195°C，转速为120rpm。
[0020] 4)将步骤3所得甘蔗纤维复合材料粒料采用模压成型机制成成品甘蔗纤维塑料 复合板材或型材。
[0021] 所述甘蔗纤维的预处理及制备工艺：将甘蔗制糖工程所得副产物甘蔗渣置于水中 捣碎、软化，过滤，所得滤渣置于碱液中进行减煮处理，所述碱液为质量浓度10%的NaOH溶 液，处理时间50min，温度70°C，处理后的甘蔗渣质经中和、水洗并干燥至水分含量〈5%，然 后置于粉碎机中粉碎，过筛选择1〇〇~500目的甘蔗纤维。
[0022] 实施例2 :-种甘蔗纤维塑料基复合包装材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 按照以下重量份比备取原料： 甘蔗纤维 41 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 38 增容剂 7 润滑剂 2 无机填料 9 助剂 3 2) 将所述重量份比的原料置于高混机中于65°C下混合lOmin，得预混合料，其中，所述 原料混合时的搅拌速率为550rpm ; 3) 将所得预混合料直接采用双螺杆挤出机挤出生产各种规格的型材，其中，螺杆挤出 机的加热温度为205°C，转速为115rpm。
[0023] 所述甘蔗纤维的预处理及制备工艺：将甘蔗制糖工程所得副产物甘蔗渣置于水中 捣碎、软化，过滤，所得滤渣置于碱液中进行减煮处理，所述碱液为质量浓度12%的NaOH溶 液，处理时间30min，温度68°C，处理后的甘蔗渣质经中和、水洗并干燥至水分含量〈5%，然 后置于粉碎机中粉碎，过筛选择1〇〇~500目的甘蔗纤维。
[0024] 实施例3 :-种甘蔗纤维塑料基复合包装材料的制备方法，包括以下步骤： 1)按照以下重量份比备取原料： 甘蔗纤维 65 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 15 增容剂 8 润滑剂 4 无机填料 7 助剂 1 2) 将所述重量份比的原料置于高混机中于60°C下混合lOmin，得预混合料，其中，所述 原料混合时的搅拌速率为600rpm ; 3) 将所得预混合料直接采用模压成型机制成成品甘蔗纤维塑料复合板材或型材。
[0025] 所述甘蔗纤维的预处理及制备工艺：将甘蔗制糖工程所得副产物甘蔗渣置