专利名称：热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料及其制备方法。( 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。聚羟基烷酸酯(PHB)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，聚羟基烷酸酯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。因此聚羟基烷酸酯的加 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品。热塑性植物纤维与聚羟基烷酸酯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/聚羟基烷酸 酯共混材料及其制备方法。热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混可以改善热塑性植物纤维 的加工性能，同时可以对聚羟基烷酸酯起到较好的增塑作用，解决聚羟基烷酸酯加工性能、 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/聚羟基烷酸酯热塑材料的新方法，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/聚羟基烷酸酯共混材 料，它的各组分的重量份为热塑性植物纤维1 99，聚羟基烷酸酯1 99，交联剂0 10，增塑剂O 10。它的制备方法是将热塑性植物纤维1 99份、聚羟基烷酸酯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/聚羟基烷酸酯共混材 料。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。聚羟基烷酸酯选用聚羟基烷酸酯为聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸_羟基戊酸酯、聚 丁二酸丁二醇酯、聚己内酯；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/聚羟基烷酸酯共混材料的制备方法是第一步，配料按重量比配比取热塑性植物纤维1 99，聚羟基烷酸酯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/聚羟基烷酸 酯共混材料。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/聚羟基烷酸酯共混新材料。 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/聚羟基烷酸酯共混材 料废弃后可以在自然环境中实现生物量的循环。热塑性植物纤维与聚羟基烷酸酯共混改 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。热塑性植物纤维与聚羟基烷酸酯共混改性，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。热塑性植物纤维与聚羟基烧酸酯共混改性产品，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。
具体实施例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50份、聚羟基丁酸酯50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、0. IMPa下造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材 料。实施例2 按重量比取热塑性植物纤维99份、聚羟基丁酸-羟基戊酸酯1份，顺丁 烯二酸酐2份在高速混合机中搅拌7分钟，在温度40°C干燥10小时，控温于110°C将共混 料在双螺杆挤塑机中熔融共混6min，在120°C、0. 3MPa下造粒得到完全生物降解热塑性植 物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料。实施例3 按重量比取热塑性植物纤维1份、聚丁二酸丁二醇酯99份和邻苯二甲 酸二丁酯5份在高速混合机中搅拌8分钟，在温度50°C干燥8小时，控温于120°C将熔融共 混料在双螺杆挤塑机中共混8min，在130°C、0. 5MPa下造粒得到完全生物降解热塑性植物 纤维/聚羟基烷酸酯共混材料。实施例4 按重量比取热塑性植物纤维20份、聚己内酯20份和乙撑双硬脂酸酰胺 7份在高速混合机中搅拌10分钟，在温度45°C干燥10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. 7MPa下造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/聚 羟基烷酸酯共混材料。实施例5 按重量比取热塑性植物纤维30份、聚羟基丁酸酯70份，六方氮化硼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、lMPa下造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/聚羟 基烷酸酯共混材料。实施例6 按重量比取热塑性植物纤维70份、聚丁二酸丁二醇酯30份，柠檬酸三 丁酯5份和顺丁烯二酸酐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140°C、0. 6MPa下造粒得到完全生物 降解热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料。
权利要求
一种热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料，其特征在于，它的各组分的重量份为热塑性植物纤维1～99，聚羟基烷酸酯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/聚羟基烷酸酯共混材料，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H2SO4 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/聚羟基烷酸酯共混材料，其特征是，所述的 聚羟基烷酸酯为聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸_羟基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯。
4.根据权利要求1所述的热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料，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/聚羟基烷酸酯共混材料，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意组合。
6.权利要求1所述的热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料的制备方法，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，聚羟基烷酸酯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/聚羟基烷酸酯共 混材料。
全文摘要
本发明公开了一种热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯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，聚羟基烷酸酯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下造粒得到完全生物降解热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料。热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯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B29B13/06GK101824228SQ20091005851
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