CN101759897B - 一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法，将聚乙烯、玉米芯粉、塑化剂、增容剂和润滑剂按一定质量百分比称量后，先将玉米芯粉和塑化剂加入到高速混合机中进行均匀混合，然后再将混合物置于塑料袋中密封，放置后将混合物与聚乙烯、增容剂和润滑剂一起加入到高速混合机中进行均匀混合，最后将混合均匀的聚乙烯/玉米芯粉混合料加入到挤出机中，在一定的挤出温度下将混合料挤出即得聚乙烯/玉米芯粉复合材料。本发明制备的复合材料具有良好的机械性能和生物降解性能，可用于加工成生物降解的塑料制品，成本低廉；本发明提供的聚乙烯/玉米芯粉复合材料能够在挤出机中一步完成，制备工艺简单且易于操作，适合大规模工业化生产。

Description

一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，尤其是涉及一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法。
背景技术
为了解决不可降解塑料废弃物对环境造成的污染，许多国家的研究人员都在致力于研究开发环境可降解塑料。目前，以聚烯烃为基体的淀粉、纤维素、木质素等填充改性的复合材料是应用广泛，这种材料通过土壤中微生物对淀粉、纤维素、木质素等的侵蚀，使这种填充复合材料制品碎化并逐步被降解。但在这些复合材料中纤维素、木质素的降解速率较慢，而作为粮食的淀粉成本偏高，不利于获得良好的经济效益。玉米芯粉作为玉米淀粉生产过程中的副产品，具有价格低廉，来源广泛的特点。玉米芯粉是一种成本低廉的天然高聚物，其多孔性结构使其具有良好的吸附性能、较大的比表面积和较快的降解速率，到目前为止尚未发现对聚烯烃/玉米芯粉复合材料的研究见诸报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法，利用该方法制备出的聚烯烃/玉米芯粉复合材料具有良好的机械性能和生物降解性能，可用于加工可生物降解的塑料制品。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)称量以下质量百分比的聚乙烯、玉米芯粉、塑化剂、增容剂和润滑剂：
聚乙烯5    0～80％，
玉米芯粉   10～40％，
增容剂     5～20％，
润滑剂     0.5～5％，
其中塑化剂为玉米芯粉质量的0％～30％；
(2)将玉米芯粉和塑化剂加入到高速混合机中进行均匀混合，然后再将混合物置于塑料袋中密封，放置24～48h后，将所述混合物与聚乙烯、增容剂和润滑剂一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料；或将玉米芯粉、聚乙烯、增容剂、塑化剂和润滑剂一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料。
(3)将上述混合均匀的聚乙烯/玉米芯粉混合料加入到双螺杆挤出机中，在100～160℃的挤出温度下将所述混合料挤出，即获得聚乙烯/玉米芯粉复合材料。
上述步骤中所述塑化剂为甘油、乙二醇、山梨醇、木糖醇、甲酰胺、乙酰胺、尿素、乙醇胺和乙撑二甲酰胺中的一种或两种。
上述步骤中所述增容剂为乙烯单体和极性单体的共聚物或聚乙烯的接枝共聚物。
上述步骤中所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙或聚乙烯蜡。
上述步骤中所述乙烯单体和极性单体的共聚物为乙烯一醋酸乙烯共聚物、乙烯一丙烯酸共聚物、乙烯一丙烯酸甲酯或乙烯一丙烯酸乙酯。
上述步骤中所述聚乙烯的接枝共聚物为聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油醇酯、聚乙烯接枝丙烯酸、聚乙烯接枝丙烯酸酯或聚乙烯接枝丙烯酰胺。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明制备的聚乙烯/玉米芯粉复合材料具有良好的机械性能和生物降解性能，可用于加工成生物降解的塑料制品，原料价廉、易得，成本低；另外，本发明提供的聚乙烯/玉米芯粉复合材料能够在挤出机中一步完成，因而制备工艺简单且易于操作，所以适合大规模工业化生产。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
按质量百分比称量各原料：玉米芯粉10％、聚乙烯80％、聚乙烯接枝马来酸酐5％、硬脂酸锌2％、余量为甘油。将玉米芯粉和甘油(甘油质量为玉米芯粉质量的30％)加入到高速混合机中进行均匀混合，然后将混合均匀的混合物置于塑料袋中密封后放置24～48h以使小分子塑化剂充分渗透到玉米芯粉；将上述混合物与聚乙烯、聚乙烯接枝马来酸酐和硬脂酸锌一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料，最后将上述混合均匀的聚乙烯/玉米芯粉混合料加入到双螺杆挤出机中，在100℃-140℃-160℃-140℃(从进料口至出料口)的挤出温度下将混合料挤出，即可获得直径为3mm左右的条状聚乙烯/玉米芯粉复合材料的挤出物。该复合材料的初始性能及其在潮湿土壤中经过30天降解后的性能见表1。
实施例2
按质量百分比称量各原料：玉米芯粉20％、聚乙烯60％、乙烯-醋酸乙烯共聚物15％、硬脂酸钙1％，余量为乙二醇。将玉米芯粉和乙二醇(乙二醇质量为玉米芯粉质量的20％)加入到高速混合机中进行均匀混合，然后将混合均匀的混合物置于塑料袋中密封后放置24～48h以使小分子塑化剂充分渗透到玉米芯粉；将上述混合物与聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和硬脂酸钙一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料，最后将上述混合均匀的聚乙烯/玉米芯粉混合料加入到双螺杆挤出机中，在100℃-140℃-160℃-140℃(从进料口至出料口)的挤出温度下将混合料挤出，即可获得直径为3mm左右的条状聚乙烯/玉米芯粉复合材料的挤出物。该复合材料的初始性能及其在潮湿土壤中经过30天降解后的性能见表1。
实施例3
按质量百分比称量各原料：玉米芯粉40％、聚乙烯50％、乙烯一丙烯酸甲酯共聚物5.5％、聚乙烯蜡0.5％，余量为甘油和尿素。将甘油和尿素(甘油和尿素总质量为玉米芯粉质量的10％)混合均匀后加入到玉米芯粉中，然后加入到高速混合机中进行均匀混合，将混合均匀的混合物置于塑料袋中密封后放置24～48h以使小分子塑化剂充分渗透到玉米芯粉；将上述混合物与聚乙烯、乙烯一丙烯酸甲酯共聚物和聚乙烯蜡一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料，最后将上述混合均匀的聚乙烯/玉米芯粉混合料加入到双螺杆挤出机中，在100℃-140℃-160℃-140℃(从进料口至出料口)的挤出温度下将混合料挤出，即可获得直径为3mm左右的条状聚乙烯/玉米芯粉复合材料的挤出物。该复合材料的初始性能及其在潮湿土壤中经过30天降解后的性能见表1。
实施例4
按质量百分比称量各原料：玉米芯粉20％、聚乙烯60％、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油醇酯10％、硬脂酸5％，余量为乙二醇。将玉米芯粉和乙二醇(乙二醇质量为玉米芯粉质量的25％)加入到高速混合机中进行均匀混合，然后将混合均匀的混合物置于塑料袋中密封后放置24～48h以使小分子塑化剂充分渗透到玉米芯粉；将上述混合物与聚乙烯、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油醇酯和硬脂酸一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料，最后将上述混合均匀的聚乙烯/玉米芯粉混合料加入到双螺杆挤出机中，在100℃-140℃-160℃-140℃(从进料口至出料口)的挤出温度下将混合料挤出，即可获得直径为3mm左右的条状聚乙烯/玉米芯粉复合材料的挤出物。该复合材料的初始性能及其在潮湿土壤中经过30天降解后的性能见表1。
实施例5
按质量百分比称量各原料：玉米芯粉25％、聚乙烯50％、乙烯一丙烯酸共聚物20％、硬脂酸锌5％。将玉米芯粉、聚乙烯、乙烯一丙烯酸共聚物和硬脂酸锌一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料，然后将聚乙烯/玉米芯粉混合料加入到双螺杆挤出机中，并在100℃-140℃-160℃-140℃(从进料口至出料口)的挤出温度下将混合料挤出，即可获得直径为3mm左右的条状聚乙烯/玉米芯粉复合材料的挤出物。该复合材料的初始性能及其在潮湿土壤中经过30天降解后的性能见表1。
表1本发明复合材料的初始性能及其降解后的性能
Figure G2010100135053D00051
以上实例制备出的聚烯烃/玉米芯粉复合材料具有良好的机械性能和生物降解性能，可用于加工成生物降解的塑料制品，成本低廉；制备工艺简单且易于操作，适合大规模工业化生产。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)称量以下质量百分比的聚乙烯、玉米芯粉、塑化剂、增容剂和润滑剂：
聚乙烯        50～80％，
玉米芯粉      10～40％，
增容剂        5～20％，
润滑剂        0.5～5％，
其中塑化剂为玉米芯粉质量的0％～30％，所述增容剂为乙烯单体和极性单体的共聚物或聚乙烯的接枝共聚物；
(2)将玉米芯粉和塑化剂加入到高速混合机中进行均匀混合，然后再将混合物置于塑料袋中密封，放置24～48h后，将所述混合物与聚乙烯、增容剂和润滑剂一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料；或将玉米芯粉、聚乙烯、增容剂、塑化剂和润滑剂一起加入到高速混合机中进行均匀混合得聚乙烯/玉米芯粉混合料；
(3)将上述混合均匀的聚乙烯/玉米芯粉混合料加入到双螺杆挤出机中，在100～160℃的挤出温度下将所述混合料挤出，即获得聚乙烯/玉米芯粉复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法，其特征在于：所述塑化剂为甘油、乙二醇、山梨醇、木糖醇、甲酰胺、乙酰胺、尿素、乙醇胺和乙撑二甲酰胺中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙或聚乙烯蜡。
4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法，其特征在于：所述乙烯单体和极性单体的共聚物为乙烯一醋酸乙烯共聚物、乙烯一丙烯酸共聚物、乙烯一丙烯酸甲酯共聚物或乙烯一丙烯酸乙酯 共聚物。
5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯/玉米芯粉复合材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯的接枝共聚物为聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油醇酯、聚乙烯接枝丙烯酸、聚乙烯接枝丙烯酸酯或聚乙烯接枝丙烯酰胺。 
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Denomination of invention: Method for preparing polyethylene/maize cob meal composite material

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