CN103589178B - 一种植物纤维材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物纤维材料制备方法，包括步骤：以重量份计，将A成分20—80份、B成分30-70份和D成分0.1-10份加入高速混合机，进行共混改性3-10分钟；A成分包括植物纤维、天然淀粉和/或甲壳素；B成分包括聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚己内酯和/或乙烯丙烯酸共聚物；所D成分包括反应性助剂；将C成分0.1-20份添加至所述高速混合机，再进行共混改性3-10分钟；C成分包括增塑剂；取出混合物，经上料机输送进入单/双螺杆挤出机进行加热，挤出成型。本发明还公开了一种采用上述制备方法制备的植物纤维材料。该制备方法和材料，提供了一种可替代塑料的材质，能够快速降解，同时降低了生产成本。

Description

一种植物纤维材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保材料技术领域，具体涉及一种植物纤维材料及其制备方法。

背景技术

塑料制品作为一种新型材料，具有质轻、防水、耐用、生产技术成熟、成本低的优点，在全世界被广泛应用且呈逐年增长趋势。仅就日常生活领域而言，近年来用于食品、日用商品以及家庭和工业垃圾包装的塑料使用量不断增加，使用过后大部分以废旧薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丢弃在环境中。目前常用的包装塑料的主要成份为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等，这些成分具有很强的稳定性，废旧塑料散落在市区、风景旅游区、水体、道路两侧等地带，可长期存在于自然环境中，影响自然景观，造成“视觉污染”，而且因其难以降解对生态环境造成潜在危害。因此，如何研制出能够快速降解的能够替代塑料制品的材质，成为了环保技术领域人员的重要研究课题。

授权公告号为CN101597414B的专利，公开了一种淀粉基可降解塑料，其发明人采取如下的制备方法：首先糊化淀粉，然后添加偶联剂，对淀粉进行改性，之后再添加丙烯酸丁酯与高锰酸钾等溶液，再进行减压抽滤，得到淀粉接枝粗产品，经高速混合机加温混炼，添加聚乙烯醇和有机醛化合物加温到110-140摄氏度后搅拌5-20分钟，而后再添加淀粉接枝粗产品和引发剂，加热升温到160-200摄氏度，维持30分钟左右得到淀粉基可降解塑料。采用此种方法制备的淀粉基可降解塑料可以进行生物降解，降解速度相对较快，有利于消除白色污染，保护环境。

但是，采用上述制备方法，需要前期对淀粉进行改性，改性的手段通过添加化学药剂，每吨淀粉前期改性需要的成本较高。

发明内容

本发明提供了一种植物纤维材料及其制备方法，无需前期对淀粉进行改性，降低了生产成本。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种植物纤维材料制备方法，包括步骤：

步骤a，以重量份计，将A成分20—80份、B成分30-70份和D成分0.1-10份加入高速混合机，进行共混改性3-10分钟；

所述A成分包括植物纤维、天然淀粉、甲壳素中的一种或多种；所述B成分包括聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚己内酯、乙烯丙烯酸共聚物中的一种或多种；所述D成分包括反应性助剂；

步骤b，将C成分0.1-20份添加至所述高速混合机，再进行共混改性3-10分钟；

所述C成分包括增塑剂；

步骤c，取出混合物，经上料机输送进入单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机进行加热，混炼、剪切、破坏氢键后，挤出成型。

其中，所述步骤a中所述高速混合机的转速控制在300-1000转/分。

其中，所述步骤c中的加热温度为90℃-250℃。

其中，所述步骤c中挤出成型包括：经单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机挤出冷却切粒或者挤出经压辊成型或者进行发泡处理。

本发明还公开了一种植物纤维材料，采用如权利要求1所述的植物纤维材料制备方法制备，以重量份计包括：

A成分20—80份,所述A成分包括植物纤维、天然淀粉、甲壳素中的一种或多种；

B成分30-70份，所述B成分包括聚丙烯，聚氯乙烯，聚乙烯醇，聚己内酯，乙烯丙烯酸共聚物中的一种或多种；

C成分0.1-20份，所述C成分包括增塑剂；

D成分0.1-10份，所述D成分包括反应性助剂。

其中，所述植物纤维包括竹粉纤维、秸秆纤维、稻草纤维中的一种或多种。

其中，所述天然淀粉包括天然玉米淀粉，天然小麦淀粉、天然木薯淀粉中的一种或多种。

其中，所述增塑剂包括柠檬酸酯，单甘脂，环氧大豆油，甘油，环氧脂肪酸甲酯中的一种或多种。

其中，所述反应性助剂，包括钛酸酯、硅烷、铝酸酯、铝锆、乙撑双硬质酰胺、硬脂酸中的一种或多种。

其中，包括所述Ａ成分30-70份、Ｂ成分30-60份、C成分1-8份、D成分0.2-8份。

本发明所提供的一种植物纤维材料及其制备方法具有下列技术效果：

本发明通过将植物纤维、天然淀粉、甲壳素中的一种或多种，聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚己内酯、乙烯丙烯酸共聚物中的一种或多种，反应性助剂加入高速混合机，进行共混改性3-10分钟，再添加增塑剂至所述高速混合机，再进行共混改性3-10分钟，而后取出混合物，经上料机输送进入单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机进行加热，混炼、剪切、破坏氢键后，挤出成型，如此制出的植物纤维材料其主要成分为植物纤维，废弃后降解速度比较快，并且无需在生产过程的前期进行改性，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一种可替代塑料的植物纤维材料制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明公开了一种植物纤维材料制备方法，参见图1，包括步骤：

步骤S110，以重量份计，将A成分20—80份、B成分30-70份和D成分0.1-10份加入高速混合机，进行共混改性3-10分钟。

其中，所述A成分包括植物纤维、天然淀粉、甲壳素中的一种或多种。

植物纤维包括竹粉纤维、秸秆纤维、稻草纤维中的一种或多种。

天然淀粉包括天然玉米淀粉，天然小麦淀粉、天然木薯淀粉中的一种或多种。

需要说明的是，甲壳素，也称甲壳质、几丁质、壳多糖、明角质、聚乙酰氨基葡糖等，其各个名称都不影响其组分的实质，都应属于本发明的保护范围。

所述B成分包括聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚己内酯、乙烯丙烯酸共聚物中的一种或多种。

所述D成分为反应性助剂，包括钛酸酯、硅烷、铝酸酯、铝锆、乙撑双硬质酰胺、硬脂酸中的一种或多种。

优选地，在本发明实施例中，所述高速混合机的转速控制在300-1000转/分。

在本步骤中，将所述成分添加至高速混合机，其目的之一是利用转动所产生的离心力这一物理方式对淀粉进行共混，并经过螺杆加热剪切自然改性，无需前期采用添加引发剂等化学手段，减少了生产工艺的复杂度，同时也节约了成本。

步骤S111，将C成分0.1-20份添加至所述高速混合机，再进行共混改性3-10分钟。

所述C成分为增塑剂，包括柠檬酸酯，单甘脂，环氧大豆油，甘油，环氧脂肪酸甲酯中的一种或多种。

步骤S112，取出混合物，经上料机输送进入单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机进行加热，混炼、剪切、破坏氢键后，挤出成型。

优选地，在本发明实施例中，单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机进行加热的温度为90℃-250℃。

在本发明实施例中，所述植物纤维环保材料可以为颗粒，片材，也可以进行发泡处理。

其中，颗粒生产制品方法为：经单/双螺杆造粒设备加热90-250℃挤出冷却切粒。

片材生产制品方法为：经单/双螺杆片材机加热90-250℃挤出经压辊成型。

本发明同时提供了一种植物纤维材料，采用如上所述的植物纤维材料制备方法制备，以重量份计包括：

植物纤维、天然淀粉、甲壳素中的一种或多种20—80份；聚丙烯，聚氯乙烯，聚乙烯醇，聚己内酯，乙烯丙烯酸共聚物中的一种或多种30-70份；增塑剂0.1-20份；反应性助剂0.1-10份。

在本发明实施例中，优选地，当所述Ａ成分为30-70份、Ｂ成分为30-60份、C成分为1-8份、D成分为0.2-8份时，可达到更加的降解效果。

其中，同上所述，所述植物纤维包括竹粉纤维、秸秆纤维、稻草纤维中的一种或多种；所述天然淀粉包括天然玉米淀粉，天然小麦淀粉、天然木薯淀粉中的一种或多种；所述增塑剂包括柠檬酸酯，单甘脂，环氧大豆油，甘油，环氧脂肪酸甲酯中的一种或多种；所述反应性助剂，包括钛酸酯、硅烷、铝酸酯、铝锆、乙撑双硬质酰胺、硬脂酸中的一种或多种。

现有技术的淀粉基可降解塑料，首先通过化学方式对淀粉进行改性，即经过糊化-添加偶联剂-减压抽滤-高温混炼等步骤后，产出可降解塑料，每吨淀粉前期改性需要的成本较高，制造工艺繁琐，不利于产业化生产。

虽然具有可降解性能，但是需要提前改性淀粉，成本高，而且里面所添加的各种添加剂，虽然对其降解性能有所帮助，但是本身添加的高锰酸钾等各种添加剂不环保，无法做到无毒害，在其使用过程中，对使用者的健康会有一定程度的危害，且废弃后会遗留有害物质，不能安全的使用于各个领域。

本发明的一种植物纤维材料及其制备方法，主要材料为植物纤维材料或者天然淀粉，配以食品级的反应性助剂和增塑剂，无需添加任何不环保物质，采用物理同步改性方式制备生产，安全，无毒，保护使用者的健康安全，且制备方法简单，高效，节约成本，适合产业化生产，能够替代一些塑料制品被使用于诸多领域，从而减少对石油基能源的消耗，减少二氧化碳的排放。

最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式或实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种植物纤维材料制备方法，其特征在于，包括步骤：

步骤a，以重量份计，将A成分20—80份、B成分30-70份和D成分0.1-10份加入高速混合机，进行共混改性3-10分钟；所述高速混合机的转速控制在300-1000转/分；

所述A成分为植物纤维、天然淀粉、甲壳素中的一种或多种；所述B成分为聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚己内酯、乙烯丙烯酸共聚物中的一种或多种；所述D成分为反应性助剂；所述反应性助剂为钛酸酯、硅烷、铝酸酯、铝锆、乙撑双硬质酰胺、硬脂酸中的一种或多种；

步骤b，将C成分0.1-20份添加至所述高速混合机，再进行共混改性3-10分钟；

所述C成分为增塑剂；所述增塑剂为柠檬酸酯，单甘脂，环氧大豆油，甘油，环氧脂肪酸甲酯中的一种或多种；

步骤c，取出混合物，经上料机输送进入单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机进行加热，加热温度为90℃-250℃，混炼、剪切、破坏氢键后，挤出成型。

2.根据权利要求1所述的植物纤维材料制备方法，其特征在于，所述步骤c中挤出成型包括：

经单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机挤出冷却切粒或者挤出经压辊成型或者进行发泡处理。

3.一种植物纤维材料，其特征在于，采用如权利要求1所述的植物纤维材料制备方法制备，以重量份计，由下述成分制成：

A成分20—80份,所述A成分为植物纤维、天然淀粉、甲壳素中的一种或多种；

B成分30-70份，所述B成分为聚丙烯，聚氯乙烯，聚乙烯醇，聚己内酯，乙烯丙烯酸共聚物中的一种或多种；

C成分0.1-20份，所述C成分为增塑剂；所述增塑剂为柠檬酸酯，单甘脂，环氧大豆油，甘油，环氧脂肪酸甲酯中的一种或多种；

D成分0.1-10份，所述D成分为反应性助剂；所述反应性助剂为钛酸酯、硅烷、铝酸酯、铝锆、乙撑双硬质酰胺、硬脂酸中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的植物纤维材料，其特征在于，所述植物纤维包括竹粉纤维、秸秆纤维、稻草纤维中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的植物纤维材料，其特征在于，所述天然淀粉包括天然玉米淀粉，天然小麦淀粉、天然木薯淀粉中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的植物纤维材料，其特征在于，包括所述A成分30-70份、B成分30-60份、C成分1-8份、D成分0.2-8份。