CN104725727A - 一种含有微藻的聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有微藻的聚丙烯复合材料，该复合材料所含原料及各原料的重量份数为：微藻粉30～60份，聚丙烯40～70份，增容剂0.5～1.5份，增塑剂10～20份，润滑剂3～5份；将各原料在混合机中混合均匀，并通过螺杆挤出机挤出造粒，制得所述含有微藻的聚丙烯复合材料。本发明复合材料各组分相容性好，力学性能优异，具有较好的抗水性，具有非常广阔的应用前景。

Description

一种含有微藻的聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种以微藻粉和聚丙烯为主要原料制备的复合材料。

背景技术

传统石油基高分子材料的广泛使用和废弃，不仅造成石油资源严重匮乏，而且还导致“白色污染”日益加剧的困难处境。用植物淀粉等可降解材料填充改性高分子材料制备得到部分降解的复合材料受到世界各国的重视，该方法符合资源节约、成本经济、环境保护的理念；然而，植物来源的淀粉，如玉米淀粉，用作为复合材料的填充剂会导致食品价格上涨，并影响动物饲料市场及占用更多的农业耕地。

随着经济和人口的快速增长，水体富营养化现象日益严重，蓝藻水华现象频频发生，太湖、滇池、巢湖等淡水湖泊每年都有数次的蓝藻爆发，每天有数千吨的蓝藻需要处理，蓝藻含有较丰富蛋白质、多糖等天然高分子聚合物，因此可以用作为填充剂制备复合材料；Mark Ashton Zeller等人公开了将螺旋藻和小球藻分别与高密度聚乙烯共混热压制备热塑性复合组合物的方法，然而通过简单的共混藻在高密度聚乙烯中的分散性差，并且高密度聚乙烯和藻之间难以产生较强的界面粘合力，因而影响复合材料的力学性能；另一方面，采用甘油作为增塑剂所制得的热塑性复合组合物具有一定吸水性(Journal of Applied Polymer Science，130：3263–3275，2013)。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种含有微藻的聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明复合材料各组分相容性好，力学性能优异，具有较好的抗水性，具有非常广阔的应用前景。本发明不仅可以降低对石油基材料的依赖，减少“白色污染”，也为水华爆发期间提出一种藻变害为宝的处理方法，有利于保护生态环境。

本发明的技术方案如下：

一种含有微藻的聚丙烯复合材料，所含原料及各原料的重量份数为：微藻粉30～60份，聚丙烯40～70份，增容剂0.5～1.5份，增塑剂10～20份，润滑剂3～5份。

所述微藻粉的制备方法为：将新鲜微藻微波烘干至含水量1～10％后，置于-10～-5℃条件下冷冻干燥10～40min，最后粉碎至80～200目，制得所述微藻粉。

所述微藻为微囊藻、鱼腥藻、螺旋藻、节旋藻、拟项圈藻、腔球藻、尖头藻、颤藻、片藻、席藻、节球藻、小球藻中的一种或多种。

所述微藻粉所含蛋白质的质量分数不低于30％。

所述增容剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

所述增塑剂增塑剂包含甘油和甲酰胺、己内酰胺、二苯基羟乙酸、丙酸中的至少一种。

所述润滑剂为硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。

一种含有微藻的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)准确称取30～60份微藻粉、10～20份增塑剂和0.5～1.5份增容剂，加入混合机中，500～2000rpm转速下混合20min～2h，至混合均匀；

(2)在步骤(1)所得混合物中加入40～70份聚丙烯和3～5份润滑剂，500～2000rpm转速下继续混合5～10min；

(3)将步骤(2)所得混合物置于螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒；熔融共混温度为180～220℃，螺杆转速为50～200转/分钟。

本发明有益的技术效果在于：

1、本发明复合材料，以微藻粉和聚丙烯为主要原料，为微藻提供了一种新的应用领域，提供了藻华爆发期间微藻变废为宝的处理方法，有利于保护环境。

2、本发明制备过程中，加入适量的偶联剂能够改善微藻在聚丙烯中的分散效果，并增强微藻和聚丙烯之间的粘合力，提高复合材料的力学性能。

3、本发明制备过程中，所采用的增塑剂能够降低复合材料的吸水率。

4、本发明复合材料，采用微藻为原料，该原料简单易得，降低了本发明复合材料的制备成本，同时该复合材料力学性能好，可广泛应用于农业、包装和环保等领域。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行具体描述。

实施例1

一种含有微藻的聚丙烯复合材料，制备方法如下：

(1)将新鲜鱼腥藻微波烘干至含水量5％后，置于-5℃条件下冷冻干燥40min，最后粉碎至80目，制得鱼腥藻粉；所述鱼腥藻粉所含蛋白质的质量分数为30％；

(2)准确称取95g鱼腥藻粉、25g丙三醇、15g丙酸和1.5g钛酸酯偶联剂，加入混合机中，500rpm转速下混合2h，至混合均匀；

(3)在步骤(2)所得混合物中加入100g聚丙烯和8g硬脂酸，1500rpm转速下继续混合8min；

(4)将步骤(3)所得混合物置于螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒；熔融共混温度为200℃，螺杆转速为120转/分钟。所得复合材料的性能测试结果见表1。

实施例2

一种含有微藻的聚丙烯复合材料，制备方法如下：

(1)将新鲜太湖蓝藻微波烘干至含水量3％后，置于-5℃条件下冷冻干燥30min，最后粉碎至100目，制得太湖蓝藻粉；所述太湖蓝藻粉所含蛋白质的质量分数为35％；

(2)准确称取90g太湖蓝藻粉、20g丙三醇、15g甲酰胺、1g钛酸酯偶联剂和0.3g铅酸酯偶联剂，加入混合机中，1500rpm转速下混合1h，至混合均匀；

(3)在步骤(2)所得混合物中加入110g聚丙烯、2.5g硬脂酸和5g乙撑双硬脂酸酰胺，500rpm转速下继续混合10min；

(4)将步骤(3)所得混合物置于螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒；熔融共混温度为210℃，螺杆转速为120转/分钟。所得复合材料的性能测试结果见表1。

实施例3

一种含有微藻的聚丙烯复合材料，制备方法如下：

(1)将新鲜太湖蓝藻微波烘干至含水量10％后，置于-10℃条件下冷冻干燥10min，最后粉碎至200目，制得太湖蓝藻粉；所述太湖蓝藻粉所含蛋白质的质量分数为35％；

(2)准确称取80g太湖蓝藻粉、32g丙三醇、8g丙酸和1.2g钛酸酯偶联剂，加入混合机中，2000rpm转速下混合20min，至混合均匀；

(3)在步骤(2)所得混合物中加入120g聚丙烯、2.5g硬脂酸和5g乙撑双硬脂酸酰胺，2000rpm转速下继续混合5min；

(4)将步骤(3)所得混合物置于螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒；熔融共混温度为210℃，螺杆转速为100转/分钟。所得复合材料的性能测试结果见表1。

表1

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	测试方法
					拉伸强度/Mpa	17.9	19.1	23.6	GB/T1040-2006
断裂伸长率/％	43.7	53.4	48.2	GB/T1040-2006
					吸水率/％	1.2	0.9	1.8	GB1034-86

Claims (8)

1.一种含有微藻的聚丙烯复合材料，其特征在于所含原料及各原料的重量份数为：微藻粉30～60份，聚丙烯40～70份，增容剂0.5～1.5份，增塑剂10～20份，润滑剂3～5份。

2.根据权利要求1所述的含有微藻的聚丙烯复合材料，其特征在于所述微藻粉的制备方法为：将新鲜微藻微波烘干至含水量1～10％后，置于-10～-5℃条件下冷冻干燥10～40min，最后粉碎至80～200目，制得所述微藻粉。

3.根据权利要求2所述的含有微藻的聚丙烯复合材料，其特征在于所述微藻为微囊藻、鱼腥藻、螺旋藻、节旋藻、拟项圈藻、腔球藻、尖头藻、颤藻、片藻、席藻、节球藻、小球藻中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的含有微藻的聚丙烯复合材料，其特征在于所述微藻粉所含蛋白质的质量分数不低于30％。

5.根据权利要求1所述的含有微藻的聚丙烯复合材料，其特征在于所述增容剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的含有微藻的聚丙烯复合材料，其特征在于所述增塑剂增塑剂包含甘油和甲酰胺、己内酰胺、二苯基羟乙酸、丙酸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的含有微藻的聚丙烯复合材料，其特征在于所述润滑剂为硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。

8.一种权利要求1所述含有微藻的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)准确称取30～60份微藻粉、10～20份增塑剂和0.5～1.5份增容剂，加入混合机中，500～2000rpm转速下混合20min～2h，至混合均匀；

(2)在步骤(1)所得混合物中加入40～70份聚丙烯和3～5份润滑剂，500～2000rpm转速下继续混合5～10min；

(3)将步骤(2)所得混合物置于螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒；熔融共混温度为180～220℃，螺杆转速为50～200转/分钟。