CN105585759A - 一种全生物质复合塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全生物质复合塑料及其制备方法，按质量百分数计，制备原料包括：全生物质聚乙烯20～70％；天然高分子物质15～60％；添加剂5～20％；填料0～25％；其中，所述添加剂为增塑剂、热稳定剂和内润滑剂中的一种或几种；所述填料为滑石粉、碳酸钙、硅藻土和二氧化硅中的一种或几种。制备方法是将制备原料在60～150℃下搅拌混和均匀，加入双螺杆挤出机中，在130～220℃混炼，造粒。本发明产物原料全部来自于天然可再生物质，采用热塑性可再生物质共混全生物质聚乙烯造粒，随着可再生物质的生物降解，整个材料将崩解为碎片，具有一定降解性能。

Description

一种全生物质复合塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种全生物质复合塑料及其制备方法。
背景技术
随着社会经济飞速发展，石油资源的紧张，温室气体排放对全球气候的影响越来越成为全世界关注的焦点。而目前在包装领域，大部分还是以石油基塑料包装为主，因此，减少对石油资源的使用以及降低碳排放，成为所有人共同努力的目标。
全生物质塑料指以淀粉、纤维等天然物质为原料的塑料，它具有可再生性，并可实现温室气体二氧化碳的减排甚至零排放，因此十分环保，可以大大减轻现代社会对石油的消耗和依赖，对环境的改善也起到积极作用。
公开号101735581A的中国专利公开了一种全生物质基复合材料，原料主要由预处理后的天然植物纤维、羧化聚醚界面改性剂、聚乳酸和辅助加工助剂构成。
然而现有技术中的全生物质塑料在制备过程中需要使用有机溶剂，生产过程清洁性不佳，且产品在力学性能上与传统塑料还有较大差距。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全生物质复合塑料。
一种全生物质复合塑料，按质量百分数计，制备原料包括：
其中，所述添加剂为增塑剂、热稳定剂和内润滑剂中的一种或几种；所述填料为滑石粉、碳酸钙、硅藻土和二氧化硅中的一种或几种。
全生物质聚乙烯是由生物质乙醇(以生物质为原料通过发酵制得的乙醇，生物质原料包括玉米、高粱、小麦、大麦、甘蔗、甜菜和土豆等含糖类和淀粉的农作物)催化脱水制得的乙烯，再聚合得到的聚乙烯。该全生物质聚乙烯与用石化资源制成的聚乙烯物理化学性能相似，同时还具有低碳、可再生等环保优势。
优选地，所述天然高分子物质为淀粉、纤维素和木质素中的一种或几种。纤维素来源广泛，例如可以使用竹粉、、秸秆粉、甘蔗渣等，而木质素主要来源于木粉等。
优选地，所述增塑剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇、甘露醇、山梨醇或聚乙二醇。上述的醇类增塑剂中羟基数目相对较多，天然高分子物质可以通过增塑剂形成较强的物理联接，存在于天然高分子链间的增塑剂分子起到联接点的作用，使得制备的复合塑料柔韧性更好。
优选地，所述热稳定剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁和二月桂酸二丁基锡中的一种或几种。这几种热稳定剂用于本发明配方中能够使所得的复合塑料物理机械性能增加，减缓分解，延长塑料的使用寿命。
优选地，所述内润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡和液体石蜡中的一种或几种，以减小加工过程中的各种摩擦，降低损耗，节约成本。
优选地，以上任意一项所述的全生物质复合塑料，按质量百分数计，制备原料包括：
经过试验发现，选择上述用量范围的各成分制备的全生物质复合塑料，其力学性能如拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量和冲击强度更优。
优选地，上述全生物质复合塑料，按质量百分数计，制备原料包括：
本发明还提供一种制备以上任意所述的全生物质复合塑料的方法，是将制备原料在60～150℃下搅拌混和均匀，加入双螺杆挤出机中，在130～220℃混炼，造粒。
本发明还提供一种全生物质复合塑料膜袋，是以上所述的方法制备的全生物质复合塑料的粒料在吹塑设备上经过二次加工，即得到全生物质复合塑料膜袋。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用淀粉、纤维素或木质素等可再生原料共混全生物质聚乙烯，使以上可再生原料均匀分散在全生物质聚乙烯基体中，随着可再生原料的生物降解，全生物质材料崩解成碎片，使材料具有一定程度的可降解性，而且可以通过调整起始原料的配比控制最终产品的降解率和降解速度。
2、本发明所使用的增塑剂，使得可再生原料具有热塑性，从而提高了其可加工性能和与聚乙烯树脂的相容性，使得复合材料具有良好的使用性能和加工性能。
3、本发明所使用的添加剂无毒无害，且部分来源于生物质；所使用的填料、可再生原料等可大大降低最终产品的价格，且对产品性能的提升具有积极作用。
4、复合过程不使用溶剂、不产生三废物质，简化了生产流程、减少设备投资，环保节能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
(1)将全生物质聚乙烯、天然高分子物质、增塑剂、热稳定剂和内润滑剂及填料混合均匀，加入到高速混合机中，在60～150℃搅拌5～30min，混合均匀；
(2)在双螺杆挤出机内反应：将步骤(1)得到的物料加入双螺杆挤出机中，在130～220℃混炼，造粒，即得到全生物质复合塑料；
(3)将步骤(2)得到的粒料在吹塑设备上经过二次加工，即得到全生物质复合塑料膜袋。
原料组分见下表：
全生物质复合塑料的性能如下：
由该材料二次加工制得的膜袋性能如下：
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。

Claims (9)

1.一种全生物质复合塑料，其特征在于，按质量百分数计，制备原料包括：
其中，所述添加剂为增塑剂、热稳定剂和内润滑剂中的一种或几种；所述填料为滑石粉、碳酸钙、硅藻土和二氧化硅中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的全生物质复合塑料，其特征在于，所述天然高分子物质为淀粉、纤维素和木质素中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的全生物质复合塑料，其特征在于，所述增塑剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇、甘露醇、山梨醇或聚乙二醇。
4.根据权利要求1所述的全生物质复合塑料，其特征在于，所述热稳定剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁和二月桂酸二丁基锡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的全生物质复合塑料，其特征在于，所述内润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡和液体石蜡中的一种或几种。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的全生物质复合塑料，其特征在于，按质量百分数计，制备原料包括：
7.根据权利要求6所述的全生物质复合塑料，其特征在于，按质量百分数计，制备原料包括：
8.一种制备权利要求1～7任意一项所述的全生物质复合塑料的方法，其特征在于，将制备原料在60～150℃下搅拌混和均匀，加入双螺杆挤出机中，在130～220℃混炼，造粒。
9.一种全生物质复合塑料膜袋，是用权利要求8所述的方法制备的全生物质复合塑料的粒料在吹塑设备上经过二次加工制得的。
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