CN106832432A - 一种纤维素增强淀粉基塑料及其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纤维素增强淀粉基塑料，按质量百分比计，制备原料包括：聚烯烃20～60％；纤维素或木质素改性淀粉25～70％；添加剂5～10％；挤出助剂0～5％；填料0～15％；其中，添加剂为增塑剂、热稳定剂和内润滑剂中的一种或几种；挤出助剂为机锡硫酸盐、乙撑双硬脂酰胺的一种或几种；填料为滑石粉、碳酸钙二氧化硅中的一种或几种。本发明还提供了该纤维素增强淀粉基塑料的制备方法及使用纤维素增强淀粉基塑料制备的中空挤出板材。本发明采用纤维素或木质素改性淀粉这类可再生原料共混聚烯烃，这种改性了的淀粉可以均匀分散在聚烯烃基体中，相比于采用单一淀粉或纤维素，所得塑料产品在力学性能上有显著提高。

Description

一种纤维素增强淀粉基塑料及其制备方法及应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种纤维素增强淀粉基塑料及其制备方法，以及应用该纤维素增强淀粉基塑料制备的中空挤出板材。
背景技术
随着人们对环境问题的日益关注，生物基塑料作为高分子材料、生命科学和机械工程等多学科交叉的前沿领域，正成为世界各国普遍重视的研究热点。美国能源部(DOE)预计到2020年，来自植物可再生资源的聚合物材料应用将增加到10％，而2050年更有可能达到50％。
生物基塑料指以淀粉、纤维等天然物质为部分原料的塑料，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。
中国专利CN105585759A公开了一种全生物质复合塑料，主要采用淀粉或纤维素等天然高分子物质与全生物质聚乙烯共混，，使材料具有一定程度的可降解性。然而，淀粉或纤维素等天然高分子物质本身在结构和性能上存在一定的缺陷，天然高分子物质与聚烯烃类共混，两者不易均匀分散和互溶，这会直接影响塑料的力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维素增强淀粉基塑料，克服现有生物基塑料力学性能不佳的问题。
本发明的技术方案是提供了一种纤维素增强淀粉基塑料，按质量百分比计，制备原料包括：聚烯烃20～60％；纤维素或木质素改性淀粉25～70％；添加剂5～10％；挤出助剂0～5％；填料0～15％；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；所述挤出助剂为机锡硫酸盐、乙撑双硬脂酰胺的一种或几种；所述填料为滑石粉、碳酸钙二氧化硅中的一种或几种。
进一步的，所述聚烯烃为聚丙烯和聚乙烯的一种或两者的混合物。
进一步的，所述纤维素或木质素改性淀粉为纤维素或木质素经细化处理后，与改性剂和淀粉在捏合机中进行混合反应，再在高速搅拌机中混合而成。
进一步的，所述增塑剂为环氧化酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、丙二醇和丙三醇的一种或几种。
进一步的，所述热稳定剂为亚磷酸酯、硫酸辛基锡酯、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或几种。
进一步的，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。
另外，本发明还提供了一种纤维素增强淀粉基塑料的制备方法，将聚烯烃20～60％，纤维素或木质素改性淀粉25～70％，添加剂5～10％，挤出助剂0～5％和填料0～15％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，即得纤维素增强淀粉基塑料。
本发明还提供了使用上述纤维素增强淀粉基塑料制备的中空挤出板材，是以上所述的制备方法制备的纤维素增强淀粉基塑料在中空挤出设备上经过二次加工制得的。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明采用纤维素或木质素改性淀粉这类可再生原料共混聚烯烃，纤维素或木质素改性淀粉可以均匀分散在聚烯烃基体中，相比于采用单一淀粉或纤维素，所得塑料产品在力学性能上有显著提高。
(2)本发明中聚烯烃可采用聚乙烯和聚丙烯共混，所得塑料产品综合了聚乙烯的柔韧和聚丙烯的刚性，比单一材料的产品性能更优，应用更加广泛。
(3)本发明中原料均为可降解材料，在制备该纤维素增强淀粉基塑料过程中不会产生三废物质，环保节能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
(1)将聚烯烃、纤维素或木质素改性淀粉、增塑剂、热稳定剂和内润滑剂、挤出专用助剂及填料混合均匀，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，即得到纤维素增强淀粉基塑料。
(3)将步骤(2)得到的粒料在中空板挤出设备上经过二次加工，即得到纤维素增强淀粉基塑料中空板。
各实施例原料组分如表1所示。
表1：
纤维素增强淀粉基塑料的性能如表2所示。
表2：
由表2可看出，本发明提供的这种纤维素增强淀粉基塑料的拉伸强度在25MPa以上，断裂伸长率为50％以上，弹性模量在1000MPa以上，冲击强度大于25KJ/m2，相对于中国专利CN105585759A公开的一种全生物质复合塑料而言，其力学性能有显著提高。
另外，由上述纤维素增强淀粉基塑料二次加工制得的中空挤出板材性能如表3所示。
表3：
由上述表3可以看出，本发明提供的采用上述纤维素增强淀粉基塑料制备的中空挤出板材在力学性能(拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量)上亦有显著的提高。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纤维素增强淀粉基塑料，其特征在于：按质量百分比计，制备原料包括：聚烯烃20～60％；纤维素或木质素改性淀粉25～70％；添加剂5～10％；挤出助剂0～5％；填料0～15％；
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；所述挤出助剂为机锡硫酸盐、乙撑双硬脂酰胺的一种或几种；所述填料为滑石粉、碳酸钙二氧化硅中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的纤维素增强淀粉基塑料，其特征在于：所述聚烯烃为聚丙烯和聚乙烯的一种或两者的混合物。
3.如权利要求1所述的纤维素增强淀粉基塑料，其特征在于：所述纤维素或木质素改性淀粉为纤维素或木质素经细化处理后，与改性剂和淀粉在捏合机中进行混合反应，再在高速搅拌机中混合而成。
4.如权利要求1所述的纤维素增强淀粉基塑料，其特征在于：所述增塑剂为环氧化酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、丙二醇和丙三醇的一种或几种。
5.如权利要求1所述的纤维素增强淀粉基塑料，其特征在于：所述热稳定剂为亚磷酸酯、硫酸辛基锡酯、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的纤维素增强淀粉基塑料，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。
7.如权利要求1～6任一项所述的纤维素增强淀粉基塑料的制备方法，其特征在于：将聚烯烃20～60％，纤维素或木质素改性淀粉25～70％，添加剂5～10％，挤出助剂0～5％和填料0～15％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，即得纤维素增强淀粉基塑料。
8.一种使用纤维素增强淀粉基塑料制备的中空挤出板材，其特征在于：采用权利要求7所述的制备方法制备的纤维素增强淀粉基塑料在中空挤出设备上经过二次加工制得的。
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