CN108485219B - 一种生物基木塑复合新材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新材料制备领域，具体关于一种生物基木塑复合新材料的制备方法；其技术方案为：将80‑100份的改性聚羟基脂肪酸酯，20‑35份的表面改性木粉，2.5‑4.5份的钛白粉，0.5‑1.0份的润滑剂，0.2‑0.6份的增塑剂，0.5‑1.0份的偶联剂、0.5‑1.0份的抗氧剂硫代二丙酸双十八碳醇酯，0.3‑0.7份的紫外线吸收剂、0.1‑0.5份的双（3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基）硫醚混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，即可；本方案制备的生物基木塑复合新材料不但可以完全生物降解，而且采用了廉价的天然树木木粉，降低生产的成本；采用化学改性聚羟基脂肪酸酯和表面改性木粉，有利于两种材料的相互融合，使材料具有较好的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体关于一种生物基木塑复合新材料的制备方法。背景技术
塑料制品被我们废弃之后，仅有极少部分被人们妥善回收，其余的会在自然界存在成百上千年，它们随风飞舞、随波逐流、污染水土、毒害生物。生物基材料能够被微生物(如细菌、真菌和藻类)完全分解变成低分子化合物的材料。如今环保理念深入人心，也引起了国内外企业开发生物基材料的热情。
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聚羟基脂肪酸酯是一类由微生物发酵生产出的可降解生物基塑料，目前，该种生物基塑料还主要应用于医药生物等高端领域，其高额的生产成本是阻止其取代通用塑料实现大规模工业化应用的主要阻力之一。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种生物基木塑复合新材料的制备方法。
一种生物基木塑复合新材料的制备方法，制备技术方案如下：
按照质量份数，将80-100份的改性聚羟基脂肪酸酯，20-35份的表面改性木粉，2.5-4.5份的钛白粉，0.5-1.0份的润滑剂硬脂酸镁，0.2-0.6份的聚四氟乙烯乙酰氧丙基甜菜碱，0.5-1.0份的偶联剂异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、0.05-0.10份的水合乙酰丙酮钐，1-5份的N,N-二(3-三乙氧基硅丙基)脲、 4-9份的聚氨丙基双胍硬脂酸盐，0.5-1.0份的抗氧剂硫代二丙酸双十八碳醇酯，0.3-0.7份的紫外线吸收剂二苯甲酮、0.1-0.5份的双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，即可得到一种生物基木塑复合新材料。
所述的表面改性木粉按照以下方案制备：
按照质量份数，将3-8份的硅烷偶联剂溶解于250-300份的乙醇中，然后加入80-100份的木粉，搅拌均匀，使所有木粉全部浸润，浸泡5-10h后过滤出溶液，先在80-100℃下鼓风干燥5-10h，后在真空干燥箱中干燥 120-180min即可。
所述的改性聚羟基脂肪酸酯按照以下技术方案制备：
按照质量份数，将1.0-1.5份的马来酸酐和0.1-0.5份的引发剂偶氮二异丁腈溶解于25-30份的二甲苯和5-10份的苯乙烯中，再将80-90份的聚（3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯）加入到反应釜中，与溶液混合均匀，密封，然后控制反应釜夹套温度为85-95℃，反应60-120min后，静置溶胀12-16h；溶胀完全后，将溶胀物置于微波炉内，在功率为350-400W下处理10-30min，中途每2-5rnin—次取出搅拌均匀，完成反应后，过滤出溶液，将材料加入到200-250份的氯仿中，搅拌30-60min直至材料溶解，再将溶液倒入400-500份的无水乙醇中沉淀，过滤，洗涤后在50-70℃下真空干燥2h，即可得到一种改性聚羟基脂肪酸酯。
所述的木粉为100-200目的天然树木木粉。
所述的双螺杆挤出机加工参数为：转速150-175r/min，四区温度分别为l10-120℃、120-130℃，120-130℃，115-120℃。
本发明方法公开的一种生物基木塑复合新材料的制备方法，本方案制备的生物基木塑复合新材料不但可以完全生物降解，而且采用了廉价的天然树木木粉，降低生产的成本；采用化学改性聚羟基脂肪酸酯和表面改性木粉，有利于两种材料的相互融合，使材料具有较好的机械性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
实施例1
一种生物基木塑复合新材料的制备方法，制备技术方案如下：
按照质量份数，将90份的改性聚羟基脂肪酸酯，28份的表面改性木粉，3.5份的钛白粉，0.8份的润滑剂硬脂酸镁，0.4份的聚四氟乙烯乙酰氧丙基甜菜碱，0.8份的偶联剂异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、0.08份的水合乙酰丙酮钐，2份的N,N-二(3-三乙氧基硅丙基)脲、 6份的聚氨丙基双胍硬脂酸盐，0.8份的抗氧剂硫代二丙酸双十八碳醇酯，0.6份的紫外线吸收剂二苯甲酮、0.3份的双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，即可得到一种生物基木塑复合新材料。
所述的表面改性木粉按照以下方案制备：
按照质量份数，将5份的硅烷偶联剂溶解于280份的乙醇中，然后加入90份的木粉，搅拌均匀，使所有木粉全部浸润，浸泡7h后过滤出溶液，先在90℃下鼓风干燥8h，后在真空干燥箱中干燥 150min即可。
所述的改性聚羟基脂肪酸酯按照以下技术方案制备：
按照质量份数，将1.3份的马来酸酐和0.3份的引发剂偶氮二异丁腈溶解于28份的二甲苯和8份的苯乙烯中，再将80-90份的聚（3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯）加入到反应釜中，与溶液混合均匀，密封，然后控制反应釜夹套温度为90℃，反应80min后，静置溶胀14h；溶胀完全后，将溶胀物置于微波炉内，在功率为380W下处理20min，中途每4rnin—次取出搅拌均匀，完成反应后，过滤出溶液，将材料加入到230份的氯仿中，搅拌40min直至材料溶解，再将溶液倒入400-500份的无水乙醇中沉淀，过滤，洗涤后在60℃下真空干燥2h，即可得到一种改性聚羟基脂肪酸酯。
所述的木粉为100目的天然树木木粉。
所述的双螺杆挤出机加工参数为：转速165r/min，四区温度分别为l15℃、125℃，125℃，15℃。
样品编号为CZ-1.
实施例2
一种生物基木塑复合新材料的制备方法，制备技术方案如下：
按照质量份数，将80份的改性聚羟基脂肪酸酯，20份的表面改性木粉，2.5份的钛白粉，0.5份的润滑剂硬脂酸镁，0.2份的聚四氟乙烯乙酰氧丙基甜菜碱，0.5份的偶联剂异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、0.05份的水合乙酰丙酮钐，1份的N,N-二(3-三乙氧基硅丙基)脲、 4份的聚氨丙基双胍硬脂酸盐，0.5份的抗氧剂硫代二丙酸双十八碳醇酯，0.3份的紫外线吸收剂二苯甲酮、0.1份的双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，即可得到一种生物基木塑复合新材料。
所述的表面改性木粉按照以下方案制备：
按照质量份数，将3份的硅烷偶联剂溶解于250份的乙醇中，然后加入80份的木粉，搅拌均匀，使所有木粉全部浸润，浸泡5h后过滤出溶液，先在80℃下鼓风干燥5h，后在真空干燥箱中干燥 120min即可。
所述的改性聚羟基脂肪酸酯按照以下技术方案制备：
按照质量份数，将1.0份的马来酸酐和0.1份的引发剂偶氮二异丁腈溶解于25份的二甲苯和5份的苯乙烯中，再将80份的聚（3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯）加入到反应釜中，与溶液混合均匀，密封，然后控制反应釜夹套温度为85℃，反应60min后，静置溶胀12h；溶胀完全后，将溶胀物置于微波炉内，在功率为350W下处理10min，中途每2-5rnin—次取出搅拌均匀，完成反应后，过滤出溶液，将材料加入到200份的氯仿中，搅拌30-60min直至材料溶解，再将溶液倒入400份的无水乙醇中沉淀，过滤，洗涤后在50℃下真空干燥2h，即可得到一种改性聚羟基脂肪酸酯。
所述的木粉为100目的天然树木木粉。
所述的双螺杆挤出机加工参数为：转速150r/min，四区温度分别为l10℃、120℃，120℃，115℃。
样品编号CZ-2。
实施例3
一种生物基木塑复合新材料的制备方法，制备技术方案如下：
按照质量份数，将100份的改性聚羟基脂肪酸酯，35份的表面改性木粉，4.5份的钛白粉，1.0份的润滑剂硬脂酸镁，0.6份的聚四氟乙烯乙酰氧丙基甜菜碱，1.0份的偶联剂异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、0.10份的水合乙酰丙酮钐，5份的N,N-二(3-三乙氧基硅丙基)脲、 9份的聚氨丙基双胍硬脂酸盐，1.0份的抗氧剂硫代二丙酸双十八碳醇酯，0.7份的紫外线吸收剂二苯甲酮、0.5份的双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，即可得到一种生物基木塑复合新材料。
所述的表面改性木粉按照以下方案制备：
按照质量份数，将8份的硅烷偶联剂溶解于300份的乙醇中，然后加入100份的木粉，搅拌均匀，使所有木粉全部浸润，浸泡10h后过滤出溶液，先在100℃下鼓风干燥10h，后在真空干燥箱中干燥 180min即可。
所述的改性聚羟基脂肪酸酯按照以下技术方案制备：
按照质量份数，将1.5份的马来酸酐和0.5份的引发剂偶氮二异丁腈溶解于30份的二甲苯和10份的苯乙烯中，再将90份的聚（3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯）加入到反应釜中，与溶液混合均匀，密封，然后控制反应釜夹套温度为95℃，反应120min后，静置溶胀16h；溶胀完全后，将溶胀物置于微波炉内，在功率为400W下处理30min，中途每5rnin—次取出搅拌均匀，完成反应后，过滤出溶液，将材料加入到250份的氯仿中，搅拌60min直至材料溶解，再将溶液倒入500份的无水乙醇中沉淀，过滤，洗涤后在70℃下真空干燥2h，即可得到一种改性聚羟基脂肪酸酯。
所述的木粉为200目的天然树木木粉。
所述的双螺杆挤出机加工参数为：转速175r/min，四区温度分别为120℃、130℃，130℃， 120℃。
样品编号CZ-3。
对比例1
不加钛白粉，其它同实施例1，所得到的样品编号CZ-4。
对比例2
不加表面改性木粉，其它同实施例1，所得到的样品编号CZ-5。
对比例3
不对聚羟基脂肪酸酯进行改性，其它同实施例1，样品编号CZ-6。
对比例4
不加聚四氟乙烯乙酰氧丙基甜菜碱，其它同实施例1，所得到的样品编号CZ-7。
对比例5
不加水合乙酰丙酮钐，其它同实施例1，所得到的样品编号CZ-8。
对比例6
不加聚氨丙基双胍硬脂酸盐，其它同实施例1，样品编号CZ-9。
表：不同工艺做出的试验样品的性能比较。
Claims (4)
1.一种生物基木塑复合材料的制备方法，其特征在于制备方法如下：
按照质量份数，将80-100份的改性聚羟基脂肪酸酯，20-35份的表面改性木粉，2.5-4.5份的钛白粉，0.5-1.0份的润滑剂硬脂酸镁，0.2-0.6份的聚四氟乙烯乙酰氧丙基甜菜碱，0.5-1.0份的偶联剂异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、0.05-0.10份的水合乙酰丙酮钐，1-5份的N,N-二(3-三乙氧基硅丙基)脲、 4-9份的聚氨丙基双胍硬脂酸盐，0.5-1.0份的抗氧剂硫代二丙酸双十八碳醇酯、0.3-0.7份的紫外线吸收剂二苯甲酮、0.1-0.5份的双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，即可得到一种生物基木塑复合材料;
所述的改性聚羟基脂肪酸酯按照以下方法制备：
按照质量份数，将1.0-1.5份的马来酸酐和0.1-0.5份的引发剂偶氮二异丁腈溶解于25-30份的二甲苯和5-10份的苯乙烯中，再将80-90份的聚（3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯）加入到反应釜中，与溶液混合均匀，密封，然后控制反应釜夹套温度为85-95℃，反应60-120min后，静置溶胀12-16h；溶胀完全后，将溶胀物置于微波炉内，在功率为350-400W下处理10-30min，中途每2-5min—次取出搅拌均匀，完成反应后，过滤出溶液，将材料加入到200-250份的氯仿中，搅拌30-60min直至材料溶解，再将溶液倒入400-500份的无水乙醇中沉淀，过滤，洗涤后在50-70℃下真空干燥2h，即可得到一种改性聚羟基脂肪酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种生物基木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述的表面改性木粉按照以下方法制备：按照质量份数，将3-8份的硅烷偶联剂溶解于250-300份的乙醇中，然后加入80-100份的木粉，搅拌均匀，使所有木粉全部浸润，浸泡5-10h后过滤出溶液，先在80-100℃下鼓风干燥5-10h，后在真空干燥箱中干燥 120-180min即可。
3.根据权利要求1所述的一种生物基木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述的木粉为100-200目的天然树木木粉。
4.根据权利要求1所述的一种生物基木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机加工参数为：转速150-175r/min，四区温度分别为l10-120℃、120-130℃，120-130℃，115-120℃。
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