CN109306105A - 一种高分子生物基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高分子生物基复合材料，含有如下重量份数的组分：植物纤维混合物40～50，无机填料20～35，线型低密度聚乙烯35～45，偶联剂1～1.5，热稳定剂1～1.5，润滑剂1～1.5；其中，所述植物纤维的各组分及其占总量的重量百分比如下：草木纤维85～90％，氧化钙10～15％，草酸2～4％，邻苯二甲酸二辛酯2～4％，硬脂酸盐2～4％。本发明的高分子生物基复合材料具有良好的力学性能，其拉伸强度20～30MPa，断裂伸长率50％～65％。弯曲强度10～19MPa，缺口冲击强度10～15kJ/m2，并且材料的使用性能良好。

Description

一种高分子生物基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子生物基复合材料及其制备方法，具体地说是一种植物纤维为主要原料制备而成的复合材料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
目前市面上具有生物基环保概念的食品包装用容器(包括一次性方便饭 盒、水杯、饼干盒及生鲜食品托盘等)，为了达到各方面的性能要求，绝大 部分都是采用淀粉基塑料添加大量PP做成的。这样的技术做出的产品一方 面成本非常高，另外PP含量太高，环保概念不够突出。还有一点就是市面 上大多数的食品包装用容器或托盘，其蒸发残渣的结果大都超标，长期使用 下可能对人体有害。据某专利公开，有一种用于做饮料或者牙膏瓶盖的食品 级塑料组合物，也可称之为生物基复合材料，它是由30～50％淀粉基材料加 上50～70％的聚丙烯简单混合或是混合造粒而成，然后注塑成瓶盖。因该配 方未加入任何助剂(如偶联剂、相容剂等)，直接和纯聚丙烯共混，注塑成 制品后相容性不好：即淀粉与聚丙烯结合不紧密、相界面明显分层的问题， 因此长时间使用下会出现明显开裂现象，另外淀粉基材料加聚丙烯这种混合 物质本身的耐候性和抗冻性不好，在气温低于-10℃长期使用下也会出现脆 化开裂现象。综上所述，我们认为现阶段急需开发一种用于食品包装行业的新材料，在满足各种加工和使用性能要求的前提下，既能降低成本，又能减 少石化塑料的用量，从而提升产品的环保价值。
为了解决上述问题，本发明提供一种新的食品级材料，该材料是以混合植物纤维为基料，再加入淀粉、无机填料等制成，由于PE延展性、耐低温冲击性 及耐化学腐蚀性突出，故该材料可以做很薄的片材或薄壁制品，并且几乎可 以制作盛装任何固体食品及饮料的容器，也可以冷藏冷冻，还可以在微波炉 里加热，价格却比较低廉。最重要的是该材料卫生指标的各项检测结果全部 合格，对人体无害。
发明内容
本发明提供的高分子生物基复合材料，含有如下重量份数的组分：
植物纤维混合物40～50份
无机填料20～35份
线型低密度聚乙烯35～45份
偶联剂1～1.5份
热稳定剂1～1.5份
润滑剂1～1.5份
其中，所述植物纤维的各组分及其占植物纤维的重量百分比如下：草木纤维85～90％，氧化钙10～15％，草酸2～4％，邻苯二甲酸二辛酯2～4％，硬脂酸盐2～4％
85～90％的草木纤维，如稻草、麦子梗、玉米杆粉中的一种或其任 意混合物，是植物纤维体系中的主体基料。
优选地，所述无机填料为滑石粉、石英粉或硅灰石粉中的混合物。
优选地，所述偶联剂为铝酸酯、钛酸酯或铝钛复合偶联剂中的一种或两种以上任意混合物。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或其混合物。
优选地，所述增白剂为钛白粉、锌钡白或白色母粒。
本发明还提供制备上述高分子生物基复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）材料的预处理加工：植物纤维混合物干燥处理，干燥条件为120-125℃，1.5-2.5小时；（2）按权利要求1配料，原料进行预混合，混合温度低于100℃，原料混合均匀为混合处理料；（3）造粒：将上述混合处理料加入双螺杆挤出造粒机料斗，由螺旋输送进入双螺杆挤出造粒机中进行挤出造粒，温度180-100℃，粒料风冷为餐具用生物高分子复合材料。本发明具有下列有益效果：
1、本发明是由植物纤维和热塑性聚合物制备的复合材料，为白色或白灰色 固体，具有良好的力学性能，其拉伸强度20～30MPa，断裂伸长率50％～65％。弯曲强度10～19MPa，缺口冲击强度10～15kJ/m2，并且材料的使用性能良好其拉伸强度16～23MPa，断裂伸长率45％～75％。
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 更好的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。
以下结合实例对本发明作进一步描述：
实施例1：
1)植物纤维的制备：
植物纤维的各组分重量配比为：植物纤维混合物40份，无机填料20份，线型低密度聚乙烯45份，偶联剂1份，热稳定剂1份，润滑剂1份；其中，所述植物纤维的各组分及其占总量的的重量百分比如下：草木纤维85％，氧化钙15％，草酸4％，邻苯二甲酸二辛酯2％，硬脂酸盐4％。
2）材料的预处理加工：
植物纤维混合物干燥处理，干燥条件为120-125℃，1.5-2.5小时；（2）按权利要求1配料，原料进行预混合，混合温度低于100℃，原料混合均匀为混合处理料；（3）造粒：将上述混合处理料加入双螺杆挤出造粒机料斗，由螺旋输送进入双螺杆挤出造粒机中进行挤出造粒，温度180-100℃，粒料风冷为餐具用生物高分子复合材料。

Claims (7)

1.一种高分子生物基复合材料，其特征在于，含有如下重量份数的组分：植物纤维混合物40～50份，无机填料20～35份，线型低密度聚乙烯35～45份，偶联剂1～1.5份，热稳定剂1～1.5份，润滑剂1～1.5份；其中，所述植物纤维的各组分及其占总量的的重量百分比如下：草木纤维85～90％，氧化钙10～15％，草酸2～4％，邻苯二甲酸二辛酯2～4％，硬脂酸盐2～4％。
2.根据权利要求1所述的高分子生物基复合材料，其特征在于，所述无机填料为滑石粉、石英粉或硅灰石粉中的混合物。
3.根据权利要求1所述的高分子生物基复合材料，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯、钛酸酯或铝钛复合偶联剂中的一种或两种以上任意混合物。
4.根据权利要求1所述的高分子生物基复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或其混合物。
5.根据权利要求1所述的高分子生物基复合材料，其特征在于，所述增白剂为钛白粉、锌钡白或白色母粒。
6.制备权利要求1～5任一项所述高分子生物基复合材料的方法，其特征在于，具体为以下步骤：（1）材料的预处理加工：植物纤维混合物干燥处理，干燥条件为120-125℃，1.5-2.5小时；（2）按权利要求1配料，原料进行预混合，混合温度低于100℃，原料混合均匀为混合处理料；（3）造粒：将上述混合处理料加入双螺杆挤出造粒机料斗，由螺旋输送进入双螺杆挤出造粒机中进行挤出造粒，温度180-100℃，粒料风冷为餐具用生物高分子复合材料。
7.根据权利要求1所述的高分子生物基复合材料的制备方法，其特征在于，所述采用常规塑料的注塑、模压和挤压方式进行成型各种生活用品。
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