CN110194863A - 可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，按质量份计包括：改性植物纤维粉5‑85份，热塑性树脂5‑85份，润滑剂0.1‑1份，颜料0.1‑4份，其它助剂0.2‑1份；本发明的环保复合材料，易于降解，采用植物纤维与热塑性树脂复合而成，取材方便。

Description

可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料
技术领域
本发明涉及一种可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料。
背景技术
现有技术中，片材、板材、异型材、膜、承重卡板等产品主要材料为纯塑料或木质材料制成。采用纯塑料对环境污染大，而使用木材因大量的砍伐对自然环境造成严重的破坏，造成水土流失严重，而且随着人们生活水平的提升，对自然资源的需求越来越多，加剧了各类资源的紧缺，成本也不断的攀升。而我国是一个农业大国，每年产生大量的秸杆废弃物，如稻杆、麦杆、玉米杆、谷壳等等，如能有效充分利用，将对生态环境起到很好的保护作用；同时，对自然资源过度开发也将起到一定的缓冲作用。
发明内容
本发明提供一种挤出或吸塑用可降解植物纤维环保复合材料及其制备方法，通过植物纤维粉进行改性后，添加合适的助剂，使得植物纤维粉分散更加均匀，加强其与高分子树脂的粘结力，因此材料的整体性能得到提升,工艺简单，易于降解，采用植物纤维与热塑性树脂复合而成，取材方便。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种采用挤出或吸塑热成型加工且可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述采用挤出或吸塑热成型加工且可降解植物纤维环保复合材料，按质量份计包括：改性植物纤维粉5-85份，热塑性树脂5-85份，润滑剂0.1-1份，颜料0.1-4份，其它助剂0.2-1份；所述改性植物纤维粉为通过醋酐改性后的植物纤维粉。
进一步地，所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料还包括：相容剂1-2份。
进一步地，所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料还包括：偶联剂0.3-1.5份。
进一步地，所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料还包括：热稳定剂0.1-1.5份。
进一步地，所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：填充剂1-3份
进一步地，所述植物纤维粉为一种或几种草本植物或木本植物的枝、杆或者叶经过粉碎成80-500目的粉末，所述植物纤维粉的植物纤维原材料包括稻草、谷壳、小麦或玉米、甘蔗的枝杆叶以及其它可用农作物废弃物。
进一步地，所述热塑性树脂为乙烯醋酸共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃类一种或两种含以上的混合物。
进一步地，所述的相容剂为马来酸酐接枝醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或两种含以上混合物。
进一步地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯或铝酸酯联剂中的一种或两种含以上的混合物。
进一步地，所述的润滑剂为硬酯酸、硬酯酸锌、芥酸酰胺、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或两种含以上的混合物。
进一步地，所述的热稳定剂主要包括钙锌复合稳定剂、环氧大豆油中的一种或两种含以上混合物。
进一步地，所述的填充剂包括碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、高岭土中的一种或两种含以上混合物。
进一步地，所述其它助剂包括：木棉纤维、醋酐、降解促进剂(包括金属硬酯酸、乙烯-含酮单体共聚物、乙烯一氧化碳共聚物)一种或两种含以上混合物。
一种可采用挤出或吸塑等热成型加工且可降解植物纤维环保复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将植物纤维原材料采用磨粉机粉碎后经振动筛选取粒径为80-500目之间其中适用目数的纤维粉，将纤维素粉在在120℃条件下，4公斤大气压下，在醋酐中进行搅拌保温2小时后，冷却过滤，不洗涤，直接干燥；
(2)然后与配方中其他组分采用立式搅拌机进行混合，初始以20-30rpm/min高速度搅拌5-10min,再以5-10rpm/min低速搅拌3-5min；
(3)将步骤2的混合料，经双螺杆混炼挤出造粒，所述双螺杆挤出造粒机温度设定为120℃-170℃之间；所述双螺杆挤出机设有第一区至第十区以及机头区，第一区至第十区以及机头区的温度分别为：第一区至第三区设125℃-155℃、第四区至第七区设145℃-170℃、第八区160℃以及机头区130℃-170℃。
上述的植物纤维环保复合材料可采用挤出或吸塑等热成型加工方式再制成片材、板材、异型材、膜、承重卡板等或其它下游制品。
本发明的有益效果在于：本发明制备的植物纤维环保复合材料，采用的原材料天然环保，同时通过对植物纤维粉进行粉碎后，并进行改性，使其具有高分散性，提高材料的整体力学性能，同时进一步提高降解性。同时本发明与现有技术相比，还加入木棉纤维、醋酐、降解促进剂作为其他助剂，醋酐具有脱水性进一步去除原料中微量水分，避免其影响材料力学性能，同时可以进一步调节整个体系的pH值，提高降解促进剂的降解效率，提高在土壤中的分解性能，同时还可以提高植物纤维粉的进一步充分改性；木棉纤维具有一定的水溶性，同时其对天然植物纤维粉和高分子树脂均具有一定的亲和性，还提高降解促进剂分散效果，其纤维状结构分散在体系中，能够提高力学性能，并且在土壤中在水分的长时间作用发生局部溶解，进一步促进降解效率。
本发明通过特定比例的植物纤维素粉和热塑性树脂，添加特定的添加剂，制备的复合材料可以通过挤出或吸塑等热成型加工。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
一种可采用挤出或吸塑等热成型加工且可降解植物纤维环保复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将谷壳采用磨粉机粉碎后经振动筛选取粒径为200目的纤维粉，将纤维素粉在在120℃条件下，4公斤大气压下，在醋酐中进行搅拌保温2小时后，冷却过滤，不洗涤，直接干燥。
(2)然后按质量份，改性植物纤维粉40份，热塑性树脂60份，相容剂1.5份，偶联剂0.9份，润滑剂0.5份，热稳定剂1份，填充剂2份，颜料2份，其它助剂1份，采用立式搅拌机进行混合，初始以25rpm/min高速度搅拌7.5min,再以7.5rpm/min低速搅拌3-5min；所述热塑性树脂为乙烯醋酸共聚物。所述的相容剂为马来酸酐接枝醋酸乙烯共聚物。所述的偶联剂为硅烷偶联剂。所述的润滑剂为硬酯酸。所述的热稳定剂为环氧大豆油。所述的填充剂为碳酸钙。所述其它助剂为金属硬酯酸。
(3)将步骤2的混合料，经双螺杆混炼挤出造粒，所述双螺杆挤出造粒机温度设定为150℃之间；所述双螺杆挤出机设有第一区至第十区以及机头区，第一区至第十区以及机头区的温度分别为：第一区至第三区设140℃、第四区至第七区设155℃、第八区160℃以及机头区150℃。
实施例2
与实施例1相同，除了按质量份，改性植物纤维粉50份，热塑性树脂50份，相容剂1.5份，偶联剂0.9份，润滑剂0.5份，热稳定剂1份，填充剂2份，颜料2份，其它助剂1份。所述其它助剂为金属硬酯酸、乙烯-含酮单体共聚物(1:1)混合物。
实施例3
与实施例1相同，除了按质量份，改性植物纤维粉60份，热塑性树脂40份，相容剂1.5份，偶联剂0.9份，润滑剂0.5份，热稳定剂1份，填充剂2份，颜料2份，其它助剂1份。所述其它助剂为金属硬酯酸、乙烯一氧化碳共聚物(1:1)混合物。
对比例1
与实施例1相同，除了植物纤维粉不进行醋酐改性。
对比例2
与实施例1相同，除了不加入其他助剂。
对比例3
与实施例1相同，除了其他助剂中不包含木棉纤维。
对比例4
与实施例1相同，除了其他助剂中不包含醋酐。
对比例5
与实施例1相同，除了其他助剂中不包含乙烯-含酮单体。
将实施例和对比例的环保复合材料制成1mm厚的片材，所得样品按照浸渍在磷酸缓冲生理盐水(PBS)中并在37℃下静置21天后测定回收的片材的重均分子量的下降率，按照DIN53455-6-5的方法测试抗张强度，测试断裂伸长率：
表1
上述实施例只为说明本体系的组成与工艺特点，其目的在于让熟悉此技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡借鉴本体系或者等效替代方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，按质量份计包括：改性植物纤维粉5-85份，热塑性树脂5-85份，润滑剂0.1-1份，颜料0.1-4份，其它助剂0.2-1份；所述改性植物纤维粉为通过醋酐改性后的植物纤维粉。
2.根据权利要求1所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料还包括：相容剂1-2份。
3.根据权利要求1所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料还包括：偶联剂0.3-1.5份。
4.根据权利要求1所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料还包括：热稳定剂0.1-1.5份。
5.根据权利要求1所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料还包括填充剂1-3份。
6.根据权利要求1所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述植物纤维粉为一种或几种草本植物或木本植物的枝、杆或者叶经过粉碎成80-500目的粉末。
7.根据权利要求1所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述热塑性树脂为乙烯醋酸共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃类一种或两种含以上的混合物。
8.根据权利要求2所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或两种含以上混合物。
9.根据权利要求3所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯或铝酸酯联剂中的一种或两种含以上的混合物。
10.根据权利要求1所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬酯酸、硬酯酸锌、芥酸酰胺、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或两种含以上的混合物。
11.根据权利要求4所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述热稳定剂包括钙锌复合稳定剂、环氧大豆油中的一种或两种含以上混合物；所述填充剂包括碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、高岭土中的一种或两种含以上混合物。
12.根据权利要求1所述的可采用挤出或吸塑等热成型加工且可降解植物纤维环保复合材料，其特征在于：所述其它助剂包括：木棉纤维、醋酐、降解促进剂，所述降解促进剂包括金属硬酯酸、乙烯-含酮单体共聚物、乙烯一氧化碳共聚物一种或两种含以上混合物。
13.一种可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将植物纤维原材料采用磨粉机粉碎后经振动筛选取粒径为80-500目之间其中适用目数的纤维素粉，将纤维素粉在在120℃条件下，4公斤大气压下，在醋酐中进行搅拌保温2小时后，冷却过滤，不洗涤，直接干燥；
(2)然后与配方中其他组分采用立式搅拌机进行混合，初始以20-30rpm/min高速度搅拌5-10min,再以5-10rpm/min低速搅拌3-5min；
(3)将步骤2的混合料，经双螺杆混炼挤出造粒，所述双螺杆挤出造粒机温度设定为120℃-170℃之间；所述双螺杆挤出机设有第一区至第十区以及机头区，第一区至第十区以及机头区的温度分别为：第一区至第三区设125℃-155℃、第四区至第七区设145℃-170℃、第八区160℃以及机头区130℃-170℃。
14.根据权利要求1-12任一项所述的可采用挤出或吸塑热成型的可降解植物纤维环保复合材料采用挤出或吸塑热成型加工方式制成片材、板材、异型材、膜、承重卡板或其它下游产品。
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