CN110862580A - 一种淀粉植物纤维全降解复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淀粉植物纤维全降解复合材料及其制备方法，以淀粉、植物纤维、增塑剂、助剂和抗氧剂为原材料制备而成。本发明采用高长径比的植物纤维作为骨架增强结构，以塑化淀粉为基体，配合多层复合技术制备出高强度淀粉纤维全降解复合材料，拉伸强度和抗冲击强度等工作性能相比传统共混型复合材料更高，应用范围广。

Description

一种淀粉植物纤维全降解复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及降解材料技术领域，更具体地，涉及一种淀粉植物纤维全降解复合材料及其制备方法。

背景技术

淀粉是一种来自于自然植物的可再生可循环的绿色材料，其不仅可以作为粮食用供人类使用，也被广泛应用于化工与新材料领域用于制备各类复合材料。因其优异的可生物降解性能，淀粉通常作为填充来制备热塑性高生物碳含量生物基复合材料，广泛应用于一次性用品，在当前石化资源日益短缺，白色污染日益严重的大环境下越来越受到人们的重视。

植物纤维是另一种广泛存在于自然界且为可再生生物质资源，与淀粉相比，其具有更大的长径比与更高的比强度，是制备生物基复合材料的非常重要的原材料。具有较高长径比与比强度的植物纤维在复合材料中可以构造出三维结构，形成支撑骨架，连接连续相基体，形成结构增强材料。但是直接将植物纤维与淀粉进行复合制备的复合材料存在密度大，应用范围受限的问题，材料的拉伸强度和冲击强度有限。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种淀粉植物纤维全降解复合材料，以植物纤维作为骨架增强结构，以塑化淀粉为基体，提高了复合材料的工作性能。

本发明的另一目的在于提供上述淀粉植物纤维全降解复合材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种淀粉植物纤维全降解复合材料，由以下质量分数的原材料组成：淀粉：30~60%、植物纤维：20~50%、增塑剂：3~15%、助剂：1~5%，抗氧剂：0.2~1%。

进一步地，所述淀粉为玉米淀粉或木薯淀粉。

进一步地，所述淀粉的含水率为5~15%。

进一步地，所述植物纤维为剑麻纤维、苎麻纤维、亚麻纤维或大麻纤维。

进一步地，所述植物纤维的长径比不小于10。

进一步地，所述增塑剂为甘油和聚乙二醇。

进一步地，所述聚乙二醇的分子量为400~800。

进一步地，所述助剂包括乙撑双硬脂酸酰胺、硫酸钡的一种或两种。

进一步地，所述抗氧剂为1010或168的一种或两种。

一种上述淀粉植物纤维全降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将淀粉、塑化剂、抗氧剂和助剂放入高混机中混合塑化，搅拌至温度60~100℃，并维持5~10分钟备用，将混合塑化充分的淀粉团通过多辊压延装置压制成片，然后将植物纤维按纵横交错的方式平铺在淀粉片上，将淀粉片圈呈圆柱形复合材料棒，将复合材料棒模压成型，得淀粉植物纤维全降解复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明采用高长径比的植物纤维作为骨架增强结构，以塑化淀粉为基体，配合多层复合技术制备出高强度淀粉纤维全降解复合材料，拉伸强度和抗冲击强度等工作性能相比传统共混型复合材料更高，应用范围广。

本发明将淀粉与植物纤维进行混合，借助植物纤维构成的三维结构与塑化淀粉形成的连续粘接相制备出具有三维有序的复合材料可有实现高强度全降解复合材料，改变传统依靠单纯共混实现的单取向或杂乱取向的材料结构，扩展复合材料的应用范围。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1

本实施例提供一种淀粉植物纤维全降解复合材料的制备方法，所用原材料质量分数为：玉米淀粉：53%、长径比为20的亚麻纤维：33%、甘油：8%、分子量为600的聚乙二醇:4%、乙撑双硬脂酸酰胺:1.5%、抗氧剂1010: 0.25%、抗氧剂168: 0.25%；具体步骤如下：将淀粉、塑化剂、抗氧剂和助剂放入高混机中混合塑化，搅拌至温度60~100℃，并维持10分钟备用，将混合塑化充分的淀粉团通过多辊压延装置压制成2mm厚的淀粉片，然后将植物纤维按纵横交错的方式平铺在淀粉片上，将淀粉片圈呈圆柱形复合材料棒，将复合材料棒置于模压成型设备中压制成型，得淀粉植物纤维全降解复合材料。

本实施例制备的淀粉植物纤维全降解复合材料的拉伸强度为29MPa，断裂伸长率为128%，冲击强度8kJ/m²。

实施例2

本实施例提供一种淀粉植物纤维全降解复合材料的制备方法，所用原材料质量分数为：玉米淀粉:40%、长径比为12的大麻纤维:50%、甘油:4%、分子量为400的聚乙二醇:2%、硫酸钡:3%、抗氧剂1010 :0.5%、抗氧剂168: 0.5 %；具体步骤如下：将淀粉、塑化剂、抗氧剂和助剂放入高混机中混合塑化，搅拌至温度60~100℃，并维持6分钟备用，将混合塑化充分的淀粉团通过多辊压延装置压制成1mm厚的淀粉片，然后将植物纤维按纵横交错的方式平铺在淀粉片上，将淀粉片圈呈圆柱形复合材料棒，将复合材料棒置于模压成型设备中压制成型，得淀粉植物纤维全降解复合材料。

本实施例制备的淀粉植物纤维全降解复合材料的拉伸强度为27MPa，断裂伸长率为87%，冲击强度7.2kJ/m²。

实施例3

本实施例参照实施例1，提供一种淀粉植物纤维全降解复合材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，所用原材料的质量分数如下：木薯淀粉:60%、长径比为16的剑麻纤维:25%、甘油:6%、分子量为800的聚乙二醇:4%、乙撑双硬脂酸酰胺：2%、硫酸钡:2%、抗氧剂1010:0.5%、抗氧剂168: 0.5 %。

本实施例制备的淀粉植物纤维全降解复合材料的拉伸强度为22MPa，断裂伸长率为102%，冲击强度7.4kJ/m²。

实施例4

本实施例参照实施例1，提供一种淀粉植物纤维全降解复合材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，所用原材料的质量分数如下：木薯淀粉:60%、长径比为20的苎麻纤维:30%、甘油:2%、分子量为800的聚乙二醇:2%、乙撑双硬脂酸酰胺：1%、硫酸钡:4%、抗氧剂1010 :1%。

本实施例制备的淀粉植物纤维全降解复合材料的拉伸强度为25MPa，断裂伸长率为107%，冲击强度7.0kJ/m²。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，由以下质量分数的原材料组成：淀粉：30~60%、植物纤维：20~50%、增塑剂：3~15%、助剂：1~5%，抗氧剂：0.2~1%。

2.根据权利要求1所述的淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉或木薯淀粉。

3.根据权利要求1所述的淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，所述淀粉的含水率为5~15%。

4.根据权利要求1所述的淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，所述植物纤维为剑麻纤维、苎麻纤维、亚麻纤维或大麻纤维。

5.根据权利要求4所述的淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，所述植物纤维的长径比不小于10。

6.根据权利要求1所述的淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，所述增塑剂为甘油和聚乙二醇。

7.根据权利要求6所述的淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为400~800。

8.根据权利要求1所述的淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，所述助剂包括乙撑双硬脂酸酰胺、硫酸钡的一种或两种。

9.根据权利要求1所述的淀粉植物纤维全降解复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为1010或168的一种或两种。

10.一种权利要求1~9任一项所述的淀粉植物纤维全降解复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将淀粉、塑化剂、抗氧剂和助剂放入高混机中混合塑化，搅拌至温度60~100℃，并维持5~10分钟备用，将混合塑化充分的淀粉团通过多辊压延装置压制成片，然后将植物纤维按纵横交错的方式平铺在淀粉片上，将淀粉片圈呈圆柱形复合材料棒，将复合材料棒模压成型，得淀粉植物纤维全降解复合材料。