CN112175330A - 一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜及其制备方法，涉及农业废弃物中秸秆资源化利用的技术领域，解决了现有利用生物降解聚合物制备完全可生物降解材料技术成本较高的问题，达到了由如下重量份的原料制备而成：生物降解聚合物50‑90份、秸秆10‑40份、表面改性剂0.5‑2份、塑化改性剂5‑10份、成膜剂5‑10份、纳米银0.2‑1份。利用秸秆代替部分生物降解聚合物制备可完全生物降解材料的方法，有效降低技术原料成本，达到了节约资源、环保、原料来源广泛、工艺简单、易于实现工业化等效果。

Description

一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业废弃物中秸秆资源化利用的技术领域，特别涉及一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜及其制备方法。
背景技术
随着社会的环保意识越来越强，人们逐渐认识到不可降解塑料薄膜和非完全可降解塑料薄膜对生态环境的不良影响。整个社会对可完全降解塑料薄膜的需求越来越大。生物降解聚合物是制备可完全生物降解塑料薄膜的良好原料，然而由于其较高的成本而限制了其产业化发展。
而我国每年产生的农作物秸秆接近十亿吨，然而约有一半的秸秆无法得到有效的资源化利用，秸秆的主要成分是纤维素和木质素，强度高，韧性好。并且秸秆本身也是可完全生物降解材料。故而，为了解决现有利用生物降解聚合物制备完全可生物降解材料技术成本较高的问题，提供一种利用秸秆制备可完全生物降解塑料薄膜是有益的。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其利用秸秆代替部分生物降解聚合物制备可完全生物降解材料的方法，有效降低技术原料成本，具有节约资源、环保、原料来源广泛、工艺简单、易于实现工业化等优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，包括如下重量份的原料组分：生物降解聚合物60-80份、秸秆10-30份、表面改性剂0.5-2份、塑化改性剂4-10份、成膜剂4-10份、纳米银0.2-1份。
更进一步地，所述秸秆为粉末状，秸秆的颗粒长度为微米级别。
更进一步地，所述秸秆包括干燥的玉米秸秆、小麦秸秆和水稻秸秆等含纤维素和木质素含量高的秸秆的一种或多种。
更进一步地，所述生物降解聚合物为生物降解高分子材料。
更进一步地，所述生物降解聚合物包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯中的一种。
更进一步地，所述表面改性剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。
更进一步地，所述塑化改性剂是甘油、乙二醇、三羟甲基乙烷、甲酰胺、三乙醇胺中的一种。
更进一步地，所述成膜剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种。
本发明的目的是提供一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜的制备方法，其具有有效降低技术原料成本，具有工艺简单、易于实现工业化等优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：将秸秆进行干燥和超微粒粉碎；
S2：将秸秆与表面改性剂进行完全混合搅拌，通过混合对秸秆粉末的表面进行改性；
S3：将步骤S2得到的混料与其他原料组分进行混合，并进行搅拌，达到完全混合状态，得到预混料；
S4：将预混料加入单螺杆挤出机上挤出薄膜；
S5：冷却后即可得到可完全生物降解薄膜。
更进一步地，步骤S4中，吹塑薄膜的挤出温度为170-210℃，螺杆转速为40-80r/min。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)本申请中利用秸秆取代部分生物降解聚合物，不仅仅实现了农业废弃物的资源循环利用，具有一定的环保性，还能有效减少可完全生物降解材料原料的成本，有利于产业化推广；
(2)本申请中制备的复合材料与单独使用生物降解聚合物制备的生物可降解材料相比，具有更好的力学性能，并且不影响其生物可降解性。
(3)本申请中的可完全生物降解材料的制备过程简单，容易实现工业化生产。
(4)本发明通过添加纳米银，该复合材料不仅具有可降解性，还具有抗菌性。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
本发明提供了一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，由如下原料制备而成：生物降解聚合物、秸秆、表面改性剂、塑化改性剂份、成膜剂、纳米银；
其中，生物降解聚合物包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯等生物降解高分子材料中的一种；
秸秆为粉末状，秸秆的颗粒长度为微米级别；秸秆具体包括干燥的玉米秸秆、小麦秸秆和水稻秸秆等含纤维素和木质素含量高的秸秆的一种或多种；
表面改性剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种；
塑化改性剂是甘油、乙二醇、三羟甲基乙烷、甲酰胺、三乙醇胺中的一种；
成膜剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种。
以下通过对比例和几个具体的实施例对上述可完全生物降解塑料薄膜及其制备方法予以说明：
对比例：
本对比例中可完全生物降解塑料薄膜包括以下原料组成及重量份：
Figure BDA0002728275460000041
上述材料的制备方法包括如下步骤：
S1：将以上原料组分在高速混料机中于70℃均匀混合15min，得到预混料；
S2：将预混料加入到单螺杆挤出机上挤出薄膜，吹塑薄膜的挤出温度为170℃，螺杆转速为60r/min；
S3：冷却后即可得到可完全生物降解膜。
实施例1
本实施例中可完全生物降解塑料薄膜包括以下原料组成及重量份：
Figure BDA0002728275460000042
Figure BDA0002728275460000051
上述生物完全可降解材料的制备方法包括如下步骤：
S1：通过超微粉碎技术对干燥的秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆粒径在10微米以下；
S2：将秸秆粉末与硅烷偶联剂在常温下完全混合搅拌15min，用于对秸秆粉末进行表面改性；
S3：将步骤S2中的混料与其他原料组分(生物降解聚合物、塑化改性剂份、成膜剂和纳米银)在高速混料机中、于70℃均匀混合15min，得到预混料；
S4：将预混料加入到单螺杆挤出机上挤出薄膜，吹塑薄膜的挤出温度为170℃，螺杆转速为60r/min；
S5：冷却后即可得到可完全生物降解膜。
实施例2
本实施例中可完全生物降解塑料薄膜包括以下原料组成及重量份：
Figure BDA0002728275460000052
上述生物完全可降解材料的制备方法包括如下步骤：
S1：通过超微粉碎技术对干燥的秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆粒径在10微米以下；
S2：将秸秆粉末与硅烷偶联剂在常温下完全混合搅拌15min，用于对秸秆粉末进行表面改性；
S3：将步骤S2中的混料与其他原料组分(生物降解聚合物、塑化改性剂份、成膜剂和纳米银)在高速混料机中、于70℃均匀混合15min，得到预混料；
S4：将预混料加入到单螺杆挤出机上挤出薄膜，吹塑薄膜的挤出温度为170℃，螺杆转速为60r/min；
S5：冷却后即可得到可完全生物降解膜。
实施例3
本实施例中可完全生物降解塑料薄膜包括以下原料组成及重量份：
Figure BDA0002728275460000061
上述生物完全可降解材料的制备方法包括如下步骤：
S1：通过超微粉碎技术对干燥的秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆粒径在10微米以下；
S2：将秸秆粉末与硅烷偶联剂在常温下完全混合搅拌15min，用于对秸秆粉末进行表面改性；
S3：将步骤S2中的混料与其他原料组分(生物降解聚合物、塑化改性剂份、成膜剂和纳米银)在高速混料机中、于70℃均匀混合15min，得到预混料；
S4：将预混料加入到单螺杆挤出机上挤出薄膜，吹塑薄膜的挤出温度为170℃，螺杆转速为60r/min；
S5：冷却后即可得到可完全生物降解膜。
检测上述对比例与各实施例制备的可完全生物降解薄膜材料的力学性能，性能数据如下表所示：
Figure BDA0002728275460000071
综上，本发明制备的可完全生物降解材料，利用秸秆取代部分生物降解聚合物，具有环保、降低成本等优点；且相比于单独使用生物降解聚合物制备的生物可降解材料，虽然拉伸强度与对比例相比有所降低，但抗冲击强度增加，断裂伸长率的影响不大。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其特征在于：包括如下重量份的原料组分：生物降解聚合物60-80份、秸秆10-30份、表面改性剂0.5-2份、塑化改性剂4-10份、成膜剂4-10份、纳米银0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其特征在于：所述秸秆为粉末状，秸秆的颗粒长度为微米级别。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其特征在于：所述秸秆包括干燥的玉米秸秆、小麦秸秆和水稻秸秆等含纤维素和木质素含量高的秸秆的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其特征在于：所述生物降解聚合物为生物降解高分子材料。
5.根据权利要求4所述的一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其特征在于：所述生物降解聚合物包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其特征在于：所述表面改性剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其特征在于：所述塑化改性剂是甘油、乙二醇、三羟甲基乙烷、甲酰胺、三乙醇胺中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜，其特征在于：所述成膜剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种。
9.一种根据权利要求1所述的利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将秸秆进行干燥和超微粒粉碎；
S2：将秸秆与表面改性剂进行完全混合搅拌，通过混合对秸秆粉末的表面进行改性；
S3：将步骤S2得到的混料与其他原料组分进行混合，并进行搅拌，达到完全混合状态，得到预混料；
S4：将预混料加入单螺杆挤出机上挤出薄膜；
S5：冷却后即可得到可完全生物降解薄膜。
10.一种根据权利要求9所述的利用秸秆制备的可完全生物降解塑料薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S4中，吹塑薄膜的挤出温度为170-210℃，螺杆转速为40-80r/min。
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