CN113788991A - 一种可生物降解的高性能改性粒子材料以及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可生物降解的高性能改性粒子材料及其制备方法，由聚乳酸PLA、天然有机植物纤维材料、氧化改性高直链淀粉、复合增塑剂、组合改性剂、功能助剂、改良剂、改性纳米碳纤维、无机填料；通过双阶串联螺杆造粒机组在55～185℃熔融反应挤出，经过混合→反应→挤出→冷却→裁切→烘干→杀菌→包装得到该粒子材料。通过釆用挤塑、吸塑或注塑机组等通用设备生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳。所采用的原料来源丰富，原料成本低廉，工艺简单、生产成本低，制备的粒子材料具有高强度以及良好的抗菌性能、抗老化性能和疏水性能，能够满足可生物降解各式硬质村材料产品需求。
Description
技术领域
本发明属于制备生物降解材料技术领域，具体涉及一种可生物降解的具有陶瓷质感的高性能改性材料粒子及其制备方法。
背景技术
根据联合国环境署《一次性塑料和微塑料的法律限制：国家法律和法规的全球审查》、《一次性塑料：可持续发展路线图》及中国政府相关部门、欧盟、国际机构等网站公告显示：
全球192个国家，截至2018年7月，其中127个国家(约66% )颁布了某种形式的国家法律法规限制一次性塑料和塑料袋（65个国家没有关于一次性塑料和微塑料的限制），这些法律、法规包括禁令、征税以及废物管理措施以加强处置、鼓励再利用和再循环，并推广塑料产品的替代品；
积极防范和阻止一次性塑料制品的泛滥已经成为中国和世界上大部分国家的共识。可降解塑料制造业敏锐地捕捉到了这一政策动向。据华安证券统计，有36家公司在建或拟建可降解塑料项目，新增产能合计440.5万吨。食品和饮料行业中的许多大公司都承诺在过去一年中取消塑料餐具的使用，因为它们要适应消费者的期望和立法的改变；
目前，全世界处理塑料垃圾的主要方法，是以掩埋或焚烧的方式处理！
无论是焚烧，还是填埋处理方式，都会排放大量温室气体，加剧气候变化。不容忽视的是，近五年生物可降解塑料原材料的生产正在向发展中国家转移，特别是泰国、中国和巴西；
而国家发改委和生态环境部联合发布的《关于进一步加强塑料污染治理的意见》提出，以可循环、易回收、可降解为导向，研发推广性能达标、绿色环保、经济适用的塑料制品及替代产品，培育有利于规范回收和循环利用、减少塑料污染的新业态新模式。
综上所述，目前市面上出现的一些环保材料几乎都是顾此失彼，不能同时满足安全、卫生、方便、环保、低成本等缺点。因为性能差、械强度不足、耐水性差、抗菌性差、易破裂、较难长期包装保存使用，造价高、体验差、操作污染严重或原料成本过高等。或者其他别的原因，制约了其进一步大规模工业化生产和推广使用。
中国专利CN107936462A公开了一种可降解手机荧光塑料外壳材料，按重量份计，包括有糠醛树脂100-150份、玉米淀粉40-60份、聚羟基脂肪酸酯30-60份、弹性体15-25份、贝壳粉3-10份、鸡蛋壳粉1-6份、阻燃剂8-15份、增塑剂5-12份、稳定剂6-14份、抗氧化剂3-8份、植物染料2-8份、荧光粉4-12份。该材料虽然可降解，但是其强度不高，且不具备疏水、抗菌等性能。
中国专利CN108102317A公开了一种可降解的塑料震源药柱外壳，包括按重量份计的如下组分：可降解塑料90-110份、膨润土5-50份、增塑剂0-5份、增容剂0-5份、着色剂0-1份。本发明公开了一种可降解的塑料震源药柱外壳。该材料虽然具备可降解性能，且由于加入膨润土可以提高其机械强度，但是仅仅通过加入膨润土，力学性能改进有效，不能满足各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳材料的力学性能要求。
中国专利CN106519600A公开了一种高性能电容器用塑料外壳，由以下成分制成，聚对苯二甲酸丁二醇酯、ABS塑料、填充剂、色母、癸二酸二丁酯、聚酰胺、润滑剂、助剂；所述助剂按重量份计由以下成分制成：羧基纤维素、山梨醇三油酸酯、松香、六偏磷酸钠、碱木素、丙烯酰胺、硅藻土、三聚磷酸钠、水杨酸甲酯、茶籽油、薄荷油。虽然该材料抗冲击强度高、热老化性能好，但是其不能实现废弃物自然降解、造成环境污染，且不具备疏水性能和抗菌性能。
中国专利CN109705546A公开了一种太阳能发电设备的塑料外壳，主要由以质量份数计的以下成分组成：聚已内酯30-50份、聚氯乙烯20-30份、聚烯烃10-20份、聚乙烯10-20份、丁腈橡胶5-10份、聚乙烯醇3-5份、壳聚糖3-5份、防腐剂3-5份、白油0.5-1.2份、碳酸钙30-50份、乙丙橡胶5-12份、淀粉3-4份、滑石粉0.5-2.5份、PE蜡0.05-0.1份。该材料具有耐久性能好，可塑性强的优点，但是其存在不能实现废弃物自然降解、造成环境污染，且不具备疏水性能和抗菌性能的缺点。
基于现有技术中存在各种用于制备外壳的塑料材料存在的不足，本公司研发出一种可生物降解的高性能改性粒子材料，所采用的原料来源丰富，原料成本低廉，工艺简单、生产成本低，制备的粒子材料具有高强度以及良好的抗菌性能、抗老化性能和疏水性能，能够满足可生物降解各式硬质村材料产品需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可生物降解的复合改性处理的能够满足消费市场要求的各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳粒子材料。
本发明技术方案如下：
一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于：由以下重量份的原料制成：氧化改性高直链淀粉70～90份、复合增塑剂6-10份、天然有机植物纤维材料3～8份、组合改性剂1-3份、聚乳酸PLA 20～30份、功能助剂1份、改良剂1-1.5份、改性纳米碳纤维4-10份，无机填料10～15份；
所述改性纳米碳纤维制备方法如下：
1）制备羟基化改性多孔纳米碳纤维：称取一定量的碳酸氢铵和聚乙烯醇，加入到一定量的去离子水中，磁力搅拌均匀得打混合水溶液，混合水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为15%，碳酸氢铵的质量浓度0.1-1%；按照聚乙烯醇：热固性酚醛树脂质量比2.5:1，在混合水溶液中加入热固性酚醛树脂，在50℃水浴条件下超声处理3h得到均一透明溶液；将上述均一透明溶液作为静电纺丝液，加入到微量注射泵中，微量注射泵的针头施加22-28kV电压，负极接收极为接地的不锈钢网，接收距离为15-20cm，控制微量注射泵的流速，液滴在电场作用下向负极运动，进行静电纺丝，在不锈钢网上得到聚乙烯醇/热固性酚醛树脂复合纳米纤维；将复合纳米纤维在100-160℃条件下加热固化，然后在氮气气氛下850-950℃下炭化得到多孔纳米碳纤维；将上述多孔纳米碳纤维加入到氢氧化钠水溶液中，水浴条件下磁力搅拌1-2h得到表面羟基化的多孔纳米碳纤维；
2)银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散液的制备：将摩尔比为20-15:1的四氯化钛和硝酸银溶于去离子中和乙醇的混合溶剂中，去离子水和乙醇的体积比为1-3:2-3，加入一定量的水合肼，超声混合均匀，将得到混合溶液转移到特氟龙内衬的不锈钢反应釜中密封；控制水热反应温度120-220℃反应4-48h，反应结束冷却至室温，离心、洗涤、干燥得到水热反应产物，将水热反应产物在氮气气氛下，950-1200℃退火处理2-8h，得到银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒，晶型为金红石型；将上述银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散到适量的去离子水中，加入一定量的柠檬酸，磁力搅拌下水浴处理1-2h，然后过滤分离，洗涤，再将洗涤产物分散到适量的去离子水中，超声处理得到柠檬酸修饰的银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散液；
3）按一定的液固比将步骤1）得到的表面羟基化的多孔纳米碳纤维分散到步骤2）得到的柠檬酸修饰的银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散液中，磁力搅拌1-2h，过滤分离，即得到负载银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒的多孔纳米碳纤维，即为改性纳米碳纤维。
所述高直链淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、大麦淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉中的一种或两种的混合物。所述高直链淀粉直链含量为40～90%。
氧化改性高直链淀粉制备方法如下：将所述高直链淀粉分散到去离子水中得到质量浓度为40-50%的淀粉乳液，加入一定量的双氧水，在室温下反应1-2h，最后后洗涤、烘干，粉碎得到氧化改性高直链淀粉。
所述复合增塑剂为聚乙二醇硬脂酸酯、1-乙基-3甲基咪唑乙酸酯、泊洛沙姆、卵磷脂、乙酰柠檬酸三丁酯、丙二醇、丙三醇、木糖醇、环氧大豆油中的两种或两种以上的混合物。所述增塑剂的分子量为76-2000。
所述天然有机植物纤维材料为玉米酒糟浓缩干燥粉、小麦酒糟浓缩干燥粉、甘蔗酒糟浓缩干燥粉、高粱酒糟浓缩干燥粉、青裸酒糟浓缩干燥粉、椰子壳粉、槟榔壳粉、橄榄核粉、咖啡渣干燥粉、可可提取物干燥粉、竹粉、芦苇粉、葵花籽壳粉、榴莲皮纤维粉、木棉纤维粉中的两种或两种以上的混合物。所述天然有机植物纤维材料粒度大小为600～1600目。
所述组合改性剂为十二烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、无水乙醇和氢氧化钠混合物；所述混合物比例为1:1:4:0.7。
所述功能助剂为巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂；所述的改良剂为聚氧乙烯(PEO) 、马来酸酐两种的混合物。
所述无机填料为滑石粉、纳米碳酸钙、十八烷基季铵盐改性纳米蒙脱土、多壁碳纳米管中的一种或两种的混合物。
一种可生物降解的高性能改性粒子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①按照重量份配比称取：高直链淀粉70～90份、复合增塑剂6-10份共同加入高速混合机中，密封顶盖，搅拌5-12分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24 h，备用；
②按照重量份配比称取：天然有机植物纤维材料3～8份、组合改性剂1-3份缓缓加入到高速搅拌机中，高速(2000r/min)搅拌5分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，备用；
所述天然有机植物纤维材料使用前，进行干燥处理；干燥温度为90℃~100℃，干燥时间为6-8小时；
③按照重量份配比称取：将聚乳酸PLA 20～30份、功能助剂1份、改良剂1-1.5份、改性纳米碳纤维4-10份、无机填料10-15份加入混料机中，密封顶盖，低速(500 r/min) 搅拌10分钟后，备用；
所述的聚乳酸PLA使用前，进行干燥处理；干燥温度为70℃~80℃，干燥时间为3-4小时
④通过真空上料机输送装置将步骤①的原料加入长径比为48:1的双阶串联螺杆造粒机组的第一温区第一入料口，经过充分混合→反应至第三温区第二入料口加入步骤②的原料，再经过充分混合→反应至第五温区第三入料口加入步骤③的原料，从第一入料口开始，挤出机头结束的挤出机组的各段螺筒温区温度设定为75～80℃、80～85℃、90～100℃、110～120℃、130～140℃、150～160℃、170～185℃、165～175℃、160～170℃、140～155℃、100～120℃、70～90℃、55～60℃，螺杆转速为150～200r/min，在55～185℃熔融反应挤出→冷却→裁切→烘干→杀菌→包装→得到一种可生物降解的高所述性能改性粒子材料；
所述的第三入料口段夹套冷却水；所述双阶串联螺杆造粒机组包括13个温区。
⒑根据权利要求1-9所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于，通过釆用挤塑、吸塑或注塑机组生产线等通用设备规模化加工生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳。
本发明的有益效果是：
（一）、通过加入改性纳米碳纤维，可以显著提高一种可降解的高性能改性粒子材料的强度，使其达到木质、或普通陶瓷强度，且韧性好，相比与普通陶瓷材料，更不容易破碎；通过制备多孔纳米碳纤维，并对其进行羟基化处理，使多孔碳纤维表面存在大量羟基，然后置于柠檬酸修饰的银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散液中，一部分银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒填充到多孔纳米碳纤维的孔结构中，一部分银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒表面存在的羧基能够与纳米碳纤维表面的羟基结构，使银量子点牢固的附载在纳米碳纤维上，相比与直接将少量的纳米银或者直接加入二氧化纳米颗粒加入到塑料原料中，本申请通过少量银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒负载在加入量更多的纳米碳纤维中，可以使得银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒充分均匀分散在塑料中，提高塑料的抗菌性能和抗老化性能，避免塑料产品局部霉变，同时能够在光照条件下长时间保存不老化；同时，通过银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒填充和负载在纳米碳纤维的表面，可以进一步提高纳米碳纤维的强度，从而进一步提高塑料产品的强度，通过由于银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒均匀分布在塑料产品中，一方面可以提高塑料产品的抗菌性能和老化性能，另一方面，可以使塑料产品具有一定的金属光泽，可以满足高端场所的产品需求；另外，通过掺杂银金红石型蓝色二氧化钛纳米颗粒，蓝色二氧化钛纳米颗粒由于Ti3+自掺杂，形成氧空位，能够限制提高对200-410nm的紫外光波吸收能力，同时通过本申请制备银掺杂蓝色二氧化钛纳米颗粒形貌规则和银掺杂，对410-810nm的可见光具有很强的漫反射性能，而吸收的紫外线的光子能量主要以危害小的热能或者较低的荧光形式逐渐释放，从而有效减少对塑料的光老化速率，同时由于银掺杂蓝色二氧化钛纳米颗粒存在的Ti3+和单质银具有抗氧化性，也能够提高其老化性能，而现有技术特征加入有机质抗氧化剂本身容易光老化，银掺杂蓝色二氧化钛纳米颗粒作为抗氧化剂，不存在被老化的问题。
另外，蓝色二氧化钛纳米颗粒的加入，可以使得各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳具有相应的颜色，使得产品更加美观，复合高端场合产品材料需求。
（二）本发明采用含羟基的高相对分子质量的增塑剂和低相对分子质量的复合增塑剂对高直链淀粉进行增塑，并结合超声波振荡，制备热塑性淀粉
⒈本发明采用高直链淀粉，突破了目前只采用普通淀粉制备生物降解塑料的局限
传统淀粉含支链淀粉高，所制成的包装材料，强度很差，遇水立即溶解。本专利申请实验研究发现并验证的结果表明:本发明采用的高直链淀粉具有抗润胀性，水溶性较差，不溶于脂肪；直链淀粉含量越高，膜的拉伸强度越大而吸水率越小，这是因为线性大分子的直链淀粉含量越高，分子取向一致的程度越高，分子间结合得更紧密，因此膜的强度越大，具有近似纤维的性能，相对于普通淀粉具有独特的应用价值，用直链淀粉制成的包装材料，具有好的透明度、柔韧性、抗张强度和水不溶性，表现出很好的力学性能和极好的阻氧性能；并且无味、无臭、无毒，无污染，具有抗水和抗油性能，是一种良好的生产生物降解日用品材料。
综合多项性质比较，薯类淀粉具有较好的抗回生性和透明度，和最好的抗霉性、力学性能及耐水性；
本发明中对高直链淀粉进行氧化改性处理，将淀粉分子链羟基部分氧化为疏水的羰基，提高其疏水性能。
⒉本发明采用含羟基的高相对分子质量的增塑剂和低相对分子质量的复合增塑剂对高直链淀粉进行增塑
⑴目前，常用的淀粉增塑剂主要为醇类和酰胺类增塑剂，增塑原理为增塑剂的极性基团通过与淀粉分子内和分子间的羟基相互作用，减小了分子内作用力，从而降低了加工温度。
①醇类增塑剂
一般为多元醇，利用分子结构中羟基的数量优势，减少了增塑剂的用量，但是醇类增塑剂自身的亲水性较强，一般制备工艺较为复杂，且它们在与主体聚合物熔融加工过程中不稳定，同时在储存过程中由于主体聚合物无定形结构的重排使得两者的相容性变差，导致其逐渐迁移到材料表面。耐久性较差，制得的热塑性淀粉易随着时间和温度的变化，出现分子氢键再度结合、分子重新变得有序的回生现象，保存过程中淀粉容易老化结晶而变脆，而失去其实际应用的价值。增韧效果及力学性能改善效果不佳，易发生迁移。
②酰胺类增塑剂
可以避免回生现象，其官能团极性较强，与醇羟基相比，与淀粉分子相互作用更强，显著提高了增塑效率。但是，酰胺类分子自身的稳定性较差且，若长期使用对人体有一定程度的危害和危险性，因此，不适合单独过量使用。尿素可以抑制凝胶淀粉的回生（回生即重结晶）,但是尿素使材料硬而脆。研究发现甲酰胺可以有效抑制TPS回生，赋予材料柔性，但是强度较差。这些含有酰胺基的增塑剂有毒，限制了酰胺类热塑性淀粉材料在食品包装，制药和生物医学等领域的应用。
热塑性淀粉塑料在我国的研究己有多年，但至今没有实现产业化，关键在于还有诸多瓶颈问题尚未解决，如耐水性、力学性能和成本等方面。淀粉基塑料仍存在较大的提升空间和发展前景。目前，常用的小分子醇类、酰胺类增塑剂在增塑过程中，出现了“回生”、耐久性差及有轻微毒害等现象，因此，新的增塑剂和增塑机理的研究尤为重要。
合成高效率的增塑剂，通过有机合成的方法，制备同时具有多种官能团的增塑剂，聚其优点避其不足，是可能的发展方向之一。
⑵本发明采用含羟基的高相对分子质量的增塑剂和低相对分子质量的增塑剂复合增塑
本专利申请实验研究发现并验证了：不同增塑剂进行复配组合可以将一些增塑剂的优点优化，并且可以消除单独使用某种增塑剂时存在的缺点，达到既降低成本，又提高增塑效果的目的。结果表明：
1-乙基-3 甲基咪唑乙酸酯，改变了直链淀粉的缠结方式，淀粉基薄膜更均匀、无凝胶状、分子级别更低，增塑效果更佳，柔韧性显著提高。
卵磷脂, 由于卵磷脂是一种可提高水和油脂亲合性的物质 , 润湿性极佳，可长期保持理想的润湿效果，也有助于延长产品的货架期。防止粘连和焦化，脂与淀粉的结合能延缓淀粉凝沉, 起到抗老化的作用。在Cu、Fe、Mn等离子存在的条件下，其抗氧化作用很高。能促进原料的搅拌混合，能大幅度减少原料混合的时间，可显著地减少粉尘 ,还可协助材料的粒化和挤出。
多元醇，分子量小的丙三醇较分子量略大的木糖醇分子易于运动，更能有效的渗入淀粉分子链间，对淀粉分子间作用力的破坏能力更大，而碳原子数多的木糖醇每个分子所含的羟基数也多，与淀粉分子间的作用力也强，其渗透作用远不如分子量较小的丙三醇。通过计算不同共混物的粘流活化能Δeη来辨别分子链柔性大小，发现木糖醇共混物的Δeη=225.1kg/mol，而丙三醇共混物的Δeη=122.5kg/mol，活化能大表明分子链的刚性增强。能有效地降低体系熔体黏度，减少了热塑性淀粉的吸湿现象。
聚乙二醇硬脂酸酯一端为亲水的中高分子量聚乙二醇，一端为亲油的硬脂酸，因此能分别吸附在油和水两种相互排斥的相面上，形成薄分子层，降低两相的界面张力，从而使原来互不相溶的物质得以均匀混合，形成均匀状态的分散体系，改变了原料的物理状态。
柠檬酸酯(ATBC) 作为一种阻水性增塑剂，对聚乳酸PLA具有较好的增塑性，故它的添加更好的保证了整个体系的共同增塑，根据断裂伸长率可知，柠檬酸酯的断裂伸长长度比聚乙二醇更好。
泊洛沙姆毒性很低，可用作赋形和乳化、润湿、润滑、分散、除尘、粘度调节。
环氧大豆油可作为辅助增塑剂、热稳定剂，毒性几乎没有。
⑶本发明在对玉米淀粉、木薯淀粉的混合复配增塑剂增塑研究中发现，在保持两种或两种以上增塑剂混合塑化热塑性淀粉基质的情况下，有利于提高制品的力学性能：
2直链淀粉的可塑性好而且容易实现，因为其结晶度较低。
②通过数据测得，添加聚乙二醇硬脂酸酯后复合材料的表征极好，且复合材料更加柔顺，这可能是因为聚乙二醇硬脂酸酯的添加使得甘油对于复合材料的增塑效果提高明显所致。因此既能起增塑剂的作用又能起界面活性剂的作用。增塑的作用体现在：中高分子量的聚乙二醇硬脂酸酯能降低淀粉或聚乳酸PLA分子间的作用力，提高加工性能，避免淀粉的高温分解碳化。界面活性剂的作用体现在：硬脂酸与聚乳酸PLA的相容性好，与直链淀粉形成不溶性复合物而产生抗老化作用。而聚乙二醇与淀粉的相容性好，即聚乙二醇硬脂酸酯将聚乳酸PLA和淀粉相互搭接，增加了界面相互作用力。另外，选用高分子量的聚乙二醇的分子链较长，能与聚乳酸PLA或淀粉形成缠结较多，分子间作用力增大。
③聚乙二醇硬脂酸酯与柠檬酸酯(ATBC)的加入，提高了复合材料的拉伸强度，说明了这两种第二增塑剂的添加，均与复合体系进行了相互作用形成了较强的氢键，促进了淀粉、聚乳酸PLA、无机填料的相容性以及插层结构的形成。
④环氧大豆油作为辅助增塑剂、热稳定剂，具有优良的热加工和柔性，可以改善生物聚合物的性能，使之更加灵活和/或改变流动特性。
⑤在试验条件下，增塑剂的分子质量越大、吸水能力越弱，则复合材料的阻水蒸气性越好，反之，则阻水蒸气性越差。
⑥增塑剂含量不同，热塑性淀粉材料的力学性能呈现规律性变化，一般随着增塑剂含量的增加，拉伸强度降低，伸长率增大。
⑦淀粉的结晶速率随着水分含量的增加而提高，而由于增塑剂与淀粉间较强的氢键作用可使淀粉链的活动性和结合水的稳定性降低，增塑剂含量增加可使结晶速率下降。但如果增塑剂具有较高的吸湿性，材料中水分含量相应增加，淀粉的结晶速率反而增大。
⑧增塑剂与淀粉之间形成氢键能力越强，热塑性淀粉的耐回生性能越好。
⑷本发明复合增塑剂体系的实验研究发现并验证的结果表明：
①和淀粉间氢键强、稳定，淀粉构象难恢复，在淀粉增塑中具有关键作用，其耐久性优于传统增塑剂，在作为增塑剂的同时，具有良好的表面活性，具有起乳化、分散、抗淀粉老化等作用，可以发挥乳化剂的作用，使淀粉颗粒分散地更均匀，在淀粉中能明显抑制淀粉回生，有效防止了淀粉回生的现象，降低了糊化温度。
②与淀粉、聚乳酸PLA分子具有较强的相互作用，增塑效果优于单一增塑。
⑸本发明超声振荡原理:由于物质的质点在超声波中具有极高的运动加速度，产生激烈而快速变化的机械运动，固体分子在介质中随着波动的高速振动及剪切力作用而降解，使淀粉颗粒细化，粒径减小，比表面积增大，有利于其他疏水成份的包覆。
（三）、利用组合改性剂对天然有机植物纤维材料进行复合酯化改性，将其作为增强剂，制备热塑性淀粉复合材料
虽然热塑性淀粉具有成本低和可完全降解等优点，但是热塑性淀粉耐水性，力学性能随环境湿度变化大等问题限制了其广泛应用。用植物纤维作为增强剂，是改善热塑性淀粉性能的方法之一。淀粉和天然有机植物纤维材料分子具有相同的多糖结构，两者复合可以很好地结合在一起。将纤维与淀粉共混，淀粉力学性能可以明显提高。而且天然有机植物纤维材料是疏水性的，淀粉是亲水性的，加入天然有机植物纤维材料后淀粉的耐水性可以明显提高，热稳定性也明显改善。但是，天然有机植物纤维材料表面有大量亲水羟基，使得天然有机植物纤维材料易于通过氢键相互作用发生团聚，不利于天然有机植物纤维材料增强热塑性淀粉复合材料力学性能、亲/疏水性和透湿性的提高。
本发明利用组合改性剂对天然有机植物纤维材料进行复合酯化改性，结合超声波振荡，将其作为增强剂，制备热塑性淀粉复合材料，利用单因素试验从材料对环境湿度的敏感性、材料表面的亲水性等方面考查了表面酯化处理工艺参数的影响，并在此基础上，利用单因素试验和混合正交试验设计对影响材料表面酯化修饰程度的诸多因素进行了分析，得出以下主要结论：
⒈对天然有机植物纤维材料进行的复合酯化改性没有破坏天然有机植物纤维材料的结晶结构，酯化反应只发生在天然有机植物纤维材料表面，在天然有机植物纤维材料的复合酯化改性的过程中，制备热塑性淀粉复合膜不会被破坏。
⒉添加复合酯化改性天然有机植物纤维材料后，机械强度增加了～300%，随着添加量的增加，复合膜的拉伸强度先增大后减小，弹性模量不断增大，断裂伸长率不断减小，可以使热塑性淀粉复合膜的拉伸强度、弹性模量增大。在所考查的添加量范围内，天然有机植物纤维材料颗粒的尺寸只对热塑性淀粉复合膜的弹性模量有显著影响。
⒊添加复合酯化改性天然有机植物纤维材料后，可以降低热塑性淀粉复合膜的水蒸气透过率，而且随着添加量的增加，复合膜的水蒸气透过率不断减小，能够更好地阻止水分透过热塑性淀粉复合膜，水蒸气透过率最大幅度降低了～59.81%。在所考查的添加量范围内，天然有机植物纤维材料颗粒尺寸越小，热塑性淀粉复合的水蒸气透过率越低。
⒋添加复合酯化改性天然有机植物纤维材料后，可以降低热塑性淀粉复合膜的吸湿率，但添加量对热塑性淀粉复合膜吸湿率的影响不显著，同时产品的使用寿命也延长了。因为它们与淀粉直链分子完全相容，这些聚合物之间形成一个紧密的结构，从而降低了热塑性淀粉的吸水能力。在所考查的添加量范围内，天然有机植物纤维材料颗粒尺寸对热塑性淀粉复合膜吸湿性的影响不明显。
⒌添加复合酯化改性天然有机植物纤维材料后，可以提高热塑性淀粉复合膜表面与水的接触角，耐水性能提高了75.46%。而且随着添加量的增加，接触角逐渐增大，能更有效地提高热塑性复合膜的表面与水的接触角。
⒍添加少量的复合酯化改性天然有机植物纤维材料，就可以明显提高材料的热稳定性。
⒎本发明釆用的天然有机植物纤维材料粒度大小为600～1600目，颗粒越细化，粒径越小，比表面积越大，有利于其他疏水成份的包覆。
⒏本发明针对天然有机植物纤维材料的改性以及其在淀粉基包装材料中的应用研究也有一定的进步，为天然有机植物纤维材料在淀粉基复合包装材料中的应用提供了一些新思路。
⒐此外，采用复合增塑体系对天然有机植物纤维材料表面进行化学改性，也能够有效改善天然有机植物纤维材料/可生物降解聚合物的性能，这些研究为天然有机植物纤维材料/可生物降解聚合物复合材料的研究提供了新的研究思路。
（四）聚乳酸PLA复配共混改性
聚乳酸PLA 兼具生物基来源和可生物降解属性，无毒、无刺激性、气味以及良好的透明性、生物相容性、高强度等特点，其安全性获得了美国FDA认证；其阻隔性能、透气性能比常用的PE、PA等塑料好，且材料呈透明状， 硬度、拉伸、弯曲模量均高于传统的塑料；同时它的光泽度、清晰度和可加工性与聚苯乙烯相似，可通过挤出、注塑、吹塑等通用塑料加工方法加工成型；被广泛应用在生物制药、医疗器械以及在包装和汽车工业领域中也有许多应用。
虽然聚乳酸 PLA 有很多优点，但是在现实应用中也存在很多不足: 聚乳酸PLA是硬性材料，弹性模量很高，约3GPa左右，非常脆；韧性比较差，缺少弹性以及柔性，质地硬而且脆性大，溶体强度相对较低，结晶速率过慢等，上述缺陷限制了其在工程塑料应用领域等很多方面的应用；聚乳酸PLA 的化学结构中含有大量的酯键，导致其亲水性差，降解速率需要控制等；而且聚乳酸PLA 价格较高，增加了原料成本，也限制了其在商业上的推广。
本发明基于共混技术原理、 Coleman-PainterF的氢键理论、分子组装理论，将本发明改性热塑性淀粉为基体，复合酯化改性天然有机植物纤维材料和改性纳米碳纤维为增强体，与聚乳酸PLA和相关助剂，采用共混和共聚的措施，通过双阶串联螺杆造粒机组在55～185℃熔融反应，形成新的分子间组装结构，借助聚乳酸PLA优异的力学性能和耐水性、耐湿性，可以有效弥补改性热塑性淀粉在使用性能方面的不足；借助复合酯化改性天然有机植物纤维材料，提高改性热塑性淀粉的耐水性和力学强度，扩大改性热塑性淀粉应用范围。
挤出的改性粒子采用FTR傅立叶红外光谱测试、SEM和PLM形态结构观察、DSC等温结晶表征、力学性质拉伸测试、耐湿性和时间稳定性表征等方法，研究和分析了共混物中两组份间的相互作用、共混聚合物的聚集态结构、结晶动力学、力学性质、耐湿性以及力学性能稳定性。结果揭示:
⒈复合增塑剂的添加使得在本发明复合材料的玻璃化转变温度发生变化，从而改变了复合材料的结晶度，具有良好的性能。
⒉聚乳酸PLA的加入使淀粉性能有明显提高。当淀粉基质处于玻璃态时，加入聚乳酸PLA降低材料杨氏模量，但是提高冲击强度；当淀粉基质处于橡胶态时，加入聚乳酸PLA提高了杨氏模量（淀粉基质所处状态与淀粉塑化程度有关）。即使聚乳酸PLA的加入量10%时，无论淀粉基质处于何种状态，体系尺寸稳定性和材料耐水性明显改善；通过对淀粉进行氧化改性处理，显著提高材料的疏水性能。
⒊随着改性纳米碳纤维的加入，得到复合材料的力学性能显著增强，纳米碳纤维相较于复合酯化改性天然有机植物纤维材料，强度更高，与复合酯化改性天然有机植物纤维材料同时加入，可以起到互补效果，显著提高材料的抗拉强度、抗折强度和抗压强度。
而且随着聚乳酸PLA的添加量的增加，本发明复合材料显示出更好的力学性能、阻水性能和透光性能。添加20～30%聚乳酸PLA的复合材料性能较好。
⒋对于共混体系而言，多元物质的相容性是影响材料力学性能的重要因素，为解决淀粉与聚乳酸PLA共混体系的相分离，本发明研究发现并验证了:
①两亲性的复合酯化改性天然有机植物纤维材料在改性热塑性淀粉与聚乳酸PLA之间起到一个桥梁连接作用，其疏水端与聚乳酸PLA相结合，亲水端与改性热塑性淀粉结合，从而增强了复合材料的界面结合，提高复合材料的力学性能。
②聚氧乙烯(PEO)可以提高淀粉颗粒与聚乳酸PLA的结合，在少量聚氧乙烯(PEO)存在下，淀粉用量可达50%淀粉(远超传统做法的聚乳酸PLA与淀粉物理共混时，适宜用量的25%)。
③通过实验进行相容性提高方面的研究，添加马来酸酐作为增容剂的方法可以提高聚乳酸PLA与淀粉的相容性；傅里叶变换红外光谱表明马来酸酐的添加能够增强各分子间的相互作用。
⒌在本发明复合材料体系中添加无机填料
⑴十八烷基季铵盐改性纳米蒙脱土、多壁碳纳米管，能够改善材料的硬度和阻水性能。发明人通过系列实验研究发现并验证的结果表明：当复合材料体系中十八烷基季铵盐改性纳米蒙脱土增加到超过3%时，共混体系的复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量都能够得到显著提高，十八烷基季铵盐改性纳米蒙脱土存在的纳米插层结构，有效阻隔了氧气及其它可燃性气体，复合材料共混物的热稳定性、力学性和耐水性都显著提高；
①当复合材料体系中多壁碳纳米管质量分数为超过0.5%，拉伸强度和拉伸弹性都能够得到显著提高，多壁碳纳米管的加入提高了体系的拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率。研究表明，碳纳米管具有异相成核作用，降低了氧化改性的高直链玉米淀粉的相转变温度，使复合材料具有较高的临界温度，促进了其结晶。
②碳酸钙对聚乳酸PLA进行改性，碳酸钙在聚乳酸PLA基体中分布均匀，不仅大大提高了改性后材料的拉伸强度和结晶度，还降低了材料的冷结晶温度。
⑵纳米二氧化钛
⒍实验研究发现并验证的结果表明：环氧官能化 ADR 扩链剂可改善酯化改性天然有机植物纤维材料的热稳定性，有效提高熔体强度，熔体具有最大 的剪切强度、拉伸强度和最佳的耐热性，环氧官能化 ADR 扩链剂对聚乳酸PLA的结晶结构影响不大，但会导致结晶速度降低和最大结晶温度提高，力学性能有明显改善。
⒎实验研究发现并验证的结果表明：
咖啡渣、橄榄核粉、可可提取物具有协同抗氧化作用，可以有效避免水和光的催化氧化
效应，可以延长生物塑料的寿命，同时还可以在一年内加速将物料堆肥成肥料。
椰子壳粉加入到聚乳酸PLA中，并用马来酸处理，复合材料的拉伸强度、弹性模量以及热稳定性都得到了提高。
聚乳酸PLA和榴莲皮纤维粉采用高决定系数的二次回归模型对复合材料进行了拟合，分析结果表明，生物复合材料的最佳抗拉强度为46.207MPa，冲击强度为2.931kJ/m2。
植物纤维起到了成核剂的作用，提高了聚乳酸PLA的结晶度。不仅延续了聚乳酸PLA本身的优良性能，如生物降解性、生物相容性、良好的物理机械性能、良好的透明度以及耐久性和耐菌性等，还能够节约经济成本，改善聚乳酸PLA材料质脆、成品不易保存等不足，并且显著提高了原有的物理力学性能等。
这些研究为植物纤维/聚乳酸生物质复合材料的研究提供了新的研究思路。
⒏实验研究发现并验证的结果表明：柠檬酸酯(ATBC)对聚乳酸PLA延展性的改善效果较好，增塑后的聚乳酸PLA的断裂伸长率达到400%以上，但其拉伸强度也大幅下降。随着柠檬酸酯(ATBC)的含量增加，聚乳酸PLA熔体流动性进一步增强，熔点、玻璃化转变温度以及结晶温度均有所下降，聚乳酸PLA的结晶能力增强，维卡热变形温度呈先下降后上升的趋势，改性聚乳酸PLA的吸水率有所降低，降解率有所上升。但其含量超过10%时就与聚乳酸PLA发生明显的相分离。
综合本发明复合材料的各项性能得出，具有较高的抗拉强度和透光率，较好的阻水性、热稳定性和相容性，且具有较为平滑均匀的微观结构。
（五）本发明所制备的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，具有良好的生物降解性和使用稳定性，不仅能在不影响材料降解的基础上，实现材料性能的提升，更能够极大地降低成本，可以取代许多种类（50％以上）的塑料材料，由于这些材料价格便宜，制造工艺简单，使该复合材料可以大规模用于制造生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳等，具有很好的理论和实际意义，可望成为通用性生物降解材料。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例 1
一种可生物降解的高性能改性粒子材料，由以下重量份的原料制成：氧化改性的高直链玉米淀粉90份、1-乙基-3甲基咪唑乙酸酯6.5份、泊洛沙姆3.5份、玉米酒糟浓缩干燥粉4份、椰子壳粉4份、组合改性剂3份、聚乳酸PLA 20份、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)PHBHHx7份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.7份、聚氧乙烯(PEO)0.7份、改性纳米碳纤维4份、纳米碳酸钙10份；其制备方法包括以下步骤：
①按照重量份配比称取：高直链玉米淀粉90份、1-乙基-3甲基咪唑乙酸酯6.5份、泊洛沙姆3.5份共同加入高速混合机中，密封顶盖，搅拌5-12分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
②按照重量份配比称取：玉米酒糟浓缩干燥粉4份、椰子壳粉4份、组合改性剂3份缓缓加入到高速搅拌机中，高速(20Hz)搅拌5分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
所述天然有机植物纤维材料使用前，进行干燥处理；干燥温度为90℃，干燥时间为6小时；
③按照重量份配比称取：将聚乳酸PLA 20份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.7份、聚氧乙烯(PEO) 0.7份、改性纳米碳纤维4份、纳米碳酸钙10份加入混料机中，密封顶盖，低速(5Hz) 搅拌10分钟后，备用；所述的聚乳酸PLA使用前，进行干燥处理；干燥温度为70℃，干燥时间为3小时；
④通过真空上料机输送装置将步骤①的原料加入长径比为48:1的双阶串联螺杆造粒机组的第一温区第一入料口，经过充分混合→反应至第三温区第二入料口加入步骤②的原料，再经过充分混合→反应至第五温区第三入料口加入步骤③的原料，从第一入料口开始，挤出机头结束的挤出机组的各段螺筒温区温度设定为75～80℃、80～85℃、90～100℃、110～120℃、130～140℃、150～160℃、170～185℃、165～175℃、160～170℃、140～155℃、100～120℃、70～90℃、55～60℃，螺杆转速为150～200r/min，在55～185℃熔融反应挤出→冷却→裁切→烘干→杀菌→包装→得到一种可生物降解的高所述性能改性粒子材料；
所述的第三入料口段夹套冷却水；所述双阶串联螺杆造粒机组包括13个温区。
通过釆用挤塑、吸塑或注塑机组生产线等通用设备规模化加工生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳。。
实施例 2
一种可生物降解的高性能改性粒子材料，由以下重量份的原料制成：氧化改性的高直链小麦淀粉90份、1-乙基-3甲基咪唑乙酸酯5份、环氧大豆油5份、槟榔壳粉5份、小麦酒糟浓缩干燥粉3份、组合改性剂3份、聚乳酸PLA 20份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂0.9份、马来酸酐0.7份、聚氧乙烯(PEO) 0.8份、改性纳米碳纤维7份、十八烷基季铵盐改性纳米蒙脱土15份；其制备方法包括以下步骤：
①按照重量份配比称取：高直链小麦淀粉90份、1-乙基-3甲基咪唑乙酸酯5份、环氧大豆油5份共同加入高速混合机中，密封顶盖，搅拌5-12分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
②按照重量份配比称取：槟榔壳粉5份、小麦酒糟浓缩干燥粉3份、组合改性剂3份缓缓加入到高速搅拌机中，高速(20Hz)搅拌5分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
所述天然有机植物纤维材料使用前，进行干燥处理；干燥温度为100℃，干燥时间为8小时；
③按照重量份配比称取：将聚乳酸PLA 20份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.7份、聚氧乙烯(PEO) 0.8份、改性纳米碳纤维7份、十八烷基季铵盐改性纳米蒙脱土15份加入混料机中，密封顶盖，低速(5Hz) 搅拌10分钟后，备用；
所述的聚乳酸PLA使用前，进行干燥处理；干燥温度为70℃，干燥时间为3小时；
④通过真空上料机输送装置将步骤①的原料加入长径比为48:1的双阶串联螺杆造粒机组的第一温区第一入料口，经过充分混合→反应至第三温区第二入料口加入步骤②的原料，再经过充分混合→反应至第五温区第三入料口加入步骤③的原料，从第一入料口开始，挤出机头结束的挤出机组的各段螺筒温区温度设定为75～80℃、80～85℃、90～100℃、110～120℃、130～140℃、150～160℃、170～185℃、165～175℃、160～170℃、140～155℃、100～120℃、70～90℃、55～60℃，螺杆转速为150～200r/min，在55～185℃熔融反应挤出→冷却→裁切→烘干→杀菌→包装→得到一种可生物降解的高所述性能改性粒子材料；
所述的第三入料口段夹套冷却水；所述双阶串联螺杆造粒机组包括13个温区。
通过釆用挤塑、吸塑或注塑机组生产线等通用设备规模化加工生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳。
实施例 3
一种可生物降解的高性能改性粒子材料，由以下重量份的原料制成：氧化改性的高直链马铃薯淀粉90份、卵磷脂6份、泊洛沙姆4份、甘蔗酒糟浓缩干燥粉4份、橄榄核粉4份、组合改性剂3份、聚乳酸PLA 20份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.6份、聚氧乙烯(PEO)0.9份、改性纳米碳纤维8份、纳米碳酸钙8份、多壁碳纳米管5份；其制备方法包括以下步骤：
①按照重量份配比称取：高直链马铃薯淀粉90份、卵磷脂6份、泊洛沙姆4份共同加入高速混合机中，密封顶盖，搅拌5-12分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
②按照重量份配比称取：甘蔗酒糟浓缩干燥粉4份、橄榄核粉4份、组合改性剂3份缓缓加入到高速搅拌机中，高速(20Hz)搅拌5分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
所述天然有机植物纤维材料使用前，进行干燥处理；干燥温度为100℃，干燥时间为8小时；
③按照重量份配比称取：将聚乳酸PLA 20份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.6份、聚氧乙烯(PEO)0.9份、改性纳米碳纤维8份、纳米碳酸钙8份、多壁碳纳米管5份加入混料机中，密封顶盖，低速(5Hz) 搅拌10分钟后，备用；所述的聚乳酸PLA使用前，进行干燥处理；干燥温度为80℃，干燥时间为4小时；所述的聚乳酸PLA使用前，进行干燥处理；干燥温度为80℃，干燥时间为4小时。
④通过真空上料机输送装置将步骤①的原料加入长径比为48:1的双阶串联螺杆造粒机组的第一温区第一入料口，经过充分混合→反应至第三温区第二入料口加入步骤②的原料，再经过充分混合→反应至第五温区第三入料口加入步骤③的原料，从第一入料口开始，挤出机头结束的挤出机组的各段螺筒温区温度设定为75～80℃、80～85℃、90～100℃、110～120℃、130～140℃、150～160℃、170～185℃、165～175℃、160～170℃、140～155℃、100～120℃、70～90℃、55～60℃，螺杆转速为150～200r/min，在55～185℃熔融反应挤出→冷却→裁切→烘干→杀菌→包装→得到一种可生物降解的高所述性能改性粒子材料；
所述的第三入料口段夹套冷却水；所述双阶串联螺杆造粒机组包括13个温区。
通过釆用挤塑、吸塑或注塑机组生产线等通用设备规模化加工生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳。
实施例4
一种可生物降解的高性能改性粒子材料，由以下重量份的原料制成：氧化改性的高直链大麦淀粉70份、卵磷脂5份、环氧大豆油3份、高粱酒糟浓缩干燥粉4份、咖啡渣干燥粉4份、组合改性剂2份、聚乳酸PLA 30份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.6份、聚氧乙烯(PEO)0.6份、改性纳米碳纤维9份、滑石粉10份；其制备方法包括以下步骤：
①按照重量份配比称取：高直链大麦淀粉70份、卵磷脂5份、环氧大豆油3份共同加入高速混合机中，密封顶盖，搅拌5-12分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
②按照重量份配比称取：高粱酒糟浓缩干燥粉4份、咖啡渣干燥粉4份、组合改性剂2份缓缓加入到高速搅拌机中，高速(20Hz)搅拌5分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
所述天然有机植物纤维材料使用前，进行干燥处理；干燥温度为100℃，干燥时间为8小时；
③按照重量份配比称取：将聚乳酸PLA 30份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.6份、聚氧乙烯(PEO)0.6份、改性纳米碳纤维9份、滑石粉10份加入混料机中，密封顶盖，低速(5Hz) 搅拌10分钟后，备用；所述的聚乳酸PLA使用前，进行干燥处理；干燥温度为80℃，干燥时间为4小时。
④通过真空上料机输送装置将步骤①的原料加入长径比为48:1的双阶串联螺杆造粒机组的第一温区第一入料口，经过充分混合→反应至第三温区第二入料口加入步骤②的原料，再经过充分混合→反应至第五温区第三入料口加入步骤③的原料，从第一入料口开始，挤出机头结束的挤出机组的各段螺筒温区温度设定为75～80℃、80～85℃、90～100℃、110～120℃、130～140℃、150～160℃、170～185℃、165～175℃、160～170℃、140～155℃、100～120℃、70～90℃、55～60℃，螺杆转速为150～200r/min，在55～185℃熔融反应挤出→冷却→裁切→烘干→杀菌→包装→得到一种可生物降解的高所述性能改性粒子材料；
所述的第三入料口段夹套冷却水；所述双阶串联螺杆造粒机组包括13个温区。
通过釆用挤塑、吸塑或注塑机组生产线等通用设备规模化加工生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳。
实施例 5
一种可降解的高性能改性粒子材料，由以下重量份的原料制成：氧化改性的高直链绿豆淀粉70份、丙二醇3份、聚乙二醇硬脂酸酯3份、青裸酒糟浓缩干燥粉4份、可可提取物干燥粉4份、组合改性剂2份、聚乳酸PLA 30份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.5份、聚氧乙烯(PEO)0.5份、改性纳米碳纤维10份、滑石粉15份；其制备方法包括以下步骤：
①按照重量份配比称取：高直链绿豆淀粉70份、丙二醇3份、聚乙二醇硬脂酸酯3份共同加入高速混合机中，密封顶盖，搅拌5-12分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
②按照重量份配比称取：青裸酒糟浓缩干燥粉4份、可可提取物干燥粉4份、组合改性剂2份缓缓加入到高速搅拌机中，高速(20Hz)搅拌5分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24h，备用；
所述天然有机植物纤维材料使用前，进行干燥处理；干燥温度为90℃，干燥时间为8小时；
③按照重量份配比称取：将聚乳酸PLA 30份、巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂1份、马来酸酐0.5份、聚氧乙烯(PEO)0.5份、改性纳米碳纤维10份、滑石粉15份加入混料机中，密封顶盖，低速(5Hz) 搅拌10分钟后，备用；所述的聚乳酸PLA使用前，进行干燥处理；干燥温度为80℃，干燥时间为4小时；
④通过真空上料机输送装置将步骤①的原料加入长径比为48:1的双阶串联螺杆造粒机组的第一温区第一入料口，经过充分混合→反应至第三温区第二入料口加入步骤②的原料，再经过充分混合→反应至第五温区第三入料口加入步骤③的原料，从第一入料口开始，挤出机头结束的挤出机组的各段螺筒温区温度设定为75～80℃、80～85℃、90～100℃、110～120℃、130～140℃、150～160℃、170～185℃、165～175℃、160～170℃、140～155℃、100～120℃、70～90℃、55～60℃，螺杆转速为150～200r/min，在55～185℃熔融反应挤出→冷却→裁切→烘干→杀菌→包装→得到一种可生物降解的高所述性能改性粒子材料；
所述的第三入料口段夹套冷却水；所述双阶串联螺杆造粒机组包括13个温区。
通过釆用挤塑、吸塑或注塑机组生产线等通用设备规模化加工生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳。
实施例6
与实施例1相比，区别仅仅在于没有加入所述的改性纳米碳纤维。
实施例7
与实施例1相比，区别仅仅在于分别加入等分量的纳米碳纤维和普通金红石纳米二氧化钛。
实施例8
与实施例1相比，区别仅仅在于：加入的淀粉为普通的没有经过氧化改性的普通淀粉。
表1为实施例1、6-7得到一种可生物降解的高性能改性粒子材料的相应性能数据。
以上所有前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换、可以想到的其他替代手段，均在本发明的保护范围之列，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于：由以下重量份的原料制成：氧化改性高直链淀粉70～90份、复合增塑剂6-10份、天然有机植物纤维材料3～8份、组合改性剂1-3份、聚乳酸PLA 20～30份、功能助剂1份、改良剂1-1.5份、改性纳米碳纤维4-10份，无机填料10～15份；
所述改性纳米碳纤维制备方法如下：
1）制备羟基化改性多孔纳米碳纤维：称取一定量的碳酸氢铵和聚乙烯醇，加入到一定量的去离子水中，磁力搅拌均匀得打混合水溶液，混合水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为15%，碳酸氢铵的质量浓度0.1-1%；按照聚乙烯醇：热固性酚醛树脂质量比2.5:1，在混合水溶液中加入热固性酚醛树脂，在50℃水浴条件下超声处理3h得到均一透明溶液；将上述均一透明溶液作为静电纺丝液，加入到微量注射泵中，微量注射泵的针头施加22-28kV电压，负极接收极为接地的不锈钢网，接收距离为15-20cm，控制微量注射泵的流速，液滴在电场作用下向负极运动，进行静电纺丝，在不锈钢网上得到聚乙烯醇/热固性酚醛树脂复合纳米纤维；将复合纳米纤维在100-160℃条件下加热固化，然后在氮气气氛下850-950℃下炭化得到多孔纳米碳纤维；将上述多孔纳米碳纤维加入到氢氧化钠水溶液中，水浴条件下磁力搅拌1-2h得到表面羟基化的多孔纳米碳纤维；
2)银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散液的制备：将摩尔比为20-15:1的四氯化钛和硝酸银溶于去离子中和乙醇的混合溶剂中，去离子水和乙醇的体积比为1-3:2-3，加入一定量的水合肼，超声混合均匀，将得到混合溶液转移到特氟龙内衬的不锈钢反应釜中密封；控制水热反应温度120-220℃反应4-48h，反应结束冷却至室温，离心、洗涤、干燥得到水热反应产物，将水热反应产物在氮气气氛下，950-1200℃退火处理2-8h，得到银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒，晶型为金红石型；将上述银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散到适量的去离子水中，加入一定量的柠檬酸，磁力搅拌下水浴处理1-2h，然后过滤分离，洗涤，再将洗涤产物分散到适量的去离子水中，超声处理得到柠檬酸修饰的银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散液；
3）按一定的液固比将步骤1）得到的表面羟基化的多孔纳米碳纤维分散到步骤2）得到的柠檬酸修饰的银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒分散液中，磁力搅拌1-2h，过滤分离，即得到负载银掺杂的蓝色二氧化钛纳米颗粒的多孔纳米碳纤维，即为改性纳米碳纤维。
2.根据权利要求1所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于：所述高直链淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、大麦淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉中的一种或两种的混合物。所述高直链淀粉直链含量为40～90%。
3.根据权利要求1所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其中，氧化改性高直链淀粉制备方法如下：将所述高直链淀粉分散到去离子水中得到质量浓度为40-50%的淀粉乳液，加入一定量的双氧水，在室温下反应1-2h，最后后洗涤、烘干，粉碎得到氧化改性高直链淀粉。
4.根据权利要求1所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于，所述复合增塑剂为聚乙二醇硬脂酸酯、1-乙基-3甲基咪唑乙酸酯、泊洛沙姆、卵磷脂、乙酰柠檬酸三丁酯、丙二醇、丙三醇、木糖醇、环氧大豆油中的两种或两种以上的混合物。所述增塑剂的分子量为76-2000。
5.根据权利要求1所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于：所述天然有机植物纤维材料为玉米酒糟浓缩干燥粉、小麦酒糟浓缩干燥粉、甘蔗酒糟浓缩干燥粉、高粱酒糟浓缩干燥粉、青裸酒糟浓缩干燥粉、椰子壳粉、槟榔壳粉、橄榄核粉、咖啡渣干燥粉、可可提取物干燥粉、竹粉、芦苇粉、葵花籽壳粉、榴莲皮纤维粉、木棉纤维粉中的两种或两种以上的混合物。所述天然有机植物纤维材料粒度大小为600～1600目。
6.根据权利要求1所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于，所述组合改性剂为十二烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、无水乙醇和氢氧化钠混合物；所述混合物比例为1:1:4:0.7。
7.根据权利要求1所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于，所述功能助剂为巴斯夫公司环氧官能化 ADR 扩链剂；所述的改良剂为聚氧乙烯(PEO) 、马来酸酐两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于，所述无机填料为滑石粉、纳米碳酸钙、十八烷基季铵盐改性纳米蒙脱土、多壁碳纳米管中的一种或两种的混合物。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①按照重量份配比称取：高直链淀粉70～90份、复合增塑剂6-10份共同加入高速混合机中，密封顶盖，搅拌5-12分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，将所得物料密封放置24 h，备用；
②按照重量份配比称取：天然有机植物纤维材料3～8份、组合改性剂1-3份缓缓加入到高速搅拌机中，高速(2000r/min)搅拌5分钟后，在室温下，超声波振荡30min，超声波功率为480W，备用；
所述天然有机植物纤维材料使用前，进行干燥处理；干燥温度为90℃~100℃，干燥时间为6-8小时；
③按照重量份配比称取：将聚乳酸PLA 20～30份、功能助剂1份、改良剂1-1.5份、改性纳米碳纤维4-10份、无机填料10-15份加入混料机中，密封顶盖，低速(500r/min) 搅拌10分钟后，备用；
所述的聚乳酸PLA使用前，进行干燥处理；干燥温度为70℃~80℃，干燥时间为3-4小时
④通过真空上料机输送装置将步骤①的原料加入长径比为48:1的双阶串联螺杆造粒机组的第一温区第一入料口，经过充分混合→反应至第三温区第二入料口加入步骤②的原料，再经过充分混合→反应至第五温区第三入料口加入步骤③的原料，从第一入料口开始，挤出机头结束的挤出机组的各段螺筒温区温度设定为75～80℃、80～85℃、90～100℃、110～120℃、130～140℃、150～160℃、170～185℃、165～175℃、160～170℃、140～155℃、100～120℃、70～90℃、55～60℃，螺杆转速为150～200r/min，在55～185℃熔融反应挤出→冷却→裁切→烘干→杀菌→包装→得到一种可生物降解的高所述性能改性粒子材料；
所述的第三入料口段夹套冷却水；所述双阶串联螺杆造粒机组包括13个温区。
10.根据权利要求1-9所述的一种可生物降解的高性能改性粒子材料，其特征在于，通过釆用挤塑、吸塑或注塑机组生产线等通用设备规模化加工生产各式家用和工业用品、玩具、文具、电子产品外壳。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114568253A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-06-03 | 瑞派尔(宜昌)科技集团股份有限公司 | 抗冲生态种植颗粒 |
| CN115403909A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-29 | 安徽双津实业有限公司 | 一种生物降解薄膜及制备方法 |
| CN115926461A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-04-07 | 成都俊马密封科技股份有限公司 | 一种用于核电厂的耐温耐压密封垫及制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101942118A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-01-12 | 曾广胜 | 一种植物纤维淀粉完全生物降解材料及其制备方法 |
| CN103225133A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-07-31 | 江苏竹溪活性炭有限公司 | 一种活性碳纤维及其制备方法 |
| CN104805535A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-29 | 华南理工大学 | 一种多孔碳纳米纤维的制备方法 |
| CN106582595A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-04-26 | 上海应用技术大学 | 一种蓝色TiO2催化剂的制备方法 |
| CN112281259A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 西安工程大学 | 一种空心碳微球负载碳纤维织物复合材料的制备方法 |
| CN112876745A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-01 | 杭州之西科技有限公司 | 一种抗菌可生物降解餐具及其制备方法 |
| CN113308877A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-27 | 广州绿徽新材料研究院有限公司 | 一种高性能的阻燃纤维的制备方法 |
-
2021
- 2021-09-08 CN CN202111048117.3A patent/CN113788991A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101942118A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-01-12 | 曾广胜 | 一种植物纤维淀粉完全生物降解材料及其制备方法 |
| CN103225133A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-07-31 | 江苏竹溪活性炭有限公司 | 一种活性碳纤维及其制备方法 |
| CN104805535A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-29 | 华南理工大学 | 一种多孔碳纳米纤维的制备方法 |
| CN106582595A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-04-26 | 上海应用技术大学 | 一种蓝色TiO2催化剂的制备方法 |
| CN112281259A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 西安工程大学 | 一种空心碳微球负载碳纤维织物复合材料的制备方法 |
| CN112876745A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-01 | 杭州之西科技有限公司 | 一种抗菌可生物降解餐具及其制备方法 |
| CN113308877A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-27 | 广州绿徽新材料研究院有限公司 | 一种高性能的阻燃纤维的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 刘双 等: "静电纺丝法制备多孔纳米炭纤维及其电化学性能研究", 《新型炭材料》 * |
| 张水洞: "氧化淀粉生物降解材料的制备及结构与性能研究", 《万方学位论文数据库》 * |
| 童丹 等: "《马铃薯变性淀粉加工技术》", 30 September 2015, 武汉大学出版社 * |
| 马调调: "纳米二氧化硅/淀粉/聚乳酸三元复合材料力学性能研究", 《橡塑技术与装备》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114568253A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-06-03 | 瑞派尔(宜昌)科技集团股份有限公司 | 抗冲生态种植颗粒 |
| CN115403909A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-29 | 安徽双津实业有限公司 | 一种生物降解薄膜及制备方法 |
| CN115403909B (zh) * | 2022-10-17 | 2023-11-03 | 安徽双津实业有限公司 | 一种生物降解薄膜及制备方法 |
| CN115926461A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-04-07 | 成都俊马密封科技股份有限公司 | 一种用于核电厂的耐温耐压密封垫及制备方法 |
| CN115926461B (zh) * | 2023-03-15 | 2023-05-05 | 成都俊马密封科技股份有限公司 | 一种用于核电厂的耐温耐压密封垫及制备方法 |
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