CN114933815A - 一种秸秆复合材料母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆复合材料母粒及其制备方法，该方法包括步骤如下：对秸秆依次进行筛选异物、清洗、浸泡和煮沸处理，然后加入次氯酸钙漂白，再清洗至中性，最后烘干至含水率低于4%；将烘干后的秸秆粉碎得到秸秆超微粉；按重量份计，取秸秆超微粉40~60份、聚合物50~90份、无机填料5~10份、增塑剂1~10份、稳定剂15~20份、偶联剂5~8份和助降解剂1~2份，加入高混机混合后，依次经冷混机、双螺杆基础机和造粒机，得到所述秸秆复合材料母粒；其中所述聚合物为聚乳酸、PHA、PBAT和PBST中的一种或多种。本发明可以在保障力学性能、降低生产成本的同时解决农业资源浪费的问题。
Description
技术领域
本发明属于生物降解塑料技术领域，具体涉及一种秸秆复合材料母粒及其制备方法。
背景技术
市场上流通的生物降解塑料大多存在着一些缺陷，如为了增强塑料的力学性能而添加了大量增塑剂和无机填料进行改进，但这也大幅度增加了塑料的成本。
秸秆等生物基材料属于农业垃圾，燃烧热量值低，且容易带来较为严重的环境问题，造成了严重的资源浪费。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种秸秆复合材料母粒及其制备方法，在保障力学性能、降低生产成本的同时解决农业资源浪费的问题。
技术方案：一种秸秆复合材料母粒的制备方法，包括步骤如下：
步骤一、对秸秆依次进行筛选异物、清洗、浸泡和煮沸处理，然后加入次氯酸钙漂白，再清洗至中性，最后烘干至含水率低于4%；
步骤二、将烘干后的秸秆粉碎得到秸秆超微粉；
步骤三、按重量份计，取秸秆超微粉40~60份、聚合物50~90份、无机填料5~10份、增塑剂1~10份、稳定剂15~20份、偶联剂5~8份和助降解剂1~2份，加入高混机混合后，依次经冷混机、双螺杆基础机和造粒机，得到所述秸秆复合材料母粒；其中所述聚合物为聚乳酸、PHA、PBAT和PBST中的一种或多种。
优选的，所述秸秆超微粉的粒径为300~500目。
优选的，所述无机填料为碳酸钙、纳米碳酸钙、滑石粉和沉淀硫酸钡中的一种或多种。
优选的，所述增塑剂为环氧植物油、柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三乙酯和乙酰基柠檬酸三丁酯中的一种或多种。
优选的，所述稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和无毒亚磷酸酯中的一种或多种。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
优选的，所述助降解剂由光敏剂和氧化剂组成，其中光敏剂和氧化剂的质量比为（6~7）：（3~4）。
优选的，所述光敏剂为硬脂酸盐、变价金属氧化物、纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米二氧化硅中的一种或多种；所述氧化剂为二氧化锰、磷酸酯、氧化石蜡和氧化淀粉中的一种或多种。
优选的，所述步骤三中高混机的混合温度为80~110℃，混合时间为30~50min。
由上述方法制备得到的秸秆复合材料母粒。
有益效果：本发明中添加的聚合物聚乳酸、PHA、PBAT或PBST与秸秆进行混合，能有效增强塑料的弹性，提高塑料的力学性能，同时秸秆为天然可降解高分子材料，其成本低廉，并且本身具有天然降解能力。
本发明中加入的增塑剂环氧植物油、柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三乙酯或乙酰基柠檬酸三丁酯能有效降低聚合物的玻璃化温度，可改善其加工性能，降低脆性断裂，提高产品韧性，且这几类增塑剂具有无毒害、绿色环保等特点，可取代具有生物毒性的邻苯类增塑剂，改善材料的加工性能。
本发明中加入的助降解剂即光解剂与氧化剂的混合料，可进一步提高产品可降解能力，提高自然降解速率，缩减一次性塑料制品的降解周期，减轻塑料对周围环境的不利影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例所涉及的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：对回收利用的秸秆进行筛选异物、清洗、浸泡、煮沸处理，加入次氯酸钙漂白，再次清洗直至pH值为中性，对原料进行烘干处理至含水率低于2%；
步骤二：干燥后待料温冷却至室温，将冷却后的秸秆进行初步粉碎，经过微粉机进行粉碎处理，得到400目的秸秆超微粉；
步骤三：按重量份计，取秸秆超微粉50份、聚合物70份、无机填料10份、增塑剂1份、稳定剂17份、偶联剂7份、助降解剂1份，加入到高速混合机中，100℃条件下混合45min，然后经由高混机进入冷混机，再使用双螺杆挤出机熔融挤出经造粒机造粒，得到所述秸秆复合材料母粒。
其中，本实施例中：
聚合物为聚乳酸；
无机填料为碳酸钙与滑石粉的混合料，质量混合比为2：3；
增塑剂为乙酰基柠檬酸三丁酯；
稳定剂为硬脂酸钙与硬脂酸锌的混合料，质量混合比为1:4；
偶联剂为钛酸酯偶联剂与铝酸酯偶联剂的混合料，质量混合比为1:8；
助降解剂为质量分数含量75%的光敏剂和质量分数含量25%的氧化剂，光敏剂为纳米氧化锌和纳米二氧化硅的混合料，质量混合比1:5；氧化剂为二氧化锰。
以本实施例中制得的秸秆复合材料母粒与市场上随机选取的可降解塑料作为对照组，然后分别对耐磨性能、拉伸强度和生物降解速率进行测试，且检测条件一致，然后记录其结果，结果如下：
| 测试项目 | 耐磨性 | 拉伸强度（MPa） | 生降降解速率（100天） |
| 实施例 | 好 | 59 | 19.45μg/h |
| 对比例1 | 一般 | 38 | 9.17μg/h |
| 对比例2 | 差 | 25 | 11.32μg/h |
本发明中创新配比了稳定剂和偶联剂，结合环保型增塑剂，有助于提升塑料的物理性能，另外为了提高塑料的降解速率加入了光敏剂和氧化剂，大大提升了塑料的降解速率，在保证塑料物理性能的同时也提高了降解速率。
Claims (10)
1.一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一、对秸秆依次进行筛选异物、清洗、浸泡和煮沸处理，然后加入次氯酸钙漂白，再清洗至中性，最后烘干至含水率低于4%；
步骤二、将烘干后的秸秆粉碎得到秸秆超微粉；
步骤三、按重量份计，取秸秆超微粉40~60份、聚合物50~90份、无机填料5~10份、增塑剂1~10份、稳定剂15~20份、偶联剂5~8份和助降解剂1~2份，加入高混机混合后，依次经冷混机、双螺杆基础机和造粒机，得到所述秸秆复合材料母粒；其中所述聚合物为聚乳酸、PHA、PBAT和PBST中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，所述秸秆超微粉的粒径为300~500目。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙、纳米碳酸钙、滑石粉和沉淀硫酸钡中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，所述增塑剂为环氧植物油、柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三乙酯和乙酰基柠檬酸三丁酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和无毒亚磷酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，所述助降解剂由光敏剂和氧化剂组成，其中光敏剂和氧化剂的质量比为（6~7）：（3~4）。
8.根据权利要求7所述的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，所述光敏剂为硬脂酸盐、变价金属氧化物、纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米二氧化硅中的一种或多种；所述氧化剂为二氧化锰、磷酸酯、氧化石蜡和氧化淀粉中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种秸秆复合材料母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤三中高混机的混合温度为80~110℃，混合时间为30~50min。
10.由权利要求1~9任意一项制备方法制得的秸秆复合材料母粒。
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2022
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