CN116903961A - 一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒及其制备方法。该秸秆微纳米纤维改性塑料母粒由聚丙烯、秸秆微纳米纤维、增塑剂、抗氧剂和乙撑双硬酯酰胺组成。其中，秸秆微纳米纤维的制备步骤包括秸秆破碎、干燥、表面处理化、与可溶性聚酰亚胺粉末和马来酸酐接枝聚丙烯混合，静电纺丝。本方明制备的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒具有极低的吸水率和优异的力学性能，可用于塑料制品的生产。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒及其制备方法。
背景技术
秸秆是农作物收获后的剩余物质，它具有丰富的资源性和可再生性。通过将秸秆进行预处理、纤维化和纳米化处理，可以得到秸秆微纳米纤维。秸秆微纳米纤维具有高比表面积、低密度、高强度、优良的力学性能和生物降解性等特点。这些特性使得秸秆微纳米纤维在复合材料中具有广泛的应用前景，例如增强材料、吸附剂、纳米复合材料等领域。
聚丙烯是一种常用的塑料，具有良好的机械性能、耐热性和耐腐蚀性。然而，聚丙烯的刚性和脆性限制了其应用范围。为了改善聚丙烯的可加工性和柔韧性，可以通过添加塑化剂来降低聚丙烯的玻璃化转变温度和增加其韧性，从而得到塑料聚丙烯。塑料聚丙烯广泛应用于塑料制品、电线电缆、汽车零部件等领域。
秸秆微纳米纤维可以作为一种有效的增强剂添加到塑料聚丙烯中，以提高其力学性能、耐热性和韧性。添加秸秆微纳米纤维可以增加复合材料的界面相容性，改善其力学性能、导热性能和阻燃性能。譬如专利技术文献CN108976603B公开了一种植物纤维填充改性复合塑料制备方法，包括以下步骤：首先将秸秆进行碱处理和疏解液处理，得到秸秆纤维，然后将秸秆纤维使用马来酸酐氯仿溶液改性，得到改性秸秆纤维，最后，将改性秸秆纤维和通用塑料共混，挤出制成复合塑料。该发明中植物纤维分子结构含有大量羟基，能够改变通常塑料分子间的氢键结合，破坏高分子螺旋结晶结构，使得其熔融温度降低，但是大量羟基的引入会导致吸水率提高，它可能影响着薄膜在实际应用中的力学性能和尺寸稳定性。
专利技术文献CN115746434A公开了一种具有玉米秸秆纤维的聚乙烯复合材料及其制备方法，该发明将玉米秸秆粉复合纤维引入到聚乙烯树脂中，其中玉米秸秆复合纤维是由玉米秸秆粉经发酵和盐酸处理后与石墨烯，N,N-二甲基甲酰胺经过静电纺丝得到。相对于玉米秸秆粉，玉米秸秆复合纤维的引入降低了聚乙烯复合材料的吸水率，但是玉米秸秆复合纤维表面依旧存在大量的亲水性基团，还是会导致聚乙烯复合材料具有较高的吸水率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒及其制备方法，以解决秸秆纤维改性的聚丙烯存在的吸水率较高的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，包括以下重量份数原料：聚丙烯50-70份、秸秆微纳米纤维10-15份、增塑剂2-4份、抗氧剂0.5-1份和乙撑双硬酯酰胺0.5-1份。
其中，所述秸秆微纳米纤维的具体制备方法如下：
S1：将秸秆破碎，过100目筛，于85-100℃下干燥24-30h，得到秸秆粉末；
S2：将秸秆粉末加入有机酸处理液中，处理5-10h，然后分离，洗涤，得到表面处理化秸秆粉末；
S3：将表面处理化秸秆粉末、可溶性聚酰亚胺粉末和马来酸酐接枝聚丙烯加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中，于85-90℃下搅拌8 h，得到静电纺丝溶液；
S4：将静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到秸秆微纳米纤维。
其中，所述可溶性聚酰亚胺粉末为可溶解于N,N-二甲基甲酰胺的聚酰亚胺粉末。
优选的，所述有机酸处理液中有机酸为柠檬酸、酒石酸、草酸、苹果酸和枸椽酸中的一种。
优选的，所述有机酸处理液的制备方法为：将有机酸加入去离子水中，搅拌均匀，即得有机酸处理液。
优选的，所述有机酸和去离子水的重量比为10-15:150-200。
优选的，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆和甘蔗秸秆中的一种。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯和脂肪酸酯中的一种。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的一种。
优选的，所述步骤S2中秸秆粉末和有机酸处理液的重量比为10-15:100-200。
优选的，所述步骤S3中表面处理化秸秆粉末、可溶性聚酰亚胺粉末、马来酸酐接枝聚丙烯和N,N-二甲基甲酰胺的重量比为10-15:1.5-2:0.1-0.5:80-120。
优选的，所述可溶性聚酰亚胺粉末的型号为KF-1。
优选的，所述步骤S4中静电纺丝的具体工艺参数如下：纺丝电压为15-18kV，纺丝速度为0.5-0.8mL/h，接收距离为20-25cm，接收器转速为100-120rpm，纺丝针头的规格为15-21 G，温度为30-35℃，湿度为35-40%。
本发明还提供了一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）将聚丙烯、秸秆微纳米纤维、增塑剂、抗氧剂和乙撑双硬酯酰胺混合搅拌均匀，得到混合料；
（2）将混合料添加到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到秸秆微纳米纤维改性塑料母粒。
优选的，所述步骤（2）中双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150℃，二区温度160℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度185℃，六区温度180℃。
优选的，所述步骤（2）中双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆压力为0.06-0.1MPa，螺杆转速为220-350rpm。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过将秸秆粉末表面化处理，再和可溶性聚酰亚胺粉末、马来酸酐接枝聚丙烯进行静电纺丝，得到一种全新的秸秆微纳米纤维，采用本方明制备的秸秆微纳米纤维作为增强材料的聚丙烯具有极低的吸水率。
（2）本发明通过在聚丙烯中添加秸秆微纳米纤维，使得制备的改性塑料母粒具有较高的拉伸强度和弯曲强度。
（3）本发明通过将秸秆转化为微纳米纤维，并应用于改性塑料母粒的制备中，有助于推动可持续发展和循环经济，减少对传统原材料的依赖，并且摒弃了传统的酸化、碱化处理，大大提高了秸秆的利用率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例和对比例中的原料来源如下：
聚丙烯购买于上海阿拉丁生化科技股份有限公司，型号为P110852；马来酸酐接枝聚丙烯购买于上海阿拉丁生化科技股份有限公司，型号为P478291；可溶性聚酰亚胺粉末购买于苏州韬联塑化有限公司，型号为KF-1；
实施例1：一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，具体制备步骤如下：
（1）将10g柠檬酸加入150g去离子水中，搅拌均匀，得到有机酸处理液；
（2）将玉米秸秆破碎，过100目筛，于85℃下干燥30h，得到秸秆粉末；
（3）将10g秸秆粉末加入100g有机酸处理液中，处理5h，然后分离，洗涤，得到表面处理化秸秆粉末；
（4）将10g表面处理化秸秆粉末、1.5g的可溶性聚酰亚胺粉末和0.1g马来酸酐接枝聚丙烯加入到80g N,N-二甲基甲酰胺溶液中，于85℃下搅拌8 h，得到静电纺丝溶液；
（5）将静电纺丝溶液进行静电纺丝，纺丝电压为16kV，纺丝速度为0.7mL/h，接收距离为25cm，接收器转速为100rpm，纺丝针头的规格为20 G，温度为35℃，湿度为35%，得到秸秆微纳米纤维；
（6）将50g聚丙烯、10g秸秆微纳米纤维、2g邻苯二甲酸酯、0.5g抗氧剂1010和0.5g乙撑双硬酯酰胺混合搅拌均匀，得到混合料；
（7）将混合料添加到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150℃，二区温度160℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度185℃，六区温度180℃，双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆压力0.06MPa，螺杆转速300rpm，得到秸秆微纳米纤维改性塑料母粒。
实施例2：一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，具体制备步骤如下：
（1）将12g酒石酸加入180g去离子水中，搅拌均匀，得到有机酸处理液；
（2）将玉米秸秆破碎，过100目筛，于85℃下干燥30h，得到秸秆粉末；
（3）将12g秸秆粉末加入150g有机酸处理液中，处理8h，然后分离，洗涤，得到表面处理化秸秆粉末；
（4）将12g表面处理化秸秆粉末、1.7g的可溶性聚酰亚胺粉末和0.3g马来酸酐接枝聚丙烯加入到100g N,N-二甲基甲酰胺溶液中，于85℃下搅拌8 h，得到静电纺丝溶液；
（5）将静电纺丝溶液进行静电纺丝，纺丝电压为16kV，纺丝速度为0.7mL/h，接收距离为25cm，接收器转速为100rpm，纺丝针头的规格为20 G，温度为35℃，湿度为35%，得到秸秆微纳米纤维；
（6）将60g聚丙烯、12g秸秆微纳米纤维、3g邻苯二甲酸酯、0.7g抗氧剂1010和0.8g乙撑双硬酯酰胺混合搅拌均匀，得到混合料；
（7）将混合料添加到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150℃，二区温度160℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度185℃，六区温度180℃，双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆压力0.06MPa，螺杆转速300rpm，得到秸秆微纳米纤维改性塑料母粒。
实施例3：一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，具体制备步骤如下：
（1）将15g草酸加入200g去离子水中，搅拌均匀，得到有机酸处理液；
（2）将玉米秸秆破碎，过100目筛，于100℃下干燥24h，得到秸秆粉末；
（3）将15g秸秆粉末加入200g有机酸处理液中，处理10h，然后分离，洗涤，得到表面处理化秸秆粉末；
（4）将15g表面处理化秸秆粉末、2g的可溶性聚酰亚胺粉末和0.5g马来酸酐接枝聚丙烯加入到120g N,N-二甲基甲酰胺溶液中，于90℃下搅拌8 h，得到静电纺丝溶液；
（5）将静电纺丝溶液进行静电纺丝，纺丝电压为16kV，纺丝速度为0.7mL/h，接收距离为25cm，接收器转速为100rpm，纺丝针头的规格为20 G，温度为35℃，湿度为35%，得到秸秆微纳米纤维；
（6）将70g聚丙烯、15g秸秆微纳米纤维、4g邻苯二甲酸酯、1g抗氧剂1010和1g乙撑双硬酯酰胺混合搅拌均匀，得到混合料；
（7）将混合料添加到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150℃，二区温度160℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度185℃，六区温度180℃，双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆压力0.06MPa，螺杆转速300rpm，得到秸秆微纳米纤维改性塑料母粒。
对比例1：
对比例1与实施例1的区别在于：秸秆粉末没有进行表面化处理。
对比例2：
对比例2与实施例1的区别在于：静电纺丝溶液中没有添加马来酸酐接枝聚丙烯。
对比例3：
对比例3与实施例1的区别在于：秸秆粉末没有进行表面化处理，静电纺丝溶液中没有添加马来酸酐接枝聚丙烯。
对比例4：
对比例4与实施例1的区别在于：将步骤（6）中的秸秆微纳米纤维替换为秸秆粉末。
性能测试：
样品制备：将实施例和对比例得到的塑料母粒倒入注塑机中注塑成哑铃状的样品，注塑温度为185 ℃。
力学性能测试：采用万能试验机测试样品的力学性能（拉伸强度和弯曲性能），按GB/T 1447-2005测量样品的拉伸强度，测试速度为10 mm/min，每组测试5个样品，测试结果取平均值；按GB/T 1449-2005测量标准样品的弯曲强度，测试速度为2 mm/min，每组测试5个样品，测试结果取平均值，结果如表1所示。
吸水性能测试：按GB/T 17657-1999测试样品的吸水性能，首先样品放入70 ℃的干燥箱中干燥24 h去除样品表面的水分，取出，测量样品质量并记为m0，再将其放入装有常温去离子水的烧杯中，每24 h取出样品，将样品表面的水分擦干并待样品完全干燥后，测量样品质量并记为m1，吸水率的计算公式如下：吸水率η=[(m1-m0)/m0]×100%，每组测试3个样品，测试结果取平均值，结果如表1所示。
表1 性能测试结果
数据分析：从实施例1-3可以看出，本发明制备的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒具有优异的拉伸强度和弯曲强度，最重要的是，具有极低的吸水率。
从实施例1和对比例1-3可以看出，秸秆微纳米纤维中的表面化处理和马来酸酐接枝聚丙烯对于降低改性塑料母粒的吸水率至关重要，这可能是由于表面化处理的秸秆粉末更为粗糙的表面结构，使得聚酰亚胺和马来酸酐接枝聚丙烯能够和秸秆粉末形成机械互锁结构，使得秸秆微纳米纤维具有更紧密的结构，并且，在后续的熔融加工过程中，马来酸酐接枝聚丙烯会熔融，进一步提高秸秆微纳米纤维与聚丙烯之间的相容性，紧密的结构具有更少的间隙，从而降低了吸水性。
Claims (10)
1.一种秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，其特征在于，包括以下重量份数原料：聚丙烯50-70份、秸秆微纳米纤维10-15份、增塑剂2-4份、抗氧剂0.5-1份和乙撑双硬酯酰胺0.5-1份；
所述秸秆微纳米纤维的具体制备方法如下：
S1：将秸秆破碎，过100目筛，于85-100℃下干燥24-30h，得到秸秆粉末；
S2：将秸秆粉末加入有机酸处理液中，处理5-10h，然后分离，洗涤，得到表面处理化秸秆粉末；
S3：将表面处理化秸秆粉末、可溶性聚酰亚胺粉末和马来酸酐接枝聚丙烯加入到 N,N-二甲基甲酰胺溶液中，于85-90℃下搅拌8 h，得到静电纺丝溶液；
S4：将静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到秸秆微纳米纤维；
所述可溶性聚酰亚胺粉末为可溶解于N,N-二甲基甲酰胺的聚酰亚胺粉末；
所述有机酸处理液中有机酸为柠檬酸、酒石酸、草酸、苹果酸和枸椽酸中的一种；所述有机酸处理液的制备方法为：将有机酸加入去离子水中，搅拌均匀，即得有机酸处理液；所述有机酸和去离子水的重量比为10-15:150-200。
2.根据权利要求1所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆和甘蔗秸秆中的一种。
3.根据权利要求1所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯和脂肪酸酯中的一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的一种。
4.根据权利要求1所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，其特征在于，所述步骤S2中秸秆粉末和有机酸处理液的重量比为10-15:100-200。
5.根据权利要求1所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，其特征在于，所述步骤S3中表面处理化秸秆粉末、可溶性聚酰亚胺粉末、马来酸酐接枝聚丙烯和N,N-二甲基甲酰胺的重量比为10-15:1.5-2:0.1-0.5:80-120。
6.根据权利要求1所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，其特征在于，所述可溶性聚酰亚胺粉末的型号为KF-1。
7.根据权利要求1所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒，其特征在于，所述步骤S4中静电纺丝的具体工艺参数如下：纺丝电压为15-18kV，纺丝速度为0.5-0.8mL/h，接收距离为20-25cm，接收器转速为100-120rpm，纺丝针头的规格为15-21 G，温度为30-35℃，湿度为35-40%。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
（1）将聚丙烯、秸秆微纳米纤维、增塑剂、抗氧剂和乙撑双硬酯酰胺混合搅拌均匀，得到混合料；
（2）将混合料添加到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到秸秆微纳米纤维改性塑料母粒。
9.根据权利要求8所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各区温度为：一区温度150℃，二区温度160℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度185℃，六区温度180℃。
10.根据权利要求8所述的秸秆微纳米纤维改性塑料母粒的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆压力为0.06-0.1MPa，螺杆转速为220-350rpm。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104163943A (zh) * | 2014-08-08 | 2014-11-26 | 华中科技大学 | 一种热塑性纤维素复合材料及其制备方法 |
| CN105040146A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-11-11 | 江苏锦宇环境工程有限公司 | 一种静电纺木质素/醋酸纤维素微纳米复合材料的制备方法 |
| CN105315689A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 南京博方生物科技有限公司 | 一种秸秆基材料的制备及其使用方法 |
| CN105400076A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-16 | 慈溪康氏新材料有限公司 | 一种聚丙烯色母粒及其制备方法 |
| CN108976603A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-11 | 成都工业学院 | 一种植物纤维填充改性复合塑料制备方法 |
| CN110684218A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-14 | 广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司 | 一种混合纤维增强改性的聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN110724346A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-24 | 广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司 | 一种植物纤维填充改性聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| EP3964539A1 (de) * | 2020-09-03 | 2022-03-09 | Daw Se | Masterbatch und verwendung des masterbatches, polymerwerkstoffe, enthaltend den masterbatch, sowie formkörper, erhalten aus dem polymerwerkstoff |
| WO2022110593A1 (zh) * | 2020-11-25 | 2022-06-02 | 胡森川 | 一种耐磨耐老化家具塑料颗粒及制备方法 |
| CN115746434A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 佛山市杰品玩具实业有限公司 | 一种具有玉米秸秆纤维的聚乙烯复合材料及其制备方法 |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105315689A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 南京博方生物科技有限公司 | 一种秸秆基材料的制备及其使用方法 |
| CN104163943A (zh) * | 2014-08-08 | 2014-11-26 | 华中科技大学 | 一种热塑性纤维素复合材料及其制备方法 |
| CN105040146A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-11-11 | 江苏锦宇环境工程有限公司 | 一种静电纺木质素/醋酸纤维素微纳米复合材料的制备方法 |
| CN105400076A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-16 | 慈溪康氏新材料有限公司 | 一种聚丙烯色母粒及其制备方法 |
| CN108976603A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-11 | 成都工业学院 | 一种植物纤维填充改性复合塑料制备方法 |
| CN110724346A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-24 | 广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司 | 一种植物纤维填充改性聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN110684218A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-14 | 广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司 | 一种混合纤维增强改性的聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| EP3964539A1 (de) * | 2020-09-03 | 2022-03-09 | Daw Se | Masterbatch und verwendung des masterbatches, polymerwerkstoffe, enthaltend den masterbatch, sowie formkörper, erhalten aus dem polymerwerkstoff |
| WO2022110593A1 (zh) * | 2020-11-25 | 2022-06-02 | 胡森川 | 一种耐磨耐老化家具塑料颗粒及制备方法 |
| CN115746434A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 佛山市杰品玩具实业有限公司 | 一种具有玉米秸秆纤维的聚乙烯复合材料及其制备方法 |
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