專利名稱：熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料及其制備 方法，屬于含植物纖維、二氧化碳基塑料及共混材料的組合物，是天然植物纖維和二氧化碳 基塑料的熱塑改性及新產(chǎn)品開發(fā)技術領域。( 二)背景技術全世界每年有1. 5億噸石油、天然氣等有限的石化資源用于化學 合成“合成高分子”，為了減少廢棄合成高分子材料產(chǎn)品對環(huán)境的影響和有限資源的利用， 重新構筑可持續(xù)發(fā)展的人類社會已成為世界各國的共識。實現(xiàn)世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，國 內(nèi)外的相關研究前沿之一是利用清潔生產(chǎn)技術，將可再生的生物質資源，改性、合成滿足使 用要求的環(huán)境友好高分子新材料，降低對有限資源的消耗，減少材料使用后對環(huán)境的污染， 為此國內(nèi)外的相關研究更注重尋找新的天然高分子塑料材料。植物纖維是地球上巨大的再生性生物高分子資源。從資源的可持續(xù)利用、保護環(huán) 境和生物體親和性與生物分解性特點出發(fā)，人們對于能再生的植物纖維的利用寄托了很大 的期望。從而植物纖維資源化利用，開發(fā)環(huán)境友好的綠色產(chǎn)品，已形成環(huán)境綠色高技術研究 與開發(fā)中的熱點領域。植物纖維作為可再生資源，它的改性和利用一方面可節(jié)省大量石油 資源，另一方面可以緩解大量非降解合成高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染，植物纖維及 其改性材料廢棄后可以在自然環(huán)境中實現(xiàn)生物量的循環(huán)。二氧化碳基塑料是由人工合成的熱塑性脂肪族聚酯，是一種完全生物降解塑料， 其降解產(chǎn)物為水和二氧化碳，用途十分廣泛。但是，二氧化碳基塑料作為一種生物分解的 脂肪族聚酯類材料，與聚烯烴類材料不同，這類材料的熔體性能差，加工應用過程中存在著 困難，其材料的粘度和強度均較低，導致成型加工過程中定型速度很慢，實施吹塑、壓延、注 塑紡絲等加工方式難度很大；同時在熔體狀態(tài)下十分容易發(fā)生材料的分解，使得聚合物的 分子量下降超過50%，導致成型加工制品的力學強度嚴重下降。因此二氧化碳基塑料的加 工性能較差，很難通過常規(guī)的加工方法在常規(guī)聚合物加工設備上加工出符合使用要求的產(chǎn)熱塑性植物纖維與二氧化碳基塑料熔融共混改性后得到的新型熱塑共混材料加 工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性和力學性能，其制 品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機電、建筑材料、包裝和環(huán)保等 生產(chǎn)加工領域。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好的熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基 塑料共混材料及其制備方法。熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混可以改善熱塑性植物 纖維的加工性能，解決其拉伸強度低等性能不足的問題，同時可以對二氧化碳基塑料起到 較好的增塑作用，解決二氧化碳基塑料加工性能、韌性和抗撕裂性能不足、斷裂伸長率低、 薄膜較脆等不足等問題，提供一種以天然植物纖維為原料，生產(chǎn)環(huán)境友好的植物纖維/ 二 氧化碳基塑料熱塑材料的新方法，為可再生資源植物纖維的大規(guī)模開發(fā)利用服務。2、技術方案本發(fā)明的技術方案是一種熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基塑料共混材料，它的各組分的重量份為熱塑性植物纖維1 99，二氧化碳基塑料1 99，交聯(lián)劑O 10，增塑劑O 10。它的制備方法是將熱塑性植物纖維1 99份、二氧化碳基塑料1 99 份，交聯(lián)劑0 10份和增塑劑0 10份在高速混合機中攪拌5 20分鐘，在溫度30 60°C 干燥8 12小時，控溫于100 140°C將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混5 lOmin，在 110 150°C、0. 1 IMPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基塑料共混 材料。熱塑性植物纖維是是將去雜后的植物纖維原料粉碎，膨化，加入植物纖維重量2 倍的1%H2S04溶液，在120°C下處理lh，過濾、清洗、干燥、粉碎過40目篩，得到去除木素和 多縮戊糖的純凈植物纖維粉；在純凈植物纖維粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸 漬2h，壓榨擠去多余的堿液，使植物纖維中含堿液控制在50%，即獲得堿化植物纖維；按重 量比取堿化植物纖維100份、過硫酸鉀2份、丙烯酸甲酯200份于反應釜中，同時通入N2， 30°C下攪拌反應10h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0 ；反應液通過離心 分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥即得到熱塑性植物纖維。
二氧化碳基塑料選用二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙 烷三元共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧環(huán)己烷三元共聚物；交聯(lián)劑選用順丁烯二酸酐， 檸檬酸三丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一種或兩種以上的任意組合；增塑劑選 用丙三醇，聚乙二醇，鄰苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一種或兩種以上的任意組合。熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基塑料共混材料及其制備方法，其制備步驟是第一步，配料按重量比配比取熱塑性植物纖維1 99，二氧化碳基塑料1 99， 交聯(lián)劑O 10，增塑劑0 10，在高速混合機中攪拌混勻5 20min。第二步，干燥將混合均勻的共混物在溫度30 60°C干燥8 12小時。第三步，共混造粒將干燥好的共混料在雙螺桿擠出機中于100 140°C熔融共混 5 lOmin，在110 150°C、0. 1 IMPa下擠出造粒，制備成熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基 塑料共混材料。3、有益效果植物纖維作為一種可再生天然資源，來源充足以及可生物降解。對其 進行共混改性，可得到以植物纖維為骨架的熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基塑料共混新材 料。作為可再生資源，它的共混改性和利用一方面可節(jié)省大量石油資源，另一方面可以緩解 大量非降解合成高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染，熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基塑料共 混材料廢棄后可以在自然環(huán)境中實現(xiàn)生物量的循環(huán)。熱塑性植物纖維與二氧化碳基塑料共 混改性，兩者相容性很好，能夠達到熱力學相容狀態(tài)，避免產(chǎn)品的相分離現(xiàn)象，提高了改性 產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。熱塑性植物纖維與二氧化碳基塑料共混改性，使其加工流變特性與聚 乙烯相似，便于使用常規(guī)設備進行工業(yè)化生產(chǎn)。熱塑性植物纖維與二氧化碳基塑料共混改 性產(chǎn)品，綜合力學性能優(yōu)良，其制品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地 膜、機電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領域。
具體實施方式
本發(fā)明由以下具體實施措施實現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊 說明外，均為重量份數(shù)。下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例1 按重量比取熱塑性植物纖維1份、二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物99份，順 丁烯二酸酐10份在高速混合機中攪拌5分鐘，在溫度30°C干燥12小時，控溫于100°C將共 混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混5min，在110°C、lMPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料。實施例2 按重量比取熱塑性植物纖維99份、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷三元共聚物1份，鄰苯二甲酸二丁酯10份在高速混合機中攪拌20分鐘，在溫度60°C干燥8小 時，控溫于140°C將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混lOmin，在150°C、0. IMPa下造粒得到 完全生物降解熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料。實施例3 按重量比取熱塑性植物纖維10份、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧環(huán)己烷 三元共聚物90份，檸檬酸三丁酯3份和丙三醇3份、聚乙二醇4份在高速混合機中攪拌8 分鐘，在溫度40°C干燥10小時，控溫于110°C將熔融共混料在雙螺桿擠塑機中共混6min，在 120°C、0. 7MPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基塑料共混材料。實施例4 按重量比取熱塑性植物纖維30份、二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物70份， 乙撐雙硬脂酸酰胺5份和己二酸二丁酯3份在高速混合機中攪拌10分鐘，在溫度45°C干燥 12小時，控溫于120°C將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混7min，在130°C、0. 5MPa下造粒 得到完全生物降解熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料。實施例5 按重量比取熱塑性植物纖維50份、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷三 元共聚物50份，六方氮化硼7份和聚乙二醇3份在高速混合機中攪拌15分鐘，在溫度35°C 干燥12小時，控溫于130°C將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混8min，在140°C、0. 3MPa下 造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料。實施例6 按重量比取熱塑性植物纖維70份、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧環(huán)己烷 三元共聚物30份，檸檬酸三丁酯5份、乙撐雙硬脂酸酰胺5份和丙三醇5份在高速混合機 中攪拌12分鐘，在溫度50°C干燥8小時，控溫于140°C將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共 混9min，在150°C、0. 2MPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混 材料。
權利要求
一種熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料，其特征在于，它的各組分的重量份為熱塑性植物纖維1～99，二氧化碳基塑料1～99，交聯(lián)劑0～10，增塑劑0～10。
2.根據(jù)權利要求1所述熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料，其特征是，所述 的熱塑性植物纖維，是將去雜后的植物纖維原料粉碎，膨化，加入植物纖維重量2倍的 H2S04溶液，在120°C下處理lh，過濾、清洗、干燥、粉碎過40目篩，得到去除木素和多縮戊糖 的純凈植物纖維粉；在純凈植物纖維粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸漬2h，壓 榨擠去多余的堿液，使植物纖維中含堿液控制在50%，即獲得堿化植物纖維；按重量比取 堿化植物纖維100份、過硫酸鉀2份、丙烯酸甲酯200份于反應釜中，同時通入N2，30°C下攪 拌反應10h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0 ；反應液通過離心分離去除 溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥即得到熱塑性植物纖維。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料，其特征是，所述 的二氧化碳基塑料為二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷三元共 聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧環(huán)己烷三元共聚物。
4.根據(jù)權利要求1所述的熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料及，其特征是，所 述的交聯(lián)劑為順丁烯二酸酐，檸檬酸三丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一種或兩 種以上的任意組合。
5.根據(jù)權利要求1所述的熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料，其特征是，所述 的增塑劑為丙三醇，聚乙二醇，鄰苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一種或兩種以上的任思組合。
6.制備權利要求1所述的熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料的方法，其步驟是第一步，配料按重量比配比取熱塑性植物纖維1 99，二氧化碳基塑料1 99，交聯(lián) 劑0 10，增塑劑0 10，在高速混合機中攪拌混勻5 20min ；第二步，干燥將混合均勻的共混物在溫度30 60°C干燥8 12小時； 第三步，共混造粒將干燥好的共混料在雙螺桿擠出機中于100 140°C熔融共混5 lOmin，在110 150°C、0. 1 IMPa下擠出造粒，制備成熱塑性植物纖維/ 二氧化碳基塑料 共混材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料及其制備方法。它的各組分重量份為熱塑性植物纖維1～99，二氧化碳基塑料1～99，交聯(lián)劑0～10，增塑劑0～10。它的制備方法是將原料在高速混合機中攪拌5～20分鐘，在溫度30～60℃干燥8～12小時，控溫于100～140℃將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混5～10min，在110～150℃、0.1～1MPa下造粒而得。熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性和力學性能，其制品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領域。
文檔編號B29C47/92GK101824227SQ20091005851
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權日2009年3月6日
發(fā)明者徐東, 羅學剛 申請人:西南科技大學