專利名稱：熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料及其制備方法。( 二)背景技術(shù)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(xué) 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(gòu)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(guān)研究前沿之一是利用清潔生產(chǎn)技術(shù)，將可再生的生物質(zhì)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(guān)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(shù)研究 與開發(fā)中的熱點領(lǐng)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)。聚羥基烷酸酯(PHB)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，聚羥基烷酸酯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(yīng)用過程中存在著 困難，其材料的粘度和強度均較低，導(dǎo)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(dǎo)致成型加工制品的力學(xué)強度嚴(yán)重下降。因此聚羥基烷酸酯的加 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(shè)備上加工出符合使用要求的產(chǎn)品。熱塑性植物纖維與聚羥基烷酸酯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(xué)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(lǐng)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/聚羥基烷酸 酯共混材料及其制備方法。熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混可以改善熱塑性植物纖維 的加工性能，同時可以對聚羥基烷酸酯起到較好的增塑作用，解決聚羥基烷酸酯加工性能、 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/聚羥基烷酸酯熱塑材料的新方法，為可再生資源植物 纖維的大規(guī)模開發(fā)利用服務(wù)。2、技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案是一種熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材 料，它的各組分的重量份為熱塑性植物纖維1 99，聚羥基烷酸酯1 99，交聯(lián)劑0 10，增塑劑O 10。它的制備方法是將熱塑性植物纖維1 99份、聚羥基烷酸酯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/聚羥基烷酸酯共混材 料。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(yīng)釜中，同時通入N2， 30°C下攪拌反應(yīng)10h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0 ；反應(yīng)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。聚羥基烷酸酯選用聚羥基烷酸酯為聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸_羥基戊酸酯、聚 丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯；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/聚羥基烷酸酯共混材料的制備方法是第一步，配料按重量比配比取熱塑性植物纖維1 99，聚羥基烷酸酯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/聚羥基烷酸 酯共混材料。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/聚羥基烷酸酯共混新材料。 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/聚羥基烷酸酯共混材 料廢棄后可以在自然環(huán)境中實現(xiàn)生物量的循環(huán)。熱塑性植物纖維與聚羥基烷酸酯共混改 性，兩者相容性很好，能夠達(dá)到熱力學(xué)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。熱塑性植物纖維與聚羥基烷酸酯共混改性，使其加工流變特性與聚乙烯相 似，便于使用常規(guī)設(shè)備進行工業(yè)化生產(chǎn)。熱塑性植物纖維與聚羥基燒酸酯共混改性產(chǎn)品，綜 合力學(xué)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(lǐng)域。
具體實施例方式本發(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(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。實施例1 按重量比取熱塑性植物纖維50份、聚羥基丁酸酯50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、0. IMPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材 料。實施例2 按重量比取熱塑性植物纖維99份、聚羥基丁酸-羥基戊酸酯1份，順丁 烯二酸酐2份在高速混合機中攪拌7分鐘，在溫度40°C干燥10小時，控溫于110°C將共混 料在雙螺桿擠塑機中熔融共混6min，在120°C、0. 3MPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植 物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料。實施例3 按重量比取熱塑性植物纖維1份、聚丁二酸丁二醇酯99份和鄰苯二甲 酸二丁酯5份在高速混合機中攪拌8分鐘，在溫度50°C干燥8小時，控溫于120°C將熔融共 混料在雙螺桿擠塑機中共混8min，在130°C、0. 5MPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物 纖維/聚羥基烷酸酯共混材料。實施例4 按重量比取熱塑性植物纖維20份、聚己內(nèi)酯20份和乙撐雙硬脂酸酰胺 7份在高速混合機中攪拌10分鐘，在溫度45°C干燥10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. 7MPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/聚 羥基烷酸酯共混材料。實施例5 按重量比取熱塑性植物纖維30份、聚羥基丁酸酯70份，六方氮化硼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、lMPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/聚羥 基烷酸酯共混材料。實施例6 按重量比取熱塑性植物纖維70份、聚丁二酸丁二醇酯30份，檸檬酸三 丁酯5份和順丁烯二酸酐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140°C、0. 6MPa下造粒得到完全生物 降解熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料。
權(quán)利要求
一種熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料，其特征在于，它的各組分的重量份為熱塑性植物纖維1～99，聚羥基烷酸酯1～99，交聯(lián)劑0～10，增塑劑0～10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料，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H2SO4 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(yīng)釜中，同時通入N2，30°C下攪拌 反應(yīng)10h， 至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0 ；反應(yīng)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(quán)利要求1所述的熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料，其特征是，所述的 聚羥基烷酸酯為聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸_羥基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料，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(quán)利要求1所述的熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料，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意組合。
6.權(quán)利要求1所述的熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料的制備方法，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，聚羥基烷酸酯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/聚羥基烷酸酯共 混材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯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，聚羥基烷酸酯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下造粒得到完全生物降解熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯共混材料。熱塑性植物纖維/聚羥基烷酸酯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(xué)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(lǐng)域。
文檔編號B29B13/06GK101824228SQ20091005851
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者徐東, 羅學(xué)剛 申請人:西南科技大學(xué)