[發明專利]熱塑性植物纖維/二氧化碳基塑料共混材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910058516.0
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101824227A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 羅學剛;徐東
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L69/00;B29B13/06;B29C47/92
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(一)技術領域

本發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品開發技術領域。

(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品對環境的影響和有限資源的利用，重新構筑可持續發展的人類社會已成為世界各國的共識。實現世界經濟的可持續發展，國內外的相關研究前沿之一是利用清潔生產技術，將可再生的生物質資源，改性、合成滿足使用要求的環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境的污染，為此國內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。從資源的可持續利用、保護環境和生物體親和性與生物分解性特點出發，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，開發環境友好的綠色產品，已形成環境綠色高技術研究與開發中的熱點領域。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境污染，植物纖維及其改性材料廢棄后可以在自然環境中實現生物量的循環。

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；同時在熔體狀態下十分容易發生材料的分解，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，很難通過常規的加工方法在常規聚合物加工設備上加工出符合使用要求的產品。

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、注塑和發泡過程中具有優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境友好，可廣泛地用于化工、農地膜、機電、建筑材料、包裝和環保等生產加工領域。

(三)發明內容

1、發明目的??本發明的目的是提供一種環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，生產環境友好的植物纖維/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模開發利用服務。

2、技術方案??本發明的技術方案是：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，交聯劑0～10，增塑劑0～10。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℃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/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℃下處理1h，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℃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℃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/環氧丙烷共聚物、二氧化碳/環氧丙烷/環氧乙烷三元共聚物、二氧化碳/環氧丙烷/環氧環己烷三元共聚物；交聯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，已二酸二丁酯中的一種或兩種以上的任意組合。