[發明專利]一種環保增塑生物質復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610260716.4
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105694230A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 郭衛紅;李壯;徐婷;吳根華;汪濟奎;李秋穎;汪宇明;劉碧野
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L97/02;C08L51/06;C08L23/06;C08L91/00;C08K5/11
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 沈履君

技術領域

本發明涉及一種環保增塑生物質復合材料及其制備方法。屬于天然高分子材 料領域。

背景技術

由于快速增長的環保意識，日益嚴重的世界性的塑料環境污染問題以及石油 資源的缺乏和價格等原因，可持續發展及可再生資源的利用與開發受到了原來越 多的重視。以植物纖維為原料的生物質纖維，具有來源豐富，碳中性，可生物降 解，低成本和低密度等優點，使得其在生物質材料的研發中受到廣泛的關注。

但是由于生物質纖維耐用性差、易燃、易潮、易腐、易蛀、易滋生霉菌等 缺點，因此目前采用聚合物與生物質纖維復合來制備生物質復合材料，通過添加 相容劑、偶聯劑等來克服親水性的生物質纖維與親油性的聚合物之間的相容性問 題，這樣一方面克服生物質纖維存在的缺點問題，也避免了單純塑料材質易變形 老化、高溫蠕變、低溫脆性等不足之處，因此成為材料領域研究的熱點。

眾所周知，增塑劑是賦予聚合物制品柔韌性和加工性能的功能助劑，在生物 質復合材料的生產中如果加入合適的增塑劑，不僅可以提高材料韌性，還可以提 高材料的加工性能。根據化學結構的不同，增塑劑品種主要包括鄰苯二甲酸酯、 脂肪族二元酸酯類、偏苯三酸酯、多元醇酯、檸檬酸酯、磷酸酯、聚酯、環氧脂 肪酸及其酯等化學結構類型，其中鄰苯二甲酸酯類增塑劑的產耗量最大，幾乎占 整個增塑劑總量的70％以上。

李春霞等在《塑料包裝》2014年24卷第3期發表的論文中，采用鄰苯二甲 酸二辛酯(DOP)作為增塑劑，制備了杜仲翅果殼粉/PVC復合材料。研究發現， DOP的加入能夠明顯的改善材料的加工性能，沖擊強度也很大程度的得到提高。

然而，基于環境和衛生安全的原因，20世紀90年代以來全球范圍內要求限 制使用鄰苯二甲酸酯類增塑劑的呼聲不斷，有關環保、衛生、可持續的鄰苯二甲 酸酯類增塑劑替代品開發研究報道層出不窮。因此，尋找并選擇合適的綠色酯類 增塑劑應用于生物質復合材料中，是增速生物質復合材料研究亟需解決的問題之 一。

發明內容

本發明所解決的技術問題是基于安全和環保原因，提供一種環保增塑生物質 復合材料及其制備方法，并且克服了普通的生物質復合材料制備過程中流動性過 差，使得其機械性能降低等缺陷。采用本發明制備的環保增塑生物質復合材料， 機械性能好，并且整個制備加工過程操作簡單，采用了環保的綠色酯類增塑劑， 環境友好，無毒無害，更適用于食品包裝、一次性餐具等工業生產。

本發明的目的由以下技術方案實現的：

一種環保增塑生物質復合材料，其特征在于，所述的復合材料包括的組分及 重量份數如下：

所述的生物質纖維為選自秸稈細粉、竹粉、木粉、紙漿纖維中的一種或幾種；

所述的聚烯烴類化合物為選自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS) 中的一種或幾種；

所述的綠色酯類增塑劑為選自環氧大豆油、檸檬酸酯、乙酰檸檬酸三丁酯、 腰果酚基乙酸酯中的一種或幾種；

所述的相容劑較佳的為選自馬來酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯接 枝聚丙烯和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚甲醛的一種或幾種；

所述的潤滑劑為選自乙撐雙硬脂酸酰胺、聚乙烯蠟和硬脂酸中的一種或幾 種；

所述的抗氧劑為選自抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑164中的一種。

本發明還提供了一種上述環保增塑生物質復合材料的制備方法，其特征在 于，所述方法包括如下步驟：

(1)將60～80℃烘干過的生物質纖維、聚烯烴類化合物以及相容劑、潤滑劑、 抗氧劑放入高混機中混合均勻，得到混合料A；

(2)將步驟(1)所得到的混合料A加入轉矩流變儀并加入綠色酯類增塑劑， 于130℃～170℃混合得到均勻混合料B，冷卻后加入粉碎機，得到粒料；

(3)將60～80℃干燥后的粒料加入注塑機中，在130℃～170℃下注塑，得到 所述的環保增塑生物質復合材料。

步驟(1)中，經干燥后的各原料的含水量≤2％，(所述的百分比是指水的質 量占各原料質量的比值)。

步驟(1)中所述的混合物在高混機中混合的時間為5～8分鐘；

步驟(1)中混合物的添加順序應為加工助劑在其他原料預混后加入。

步驟(2)所述的在轉矩流變儀中混煉的混煉時間為5～30min，轉矩流變儀轉 速為20～100r/min；