[發(fā)明專利]耐高溫谷物外殼/聚烯烴功能母料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710047457.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN106928738A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋平安;傅深淵;劉麗娜;李堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L97/02
• 分類號(hào): C08L97/02;C08L23/12;C08L23/08;C08L23/06;C08K5/134;C08K5/526;C08H8/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種谷物外殼（簡(jiǎn)稱谷殼）與聚烯烴的復(fù)合材料，具體是一種耐高溫谷殼/聚烯烴功能母料及其制備方法。

技術(shù)背景

作為重要的合成材料之一，目前聚烯烴特別是PP及PE全球使用量占總塑料樹脂用量的三分之二，在塑料袋、汽車零部件生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，隨著不可再生的石化資源的耗量日增，其產(chǎn)量和價(jià)格也日益受到挑戰(zhàn)。另一方面，每年全球產(chǎn)生巨量的生物質(zhì)谷殼如稻殼、麥殼（包括大麥殼、小麥殼和燕麥殼等）、高粱殼和粟殼等農(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)物。例如，我國(guó)每年的稻殼產(chǎn)量達(dá)3600萬(wàn)噸以上。因此，大力推進(jìn)稻殼等谷殼的資源化再利用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)明專利201310340325.X公開了一種采用苯甲酸鈉和其他化學(xué)試劑處理稻殼制備改性稻殼的新方法，可用于制備輕質(zhì)建筑墻體材料。201310426528.0公開了一種采用氫氧化鈉溶液浸泡和高錳酸鉀氧化兩步法制備麥殼基生物吸附劑的方法。用谷殼或粉等農(nóng)業(yè)廢棄物與石油基聚烯烴共混制備生物質(zhì)復(fù)合材料，有助于推進(jìn)生物質(zhì)廢棄物的高值化利用，降低聚烯烴材料的成本，有助于減少因大量使用不可降解的聚烯烴導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題。發(fā)明專利201510780141.4公開了用氫氧化鈉溶液浸泡，再用硅烷偶聯(lián)劑和十二烷基苯磺酸鈉處理得到改性稻殼粉，最后將改性稻殼粉、廢舊聚苯乙烯及其他填料制備得具有阻燃和抗沖擊木塑復(fù)合材料的技術(shù)。專利201410145880.1采用稻殼或麥殼、塑料和偶聯(lián)劑直接熔融共混制備環(huán)保建材。上述現(xiàn)有技術(shù)的谷殼在共混前并沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面預(yù)處理，制約了谷殼對(duì)所制建材的力學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)。專利201210492957.3中公開了一種用稻殼灰、高分子樹脂、增強(qiáng)纖維及其他助劑制備而成的黑色復(fù)合材料的技術(shù)，但復(fù)合材料的顏色限制了其應(yīng)用范圍。

雖然目前生物質(zhì)廢棄物的資源化再利用已取得較大進(jìn)展，但是由于含有熱穩(wěn)定較差的粗蛋白等，還存在極性問(wèn)題，稻殼與聚烯烴熔融共混加工時(shí)存在氧化變色和界面相容性差的諸多問(wèn)題。201310087907.1專利公開了一種制備高熱變形溫度聚烯烴木塑復(fù)合材料的制備方法，通過(guò)添加5-30%的耐熱填充劑實(shí)現(xiàn)木塑復(fù)合材料的耐熱性，該方法還是難確保植物纖維在熔融擠出時(shí)不被氧化變色。因此，迄今為止未見有關(guān)于克服上述不足的耐高溫生物質(zhì)/聚烯烴功能母料的制備方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為了促進(jìn)生物質(zhì)谷殼的高效資源化綜合利用，解決谷殼因熱穩(wěn)定差而導(dǎo)致的熔融加工過(guò)程中變色的問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種環(huán)保型耐高溫（可耐215℃）的谷殼/聚烯烴功能母料及其制備方法。

解決該技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

耐高溫谷物外殼/聚烯烴功能母料，包括如下原料及其重量份： 30-80份谷物外殼、20-70份聚烯烴、0.1-2.4份表面改性劑和0.1-1.0份抗氧劑，經(jīng)過(guò)對(duì)谷物外殼的堿活化、氧化和表面包覆的改性處理、預(yù)混、熔融擠出和造粒工序制備而成。

所述的谷物外殼為稻殼、大麥殼、小麥殼，蕎麥殼、燕麥殼、高粱殼和粟殼中的任一種。

所述的表面改性劑為氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、硬脂酸、十六烷基三甲基溴化銨和氧化聚乙烯蠟中的任一種。

所述的聚烯烴為聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）和乙烯-辛烯共聚物（POE）中的任一種。

所述的抗氧劑為抗氧劑1010和/或抗氧劑168。

實(shí)施本耐高溫谷物外殼/聚烯烴功能母料的制備方法按如下步驟進(jìn)行：

（1）谷物外殼的堿活化處理：將谷物外殼在質(zhì)量濃度比為1%-20%的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液中處理0.5-6小時(shí)，處理溫度為20-80 ℃；

（2）谷物外殼的氧化處理：將堿活化谷物外殼在質(zhì)量濃度比為0.5%-20%的過(guò)氧化氫或過(guò)氧乙酸水溶液中處理0.5-5小時(shí)，處理溫度為20-60℃，氧化處理后，溶液的pH值調(diào)節(jié)為中性，過(guò)濾并干燥；

（3）谷物外殼的表面包覆：對(duì)堿活化和氧化兩步處理后的谷物外殼用0.1-2.4份表面改性劑即氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、硬脂酸、十六烷基三甲基溴化銨和氧化聚乙烯蠟中的任一種進(jìn)行表面包覆；

（4）原料的混合：將經(jīng)步驟（3）制成的改性劑外殼與20-70份聚烯烴、0.1-1.0份抗氧劑加入高速混合機(jī)混合均勻，制成預(yù)混料；

（5）擠出、造粒和干燥：將預(yù)混物加入螺桿擠出機(jī)中熔融擠出、造粒和干燥，制得本耐高溫谷物外殼/聚烯烴功能母料。