[發明專利]一種高性能生物基工程塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910707005.0
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110372915B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 程國仁;李均;朱泉水
• 申請（專利權）人: 寧波百福得環保科技有限公司
• 主分類號: C08L1/12
• 分類號: C08L1/12;C08L35/06;C08G81/02;B29B9/06
• 代理公司: 寧波慈恒專利代理事務所(特殊普通合伙) 33249
• 代理人: 劉世勇

本發明公開了一種高性能生物基工程塑料及其制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)稱量：將原料CA進行干燥，分別稱取干燥后的原料CA、SMA及催化劑DMAP；(2)預混：將DMAP分散在DMAP重量800～1200倍的CA粉末中，粉末化DMAP及CA粉末，形成母料；將母料與余量的CA粉末進行混合，形成混合物；將SMA加入到混合物中，形成預混料；(3)擠出造粒：利用雙螺桿擠出機將預混料進行擠出造粒，得粒料；(4)烘干：將粒料進行冷卻，造粒成樹脂，烘干，即得高性能生物基工程塑料。本發明采用SMA和CA在催化劑DMAP作用下進行嫁接反應，在無需增塑劑的情況下直接制造出熱塑性的醋酸纖維素工程塑料，既解決了使用增塑劑帶來的環境污染問題，同時增加了工程塑料的力學性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種高性能生物基工程塑料及其制備方法。

背景技術

生物基材料的興起，材料領域對天然高分子材料的使用日益重視。醋酸纖維素和醋酸丁酸纖維素等改性纖維素是改性天然高分子中的重要成員，主要用于加工藥品的腸溶衣、醋酸纖維過濾膜等，加入合適的助劑可以加工制造醋酸纖維塑料，由于其具有良好的強度和表面光潔度，被廣泛用于機械、汽車、飛機、電氣設備的相關部件及家庭日用品等。但因為改性纖維素的熱裂解溫度和熔化溫度非常接近，在當前加工用于注塑用的醋酸纖維素通常選用28％～44％的鄰苯二甲酸脂(如鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)或鄰苯二甲酸二乙脂(DEP))作為增塑劑。但是添加增塑劑會降低材料的強度，同時會造成增塑劑的表面析出，而鄰苯二甲酸脂類增塑劑由于其可能引發癌癥已被歐盟和美國加州等國家和地區明令禁止使用。

醋酸纖維素是市場化的纖維素衍生物之一，它是一種韌性很好的材料，具有優異的光學透明度，但加工性差，加工過程中需要高濃度的增塑劑。利用高分子嫁接技術來提高高分子混合物的相融性，以達到高分子混合物所需的性能在高分子材料領域得到了廣泛的應用，其主要原理就是在共混高分子的界接觸面反應生成鏈接高分子，以提高高分子相之間的相融性。

為了改善醋酸纖維素的加工性能，采用對纖維素或醋酸纖維素嫁接苯乙烯、丙烯酰胺等高分子材料并沒有對其性能有明顯的改善。馬來酸酐由于擁有乙烯基和酸酐功能團，能夠很容易進行加成反應和酯化反應，被廣泛地應用于高分子材料中的融合劑。采用馬來酸酐和其他烯烴類的共聚物用于對改性淀粉、纖維素等進行共混，但其加工性能和機械性能都不能滿足要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有的醋酸纖維素塑料采用大量的有害的增塑劑進行加工，同時材料的強度較低的技術缺陷，提供一種高性能生物基工程塑料及其制備方法。本發明采用功能高分子材料SMA與醋酸纖維素CA實現嫁接發應，完全替代了增塑劑的使用，同時提高了材料的強度；本發明雙螺桿擠出機用作嫁接反應和共混的設備，具有良好的混合、溫度控制和經濟效益；本發明使用DMAP作為催化劑，在熔融條件下CA和SMA之間進行嫁接反應，從而使高分子共混料的機械、加工和防潮性能得到顯著提高。

本發明解決上述技術問題所采用的技術手段為：

一種高性能生物基工程塑料的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱量：將原料CA進行干燥，按重量比為(50～85)∶(15～50)∶(0.0001～0.0005)分別稱取干燥后的所述原料CA、SMA及催化劑DMAP，所述CA的DS為2.2～2.5，所述SMA的為193000～249000；

(2)預混：將步驟(1)所述DMAP分散在步驟(1)所述DMAP重量800～1200倍的步驟(1)所述CA粉末中，粉末化所述DMAP及所述CA粉末以均勻混合，形成母料；然后將所述母料與余量的步驟(1)所述CA粉末進行混合，形成混合物；最后將步驟(1)所述SMA加入到所述混合物中，形成預混料；

(3)擠出造粒：利用雙螺桿擠出機將步驟(2)所述預混料進行擠出造粒，得粒料；

(4)烘干：將步驟(3)所述粒料進行冷卻，造粒成樹脂，烘干，即得高性能生物基工程塑料。