[发明专利]热塑性植物纤维/淀粉共混材料及其制备方法

说明书

(一)技术领域  本发明涉及本发明涉及热塑性植物纤维/淀粉共混材料及其制备方法。

(二)背景技术  全世界每年有1.5亿吨石油、天然气等有限的石化资源用于化学合成“合成高分子”，为了减少废弃合成高分子材料产品对环境的影响和有限资源的利用，重新构筑可持续发展的人类社会已成为世界各国的共识。实现世界经济的可持续发展，国内外的相关研究前沿之一是利用清洁生产技术，将可再生的生物质资源，改性、合成满足使用要求的环境友好高分子新材料，降低对有限资源的消耗，减少材料使用后对环境的污染，为此国内外的相关研究更注重寻找新的天然高分子塑料材料。

植物纤维是地球上巨大的再生性生物高分子资源。从资源的可持续利用、保护环境和生物体亲和性与生物分解性特点出发，人们对于能再生的植物纤维的利用寄托了很大的期望。从而植物纤维资源化利用，开发环境友好的绿色产品，已形成环境绿色高技术研究与开发中的热点领域。植物纤维作为可再生资源，它的改性和利用一方面可节省大量石油资源，另一方面可以缓解大量非降解合成高分子材料废弃物造成的环境污染，植物纤维及其改性材料废弃后可以在自然环境中实现生物量的循环。

淀粉是来源丰富、价格便宜的天然高分子物质，是一种取之不竭的可再生资源。淀粉有着能再生、廉价、易保存和便于运输的特点，在一定条件下可进行各种反应，派生出众多衍生物。淀粉良好的可利用性和生物降解性使其成为生物降解材料的良好原料，淀粉基衍生物材料能在多种环境下被生物降解，最终降解产物CO2和H2O可通过光合作用进行再循环，不会对环境产生任何污染。多年来世界各国对淀粉基热塑材料的研究开发十分重视，但热塑性淀粉熔体性能差，加工应用过程中存在着困难，其材料的粘度和强度均较低，导致成型加工过程中定型速度很慢，实施吹塑、压延、注塑纺丝等加工方式难度很大，很难通过常规的加工方法在常规聚合物加工设备上加工出符合使用要求的产品。

热塑性植物纤维与淀粉熔融共混改性后得到的新型热塑共混材料加工性能良好，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中具有优良的热塑加工特性和力学性能，其制品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。

(三)发明内容

1、发明目的本发明的目的是提供一种环境友好的热塑性植物纤维/淀粉共混材料及其制备方法。热塑性植物纤维/淀粉共混可以改善热塑性植物纤维的加工性能，同时可以对淀粉起到较好的增塑作用，解决淀粉加工性能、韧性和抗撕裂性能不足、断裂伸长率低、薄膜较脆等不足等问题，提供一种以天然植物纤维为原料，生产环境友好的植物纤维/淀粉热塑材料的新方法，为可再生资源植物纤维的大规模开发利用服务。

2、技术方案本发明的技术方案是：

一种热塑性植物纤维/淀粉共混材料，它的各组分的重量份配比为：热塑性植物纤维1～99，热塑性淀粉1～99，交联剂0～10，增塑剂0～10。所述的热塑性植物纤维是将去杂后的植物纤维原料粉碎，膨化，加入植物纤维重量2倍的1％H2S04溶液，在120℃下处理1h，过滤、清洗、干燥、粉碎过40目筛，得到去除木素和多缩戊糖的纯净植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入3倍的18％NaOH溶液，在30℃下浸渍2h，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50％，即获得碱化植物纤维；按重量比取碱化植物纤维100份、过硫酸钾2份、丙烯酸甲酯200份于反应釜中，同时通入N2，30℃下搅拌反应10h，至物料呈浆状后加入10％的醋酸溶液中和至pH7.0；反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥即得到热塑性植物纤维；所述的热塑性淀粉是按重量份数取淀粉100份、甘油15份、马来酸酐20份、过氧化叔丁基0.035份、马来酸二辛酯3份和水16份，在高速混炼机进行混合搅拌后，在140℃～160℃通过挤出机进行熔融共混接枝反应，反应结束后的挤出造粒得到热塑性淀粉；所述的交联剂选用顺丁烯二酸酐，柠檬酸三丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一种或两种以上的任意组合；所述的增塑剂选用丙三醇，聚乙二醇，邻苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一种或两种以上的任意组合。

一种制备热塑性植物纤维/淀粉共混材料的方法，其具体步骤是：

第一步，配料：按重量比配比取热塑性植物纤维1～99，热塑性淀粉1～99，交联剂0～10，增塑剂0～10，在高速混合机中搅拌混匀5～20min。

第二步，干燥：将混合均匀的共混物在温度30～60℃干燥8～12小时。