[发明专利]一种改性低密度聚乙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低密度聚乙烯复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种改性低密度聚乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料的开发利用给人类带来极大便利的同时，也给人类带来很多负面影响，如目前大量使用的塑料包装袋，由于在自然界中难以降解，形成了严重的“白色污染”，因此，开发一种可生物降解的包装材料来取代部分塑料袋，对于人类生存和发展至关重要。淀粉和植物纤维均是天然高分子材料，它们在自然环境下能由微生物作用而最终分解为无毒的CO₂和H₂O，即具有生物降解性，且原料丰富、价格低廉，已经被广泛用于生物降解材料的研究。但是淀粉分子链含有大量羟基，容易在分子链内和分子链外形成氢键，因此难溶，难熔，并且耐水性差，一遇水或长期存放在潮湿环境中，容易吸收水分，导致稳定性下降。植物纤维的加入能在一定程度上提高材料的机械强度，也有利于提高材料生物降解性能，但其耐水性也有限，长期在潮湿空气中，容易吸湿，从而使其机械强度下降，影响包装的质量和效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种耐水性、尺寸稳定性及力学性能好，制造成本低的改性低密度聚乙烯（LDPE）复合材料及其制备方法。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

本发明之改性低密度聚乙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：木薯淀粉20～50份、针叶木纤维10～30份、低密度聚乙烯（LDPE）10～50份、无机填料5～15份、增塑剂5～25份；

优选的重量配比为：木薯淀粉20份、针叶木纤维10份、低密度聚乙烯（LDPE）50份、无机填料5份、增塑剂15份；

所述无机填料优选硫酸钙；

所述增塑剂优选甘油。

本发明之改性低密度聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）针叶木纤维的处理：

将针叶木纤维经粉碎后过60～100目筛，在重量百分比为5%～15%的氯化锂/二甲基甲酰胺的溶液中浸泡10～30min（优选30min），浸泡温度为30℃～35℃（优选30℃）；

（2）将木薯淀粉改性为阳离子木薯淀粉：

在碱催化剂存在下，将木薯淀粉与N-(2,3-环氧丙基）三甲铵盐醚化反应35～45min(优选40min),制得阳离子木薯淀粉，将其重量的一半加入60～80℃（优选60℃）的热水糊化40～60min（优选60min）, 热水重量为淀粉重量的30％～60%（优选40%），待用；

（3）将经步骤（2）糊化的阳离子木薯淀粉、经步骤（1）处理的针叶木纤维、增塑剂，加入高速混合机中，混合10～20min（优选20min），再加入步骤（2）剩余未糊化的阳离子木薯淀粉、无机填料、低密度聚乙烯, 混合10～20min（优选10min）；

（4）将步骤（3）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，机头温度为90～150℃（优选100℃），螺杆转速为90～120r/min（优选100 r/min）。

本发明之改性低密度聚乙烯复合材料，所采用的低密度聚乙烯在高温下熔融加工性能佳，具有良好的力学稳定性，因此可以作为粘合剂和增强剂，有效促进植物纤维与淀粉之间的均匀混合和粘结，提高材料的力学性能、耐水性和尺寸稳定性；优选的无机填料硫酸钙价格便宜，化学性质不活泼，具有耐化学药品性和电绝缘性，一方面可以调节材料的刚性和硬度、稳定性，提高材料的机械性能和耐热性，另一方面，可提高材料的耐水性和外观白度，并大大地降低成本；植物纤维和淀粉可生物降解，资源丰富，价格低廉；但由于淀粉分子链含有大量羟基，容易在分子链内和分子链外形成氢键，难溶，难熔，因此加入增塑剂，优选的增塑剂甘油是小分子物质，其具有高渗透性，容易进入淀粉等大分子内，甘油上大量的羟基可以与淀粉中的羟基形成氢键，从而破环淀粉分子间和分子内的氢键，起到增塑的作用。

本发明之改性低密度聚乙烯复合材料，可生物降解，能减少对环境的污染，具有良好的耐水性、尺寸稳定性以及良好的力学性能，制造成本低，特别适用于食品包装。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

本实施例原料重量配比：木薯淀粉4Kg、针叶木纤维2Kg、低密度聚乙烯（LDPE）10Kg、无机填料硫酸钙1Kg、增塑剂甘油3Kg。

制备方法：

（1）针叶木纤维的处理：