[发明专利]一种生物质基热塑性弹性母料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于属生物可降解材料(新材料)领域，具体涉及一种生物质基热塑性弹性母料及其制备方法。

背景技术

目前我国生产热塑性弹性体的材料主要是二大类，其中一大类如：苯乙烯-丁二烯(SHS、SEBS等)系列；另一大类为聚氯乙烯(PVC等)系列。

由于生产热塑性弹性体需要消耗大量石油，造成地球上有限能源的过度使用危机，同时在PVC弹性体生产应用方面，又给人类生存环境带来严重危害。据相关资料显示，生产PVC过程中需大量使用增塑剂等有害溶剂(如邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯等)，这些溶剂生成的有害气体进入大气层，造成环境污染，危险生命健康。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质基热塑性弹性母料，采用生物粉、生物油脂和植物纤维等生物质基材料为主要原料制备弹性体材料，制备的生物质基热塑性弹性母料具有较好的生物可降解性，且成本低，安全无害，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种生物质基热塑性弹性母料，各原料所占重量份数为：生物粉50-70份、生物油脂5-10份、植物纤维3-8份、聚氨酯8-20份、皮壳胶4-10份、增容增塑剂8-20份、接枝偶联剂0.5～5份、功能性助剂0.5-5份。

上述方案中，所述生物粉为动物骨粉(猪、牛、羊骨粉)、贝壳粉、生物磷灰粉、红薯粉、木薯粉中的一种或几种按任意比例混合。

上述方案中，所述生物油脂为猪油、牛油、羊油、棕榈油、大豆环烷油、糠油、棉籽油中的一种或几种按任意比例混合。

上述方案中，所述皮壳胶为动物皮骨胶(猪、牛、羊的皮骨胶)或植物皮壳胶(豆角、瓜果或棉籽壳的皮壳胶)中的一种或二者按任意比例混合。

上述方案中，所述植物纤维为棕榈、麻、茅草、植物杆径渣中的一种或几种按任意比例混合。

上述方案中，所述的聚氨酯为聚氨基甲酸酯(TPU)。

上述方案中，所述增容增塑剂为乙二醇、柠檬酸酯、甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、三乙酸甘油酯、硬脂酸、单硬脂酸甘油脂中的一种或几种按任意比例混合。

上述方案中，所述接枝偶联剂为马来酸酐、马来酸酐接枝相容剂POE、钛酸酯、硅烷类偶联剂中的一种或几种按任意比例混合，可选用3-巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷等。

上述方案中，所述功能性助剂为表面活性剂、防虫剂、防腐剂、热稳定剂、增白助剂中的一种或几种按任意比例混合。

上述方案中，所述表面活性剂为脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐类表面活性剂中的一种或几种按任意比例混合，可选用乙氧基化烷醇酰胺、烷醇酰胺磷酸酯、烷醇酰胺硼酸酯、烷醇酰胺硫酸酯、三烷基亚磷酸酯、磷酸三酯等；防虫剂为芳樟油、杀虫菊中的一种或二者按任意比例混合；防腐剂为甲壳素、苦瓜素、果胶中的一种或几种按任意比例混合；热稳定剂为2,6-叔丁基-4-甲基苯酚、3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、二巯基醋酸异辛酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯中的一种或几种按任意比例混合；增白助剂为轻质碳酸钙、钛白粉中的一种或二者按任意比例混合。

上述一种生物质基热塑性弹性母料的制备方法，包括以下步骤：

1)原料的称取：

按配比称取各原料，各原料所占重量百份数为：生物粉50-70份、生物油脂5-10份、植物纤维3-8份、聚氨酯8-20份、皮壳胶4-10份、增容增塑剂8-20份、接枝偶联剂0.5～5份、功能性助剂0.5-5份；

2)生物粉脱水预处理：

将生物粉置于带加温隔层的真空反应釜中，调速为高速档进行搅拌，并打开真空系统，控制釜内压力0.06Mpa以下，温度逐步升高至105-125℃，持续28-30分钟后冷却至50℃，出料备用，所得脱水生物粉的含水量为1％以下；

3)植物纤维和增容增塑剂预处理：

将植物纤维置于纤维微细粉碎机中进行初步粉碎，再将破碎料置于超微粉体机中，细化至1000目过筛备用；

将增容增塑剂置于可温控的搅拌罐中，搅拌10-15分钟并逐步升温至80-95℃，备用；

4)皮壳胶、植物纤维的增容增塑：

将皮壳胶、植物纤维和增容增塑剂依次置于带加温隔层的反应釜中共混反应，其中动植物皮壳和纤维类材料的重量与增容增塑剂的质量比例为1:(0.7-1)；共混反应温度为80-95℃，反应时间为1.8-2小时，去除所得物料内的水分，得油性胶糊状共混体，备用；

5)生物粉、皮壳胶、纤维改性：