[发明专利]花生壳粉填充聚丙烯聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料的生产合成工艺，特别涉及花生壳粉填充聚丙烯聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

中国是花生的种植大国，每年都会产生大量的花生壳成为农业废弃物，对其进行处理的成本很高。如用焚烧的方法处理对空气污染会非常严重。为其寻找合理的应用途径，提高其利用价值，具有十分重要的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种花生壳粉填充聚丙烯聚乳酸复合材料及其制备方法，可以解决上述现有技术问题中的一种或几种。

根据本发明的一个方面，提供了一种花生壳粉填充聚丙烯聚乳酸复合材料，主要包括：花生壳粉、聚丙烯、聚乳酸、聚酮树脂、相容剂、抗氧剂、偶联剂和加工助剂。

本发明的花生壳粉填充聚丙烯聚乳酸复合材料具有花生壳、聚丙烯和聚乳酸三种物质的各种优点，该复合材料具有成本低、强度高、无臭、无毒、防霉菌等优点，并且可直接接触食物，可广泛使用于制造餐具等，是代替现有塑料餐具理想的低成本材料。加入了花生壳粉，使该复合材料还具有普通塑料餐具无可比拟的平和感和木质质感，提升用户体验。该复合材料是可降解材料，不会对环境产生污染。加入聚酮树脂，可以使本复合材料制作的餐具和家居用品等不容易产生划痕，经过多次重复使用，外观还可以保持和新的一样。

在一些实施方式中，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、苯乙烯类共聚物或环氧树脂。相容剂可以在聚丙烯(PP)和聚乳酸(PLA)之间架起化学键，提高两者的相容性，避免出现两种聚合物的分层现象。

在一些实施方式中，偶联剂为硅烷、钛酸酯或铝酸酯。偶联剂主要改善花生壳粉和树脂的相容性。

在一些实施方式中，抗氧剂为的酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种以上的组合。由此可以提高复合材料的热稳定性和耐热性等

在一些实施方式中，加工助剂为脂肪酸、硬脂酸钙、硅酮粉、硅酮母粒和硬脂酸锌中的一种或两种以上的组合。加工助剂可有效地改善各组分的分散性、降低塑料熔体与设备金属表面的粘附力，以及塑料熔体的内摩擦，有利于解决注塑时制件表面光泽差、脱模困难等问题。

在一些实施方式中，花生壳粉的添加分量为花生壳粉、聚丙烯和聚乳酸总重量的30～50％。花生壳粉的添加量设置在这个范围内，所制备的复合材料的各项机械性能较好。

在一些实施方式中，按重量份数计，花生壳粉20～60份，聚丙烯20～40份，聚乳酸20～40份，聚酮树脂2～5份。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种花生壳粉填充聚丙烯聚乳酸复合材料的制备方法，包括下列步骤：(1)将按比例称好的花生壳粉、聚乳酸和偶联剂混合均匀，得到混合物；(2)将混合物共混混练，得到混炼物；(3)将混炼物破碎，得到不规则破碎料；(4)将按比例称好的破碎料、聚丙烯、抗氧剂、相容剂和加工助剂混合均匀，得到预混料；(5)将预混料加入挤出机，挤出条状复合材料。

在一些实施方式中，挤出机为双螺杆挤出机，转速为100～200转/分钟。对于本发明的材料来说，双螺杆挤出机采用这个转速材料挤出均匀。

在一些实施方式中，双螺杆挤出机的温度控制分为7段，从入料口到出料口的各段温度设置依次为：180℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃和210℃。双螺杆挤出机分段逐步升温可以使材料逐步被软化，材料挤出效果更好。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。

实施例1：

(1)将3kg花生壳粉、4kg聚乳酸(PLA)、0.1kg偶联剂KH550，0.2公斤聚酮树脂，四种物质加入高混机中混合均匀，得到混合物。

(2)再将这混合物放入开放式炼塑机共混混炼，炼塑机的设定温度为190℃，混炼10分钟后，得到块状的混炼物。

(3)将混炼物放入破碎机中破碎制成粒径约为6-8毫米的不规则破碎料。

(4)将约7.3kg的破碎料加上3kg聚丙烯、0.1kg抗氧剂(四丙酸季戊四醇酯，简称1010)、0.1kg马来酸酐接枝聚丙烯、0.2kg加工助剂硬脂酸，全部放入高速混料机中混合均匀，混合时间约5分钟，得到预混料。

(5)再将预混料加入双螺杆挤出机中，通过加热熔融、挤出、拉条，得到条状复合材料。双螺杆挤出机的温度控制分为7段，从入料口到出料口的各段温度设置依次为：180℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃和210℃。双螺杆挤出机的转速为150转/分钟。