[发明专利]一种生物基秸秆复合塑料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物基秸秆复合塑料及其制备方法，该塑料的原料包括聚烯烃30～60％、秸秆粉30～55％、相容剂1％、添加剂5～15％、纳米刚性有机材料1～5％。其中，相容剂为聚乙二醇、硅烷偶联剂、铝钛酸酯和钛酸酯中的一种或几种；添加剂为增塑剂、热稳定剂和内润滑剂中的一种或几种；纳米刚性有机材料为纤维素纳米晶体或者纤维素纳米纤丝。制备方法是将相容剂配成乙醇溶液，均匀喷洒至秸秆粉和纳米刚性有机材料的混合物中，室温放置后烘干，再加入剩余原料搅拌混和均匀，加入双螺杆挤出机混炼，造粒。本发明的塑料相较于传统秸秆复合塑料力学性能更好，而且部分原料来自于天然可再生物质，具有一定降解性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种生物基秸秆复合塑料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济飞速发展，石油资源的紧张，温室气体排放对全球气候的影响越来越成为全世界关注的焦点。因此，减少对石油资源的使用以及降低碳排放，成为所有人共同努力的目标。

稻秸是一种禾本植物，是全世界最主要的农副产物，同时也是世界上利用价值最高的农产品(2011年全球经济效益1870亿美金)。长期以来，农作物秸秆主要用作肥料、燃料、饲料和造纸原料，利用率不到50％。剩余大部分秸秆都做焚烧处理，导致了严重的雾霾及其他空气污染。

纳米纤维素的来源十分广泛，并具有高结晶度、低密度、高杨氏模量、高强度、高比表面积、低热膨胀系数、亲水性、超精细结构、生物可降解性、生物相容性及可再生性。

然而现有技术中的秸秆生物基塑料在制备过程中由于对秸秆的改性效果有限，生产出的生物基塑料力学性能上与传统塑料还有较大差距，无法满足日常使用的要求。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种生物基秸秆复合塑料。

本发明提供的生物基秸秆复合塑料，按质量百分数计，制备原料包括：

其中，所述相容剂为聚乙二醇、硅烷偶联剂、铝钛酸酯和钛酸酯中的一种或几种；所述添加剂为增塑剂、热稳定剂和内润滑剂中的一种或几种；所述纳米刚性有机材料为纤维素纳米晶体或者纤维素纳米纤丝。

纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystals，CNC)、纤维素纳米纤丝(cellulosenanofiber，CNF)，直径在5-20nm左右，CNC的长度在50-300nm之间，CNF长径比比较大，长度一般可达微米级。纳米刚性有机材料来源十分广泛，少量的使用对体系力学性能的提升有明显效果。

优选地，所述纳米刚性有机材料的尺寸为1～100nm。

优选地，所述聚烯烃为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)中的一种或几种。

优选地，所述增塑剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇、甘露醇，或山梨醇。

优选地，所述热稳定剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁和二月桂酸二丁基锡中的一种或几种。

优选地，所述内润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡和液体石蜡中的一种或几种。按质量百分数计，制备原料为：

本发明还提供了以上任意一项所述的生物基秸秆复合塑料的制备方法，是将相容剂配成乙醇溶液，均匀喷洒至秸秆粉和纳米刚性有机材料的混合物中，室温放置后烘干，再加入剩余原料在60～150℃下搅拌混和均匀，加入双螺杆挤出机中，在130～220℃混炼，造粒。

优选地，室温放置时间为6小时，烘干条件为105℃干燥2h。

本发明具有以下有益效果：