[发明专利]一种基于花生壳纤维的生物降解母料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及高分子材料领域，具体提供了一种基于花生壳纤维的生物降解母料及其制备方法与应用。以改性淀粉、降解聚酯、花生壳纤维、花生壳纤维纳米晶为主要原料，在增塑剂的塑化条件下，利用双螺杆挤出机的高温和强剪切的作用，明显降低淀粉熔体的黏度，提高淀粉熔融时的流动性，形成互穿聚合物网络结构；通过化学或物理方法使花生壳纤维纳米晶均匀分散在聚合物母料基体中，避免出现纤维纳米晶的团聚现象，利用花生壳纤维素纳米晶的高强度、高模量和高长径比的特点，有效发挥其对母料的增强作用，制备出具有良好加工性能的生物降解母料。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体提供了一种基于花生壳纤维的生物降解母料及其制备方法与应用。

背景技术

塑料因其质轻价廉和性能优良，在人们生活和生产的各个领域得到广泛应用，但是塑料制品的使用会产生大量废弃塑料。传统塑料制品在自然条件下难以降解，给生态环境带来沉重的负担，造成了严重的“白色污染”问题。因此，开发生物降解材料势在必行，而作为加工生物降解材料不可或缺的生物降解母料定会成为重要且前景广阔的研究方向。

目前，生物降解母料的研究主要以淀粉基生物降解母料为主，但利用其制备的降解塑料亲水性较强，通常将淀粉与疏水性聚酯共混以改善此性能；而由于亲水性淀粉与疏水性聚酯存在不相容性，生物降解母料的加工性能一般比较差，所制备的降解塑料的力学性能会大幅降低。研究表明，纳米纤维晶具有较高的长径比和模量，均匀分散在母料中的纳米纤维晶具有较好的增强效果，利用纳米纤维晶与淀粉和聚酯之间的相互作用，可有效改善母料的加工性能、提高生物降解塑料的力学性能。

我国是花生种植大国，花生壳作为加工过程中的副产物，每年大约有500万吨的产量。目前大部分花生壳被直接丢弃或燃烧，造成了资源浪费和环境污染。花生壳含有大量的纤维素，利用花生壳可制备纳米纤维晶，不但原料价格低廉，而且有利于农副产品的深加工以及废弃物的处理，带来经济效益的同时可减少环境污染，可以为花生的综合利用开辟新的途径。

但是，在实际加工过程中，花生壳纤维纳米晶在母料基体中分散性较差、易发生团聚，导致淀粉和聚酯之间的界面结合能力较差，利用该母料可制备的产品比较单一，难以达到对降解塑料预期的增强效果。因此，本领域缺乏一种使花生壳纤维纳米晶分散效果好且界面结合能力良好的生物降解母料。

发明内容

针对现有生物降解母料加工性能差、可加工的产品单一、制备的降解塑料力学性能差的技术问题，本发明提供了一种基于花生壳纤维的生物降解母料，以改性淀粉、降解聚酯、花生壳纤维、花生壳纤维纳米晶为主要原料，在增塑剂的塑化条件下，利用双螺杆挤出机的高温和强剪切的作用，明显降低淀粉熔体的黏度，提高淀粉熔融时的流动性，形成互穿聚合物网络结构；同时提供了其制备方法及其应用领域。

本发明的技术方案如下：

一种基于花生壳纤维的生物降解母料，包括以下重量份数的原料：改性淀粉15-40份，降解聚酯10-30份，花生壳纤维10-30份，花生壳纤维纳米晶1-15份，增塑剂10-30份，润滑剂1-10份，偶联剂0.1-10份，聚酯多元醇0.1-10份，多元有机酸0.1-10份。

优选地，所述的改性淀粉是指氧化淀粉、羟乙基淀粉、甲氧基淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯、醋酸酯淀粉中的一种或两种以上的混合物；

优选地，所述的降解聚酯是聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸己二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯中的一种或两种以上的混合物；

优选地，所述的增塑剂是甘油、环氧甲酯、环氧大豆油、三醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、柠檬酸酯中的一种或两种以上的混合物；

优选地，所述的润滑剂是硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、单脂肪酸甘油脂中的一种或其两种以上的混合物；