專利名稱：全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及淀粉基復(fù)合材料，特別涉及全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
天然淀粉來源豐富，價(jià)格便宜可再生，在眾多生物質(zhì)基高分子可降解材料中，淀粉基生物可降解材料的研究尤其引人關(guān)注。淀粉基生物可降解材料能在多種環(huán)境下被生物降解，最終降解產(chǎn)物二氧化碳和水可通過光合作用進(jìn)行再循環(huán)，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何污染。多年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)淀粉基生物降解材料的研究非常重視，但是純的熱塑性淀粉材料力學(xué)性能太差，無法單獨(dú)使用，需要與其他人工合成可降解高分子材料進(jìn)行共混或者復(fù)合改性，才能制備出具有與通用塑料類似理化性能的淀粉基生物可降解材料。但是人工合成可降解高分 子的成本較高，限制了淀粉基材料的推廣應(yīng)用。目前，如何降低淀粉基材料中人工合成可降解高分子的添加量已成為淀粉基生物降解材料領(lǐng)域研究的一大熱點(diǎn)。纖維增強(qiáng)是聚合物改性中一種非常普遍的方法。鑒于傳統(tǒng)的將無機(jī)或者有機(jī)宏觀纖維加入到樹脂基體中會(huì)使得復(fù)合材料的加工粘度急劇增大并且增加了對(duì)加工機(jī)械的磨耗，一種原位成纖的增強(qiáng)方式引起了人們的關(guān)注。原位成纖復(fù)合材料是指相容性有限的兩種聚合物在熔融共混過程中，分散相因受剪切、拉伸作用而沿流動(dòng)方向變形、取向，在基體中原位形成纖維，所得的復(fù)合材料。原位成纖的機(jī)理是乳液在靜置時(shí)分散液滴在界面作用下會(huì)保持球形，而在流動(dòng)中則有變形、取向的趨勢(shì)。當(dāng)相容性有限的兩種聚合物熔融共混時(shí)，情況與乳液類似，靜置時(shí)分散相會(huì)保持球形粒子的形態(tài)，而在承受了剪切、拉伸等作用發(fā)生流動(dòng)時(shí)，分散球粒友生變形取向。由于大分子間的纏結(jié)特性，高分子液滴不會(huì)像小分子那樣容易破裂，其最大形變值可以很大，從而可形成長(zhǎng)徑比較大的微纖。目前原位成纖維復(fù)合技術(shù)在人工合成高分子材料領(lǐng)域的研究已經(jīng)展開，但在淀粉基生物降解材料領(lǐng)域，原位復(fù)合成纖技術(shù)還沒有被應(yīng)用。本發(fā)明制備的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所含的熱塑性淀粉高達(dá)80%以上，且具有較好的加工性能和應(yīng)用性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法，為減少人工合成可降解高分子的含量，制備低成本，加工性能、應(yīng)用性能優(yōu)良，可大規(guī)模推廣應(yīng)用的新型全生物降解淀粉基材料。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征在于，它的組分及各組分的重量份為天然淀粉60 80份、增塑劑15 25份、成纖樹脂5 20份、增容劑0. 5 2份。一種制備全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，其特征在于，其步驟是
第一步，配料預(yù)混按重量比配比取天然淀粉60 80份、增塑劑15 25份、成纖樹脂5 20份、增容劑0. 5 2份，在高速混合機(jī)中攪拌混勻20 30 min ；
第二步，熔融共混造粒將預(yù)混料后的配料置于雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混并擠出，擠出溫度145 190°C，口模溫度130 170°C，擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為20 40轉(zhuǎn)/分鐘；
第三步，冷卻造粒將擠出得到的料條在自然空氣下進(jìn)行冷卻，經(jīng)切粒機(jī)造粒即得到的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。本發(fā)明中天然淀粉選用未經(jīng)化學(xué)或物理改性的玉米淀粉、大米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉、馬鈴薯淀粉中的一種或兩種以上的任意組合；增塑劑選用甘油、乙二醇、丙二醇、甲酰胺、乙酰胺、山梨醇、2-羥基乙胺、三乙醇胺中的一種或兩種以上的任意組
合；成纖樹脂選用聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚羥基烷酸、聚羥基脂肪酸酯、聚羥基丁烯酸戊酸酯、聚羥基戊酸酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸戊酸共聚酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸己二醇酯、聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇共聚物中的一種或兩種以上的任意組合；增容劑選用馬來酸酐、馬來酸二辛酯、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸、甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上的任意組合。本發(fā)明制備的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所含的熱塑性淀粉高達(dá)80%以上，從而在不損失材料理化性能的前提下降低了產(chǎn)品的成本，且具有較好的加工性能和應(yīng)用性能，有利于淀粉基材料的大規(guī)模市場(chǎng)推廣。I:用本方法制備的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有良好的加工性，可像通用熱塑性塑料一樣，通過擠出，注塑等方法成型加工；藝:本方法制備的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與純熱塑性淀粉基材料相比可，具有良好的綜合性能，較高的力學(xué)性能以及其它物理機(jī)械性能，可在通用塑料的應(yīng)用領(lǐng)域，如包裝材料，一次性餐具，園藝用品，電子產(chǎn)品等廣泛應(yīng)用；！用本方法制備原位微纖增強(qiáng)復(fù)合材料工藝簡(jiǎn)單，易于控制，可采用通用的塑料加工設(shè)備，節(jié)省投資;:1本淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的各組分都能降解，屬完全可生物降解塑料，不會(huì)造成環(huán)境污染，可徹底解決“白色污染”問題。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明由以下具體實(shí)施措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)施例中各組分的用量見下表。
權(quán)利要求
1.一種全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征在于，它的各組分的重量配比為天然淀粉60 80份、增塑劑15 25份、成纖樹脂5 20份、增容劑O. 5 2份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征是，所述的天然淀粉是指未經(jīng)化學(xué)或物理改性的玉米淀粉、大米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉、馬鈴薯淀粉中的一種或兩種以上的任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征是，所述的增塑劑為甘油、乙二醇、丙二醇、甲酰胺、乙酰胺、山梨醇、2-羥基乙胺、三乙醇胺中的一種或兩種以上的任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征是，所述的成纖樹脂為聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚羥基烷酸、聚羥基脂肪酸酯、聚羥基丁烯酸戊酸酯、聚羥基戊酸酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸戊酸共聚酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸己二醇酯、聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇共聚物中的一種或兩種以上的任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征是，所述的增容劑為馬來酸酐、馬來酸二辛酯、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸、甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上的任意組合。
6.制備權(quán)利要求I所述的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，其步驟是 第一步，配料預(yù)混按重量比配比取天然淀粉60 80份、增塑劑15 25份、成纖樹脂5 20份、增容劑O. 5 2份，在高速混合機(jī)中攪拌混勻20 30 min ； 第二步，熔融共混造粒將預(yù)混料后的配料置于雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混并擠出，擠出溫度145 190°C，口模溫度130 170°C，擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為20 40轉(zhuǎn)/分鐘； 第三步，冷卻造粒將擠出得到的料條在自然空氣下進(jìn)行冷卻，經(jīng)切粒機(jī)造粒即得到的全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全生物降解淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。其產(chǎn)品各組分重量比為天然淀粉60～80份、增塑劑15～25份、成纖樹脂5～20份、增容劑0.5～2份。它的制備方法包括三個(gè)步驟，將天然淀粉、增塑劑、成纖樹脂和增容劑按一定比例高速混合20～30min，在擠出溫度145～190℃，口模溫度130～170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為20～40轉(zhuǎn)/分鐘的雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，在自然空氣下進(jìn)行冷卻，造粒等工序制備淀粉基原位纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。本發(fā)明產(chǎn)品所含的熱塑性淀粉高達(dá)80%以上，且具有較好的加工性能和應(yīng)用性能。
文檔編號(hào)C08L67/04GK102702580SQ201210231769
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者李紀(jì)偉, 林曉艷, 羅學(xué)剛 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)