本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料及其制備方法，以及應(yīng)用該纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料制備的中空擠出板材。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)注，生物基塑料作為高分子材料、生命科學(xué)和機(jī)械工程等多學(xué)科交叉的前沿領(lǐng)域，正成為世界各國(guó)普遍重視的研究熱點(diǎn)。美國(guó)能源部(DOE)預(yù)計(jì)到2020年，來(lái)自植物可再生資源的聚合物材料應(yīng)用將增加到10％，而2050年更有可能達(dá)到50％。
生物基塑料指以淀粉、纖維等天然物質(zhì)為部分原料的塑料，它具有可再生性，并可實(shí)現(xiàn)溫室氣體二氧化碳的減排甚至零排放，因此十分環(huán)保，可以大大減輕現(xiàn)代社會(huì)對(duì)石油的消耗和依賴，對(duì)環(huán)境的改善也起到積極作用。
中國(guó)專利CN105585759A公開(kāi)了一種全生物質(zhì)復(fù)合塑料，主要采用淀粉或纖維素等天然高分子物質(zhì)與全生物質(zhì)聚乙烯共混，，使材料具有一定程度的可降解性。然而，淀粉或纖維素等天然高分子物質(zhì)本身在結(jié)構(gòu)和性能上存在一定的缺陷，天然高分子物質(zhì)與聚烯烴類共混，兩者不易均勻分散和互溶，這會(huì)直接影響塑料的力學(xué)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料，克服現(xiàn)有生物基塑料力學(xué)性能不佳的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料，按質(zhì)量百分比計(jì)，制備原料包括：聚烯烴20～60％；纖維素或木質(zhì)素改性淀粉25～70％；添加劑5～10％；擠出助劑0～5％；填料0～15％；其中，所述添加劑為增塑劑、熱穩(wěn)定劑和內(nèi)潤(rùn)滑劑中的一種或幾種；所述擠出助劑為機(jī)錫硫酸鹽、乙撐雙硬脂酰胺的一種或幾種；所述填料為滑石粉、碳酸鈣二氧化硅中的一種或幾種。
進(jìn)一步的，所述聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯的一種或兩者的混合物。
進(jìn)一步的，所述纖維素或木質(zhì)素改性淀粉為纖維素或木質(zhì)素經(jīng)細(xì)化處理后，與改性劑和淀粉在捏合機(jī)中進(jìn)行混合反應(yīng)，再在高速攪拌機(jī)中混合而成。
進(jìn)一步的，所述增塑劑為環(huán)氧化酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、乙二醇、丙二醇和丙三醇的一種或幾種。
進(jìn)一步的，所述熱穩(wěn)定劑為亞磷酸酯、硫酸辛基錫酯、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂中的一種或幾種。
進(jìn)一步的，所述內(nèi)潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、聚丙烯蠟和液體石蠟中的一種或幾種。
另外，本發(fā)明還提供了一種纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料的制備方法，將聚烯烴20～60％，纖維素或木質(zhì)素改性淀粉25～70％，添加劑5～10％，擠出助劑0～5％和填料0～15％在60～150℃下攪拌混和均勻，加入雙螺桿擠出機(jī)中，在130～220℃混煉，造粒，即得纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料。
本發(fā)明還提供了使用上述纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料制備的中空擠出板材，是以上所述的制備方法制備的纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料在中空擠出設(shè)備上經(jīng)過(guò)二次加工制得的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
(1)本發(fā)明采用纖維素或木質(zhì)素改性淀粉這類可再生原料共混聚烯烴，纖維素或木質(zhì)素改性淀粉可以均勻分散在聚烯烴基體中，相比于采用單一淀粉或纖維素，所得塑料產(chǎn)品在力學(xué)性能上有顯著提高。
(2)本發(fā)明中聚烯烴可采用聚乙烯和聚丙烯共混，所得塑料產(chǎn)品綜合了聚乙烯的柔韌和聚丙烯的剛性，比單一材料的產(chǎn)品性能更優(yōu)，應(yīng)用更加廣泛。
(3)本發(fā)明中原料均為可降解材料，在制備該纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生三廢物質(zhì)，環(huán)保節(jié)能。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
(1)將聚烯烴、纖維素或木質(zhì)素改性淀粉、增塑劑、熱穩(wěn)定劑和內(nèi)潤(rùn)滑劑、擠出專用助劑及填料混合均勻，加入到高速混合機(jī)中，在60～150℃攪拌5～30min，混合均勻。
(2)在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)反應(yīng)：將步驟(1)得到的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在130～220℃混煉，造粒，即得到纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料。
(3)將步驟(2)得到的粒料在中空板擠出設(shè)備上經(jīng)過(guò)二次加工，即得到纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料中空板。
各實(shí)施例原料組分如表1所示。
表1：
纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料的性能如表2所示。
表2：
由表2可看出，本發(fā)明提供的這種纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料的拉伸強(qiáng)度在25MPa以上，斷裂伸長(zhǎng)率為50％以上，彈性模量在1000MPa以上，沖擊強(qiáng)度大于25KJ/m2，相對(duì)于中國(guó)專利CN105585759A公開(kāi)的一種全生物質(zhì)復(fù)合塑料而言，其力學(xué)性能有顯著提高。
另外，由上述纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料二次加工制得的中空擠出板材性能如表3所示。
表3：
由上述表3可以看出，本發(fā)明提供的采用上述纖維素增強(qiáng)淀粉基塑料制備的中空擠出板材在力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性模量)上亦有顯著的提高。
以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。