本發(fā)明屬于環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可降解環(huán)保材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯是以丙烯為單體采用n-z催化劑等聚合而成的聚合物。聚丙烯作為通用塑料，由于密度小、剛性好、強(qiáng)度高、吸水率低、化學(xué)穩(wěn)定性高以及無毒無味和加工性能優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域，例如其在機(jī)動車、家電、日用品以及夾具和包裝行業(yè)等都得到了廣泛的應(yīng)用。雖然聚丙烯具有較好的力學(xué)性能，但其收縮率大，制品尺寸穩(wěn)定性差；并且低溫下脆性較大，容易斷裂。此外，普通聚丙烯彈性模量低、耐熱性差、耐候性差、高溫下剛性不足、大大限制了聚丙烯更為廣泛的應(yīng)用。
針對這些缺陷，人們對聚丙烯進(jìn)行了各種改性。目前主要有化學(xué)改性和物理改性兩種方法?；瘜W(xué)改性主要是共聚、接枝和交聯(lián)等，是通過改變pp的分子結(jié)構(gòu)以達(dá)到改性的目的。物理改性主要是共混、增強(qiáng)和填充等加入添加劑以賦予pp新的性能。然而高分子材料普遍存在的老化問題同樣存在于pp樹脂中。并且隨著終端消費(fèi)產(chǎn)品的廣泛使用，相應(yīng)地也存在大量的pp樹脂；由于pp樹脂降解緩慢，容易導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種可降解環(huán)保材料及其制備方法，解決了上述背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明所述的可降解環(huán)保材料利用改性淀粉和植物纖維對聚丙烯進(jìn)性改性，通過改性不僅能夠獲得可降解的環(huán)保材料，而且還保持甚至提高了材料的強(qiáng)度和韌性；其制備方法免加熱、蒸煮、泡堿，制作工藝簡便、纖維軟化快、成本低、綠色無污染。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，采用如下技術(shù)方案：
一種可降解環(huán)保材料，包括如下重量份的原料：植物秸稈25～35份、改性淀粉12～17份、聚丙烯23～38份、聚3-羥基丁酸酯13～19份、填料8～16份、銀離子抗菌劑1～3份、增塑劑2～3.2份、潤滑劑1.5～2.1份、增韌劑1～2份、纖維軟化劑0.2～0.6份。
優(yōu)選的，所述可降解環(huán)保材料，包括如下重量份的原料：植物秸稈30份、改性淀粉16份、聚丙烯33份、聚3-羥基丁酸酯16份、填料12份、銀離子抗菌劑1.9份、增塑劑2.7份、潤滑劑1.9份、增韌劑1.3份、纖維軟化劑0.4份。
優(yōu)選的，所述纖維軟化劑包括以下重量份的組分：活性硅酸鈉2份、陽離子淀粉4份、纖維素1.8份、堿0.7份、磨纖維助劑7份、水84.5份。
優(yōu)選的，所述改性淀粉由以下方法獲得：
將淀粉、硅烷偶聯(lián)劑和濃度為1～2wt％的羧甲基殼聚糖水溶液混合，在溫度為108～115℃條件下攪拌45～60min，得到改性淀粉，其中所述淀粉、硅烷偶聯(lián)劑及羧甲基殼聚糖水溶液的質(zhì)量比為10:0.8:1。
優(yōu)選的，所述植物秸稈為香蕉莖稈與甘蔗莖稈的混合物，其重量比為10:3。
優(yōu)選的，所述填料為硅藻土、膨潤土、滑石粉按質(zhì)量比為3:2:1混合的混合物。
優(yōu)選的，所述增塑劑為聚乙二醇、三醋酸甘油酯、檸檬酸酯中的一種或多種的混合物，所述增韌劑為poe。
一種制備所述可降解環(huán)保材料的方法，包括如下步驟：
（1）按上述配方稱取植物秸稈、改性淀粉、聚丙烯、聚3-羥基丁酸酯、填料、銀離子抗菌劑、增塑劑、潤滑劑、增韌劑、纖維軟化劑，備用；
（2）將植物秸稈進(jìn)行干燥，使其含水量低于8%，然后將其用鼓式削片機(jī)削成長度為20～45cm的小段，然后送入分絲機(jī)進(jìn)行分絲壓棉處理；
（3）用擠壓機(jī)對分絲壓棉后的植物秸稈進(jìn)行擠壓，分離出纖維和原液，將纖維勇士調(diào)配至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%，與纖維軟化劑混合，置于高濃搓磨機(jī)磨纖維，得纖維漿；
（4）將步驟（3）得到的纖維漿與改性淀粉、聚丙烯、聚3-羥基丁酸酯、填料、銀離子抗菌劑、增塑劑、潤滑劑、增韌劑放入高速混合機(jī)中，攪拌均勻，紫外線殺菌處理10～20分鐘，得混合物料；
（5）將步驟（4）得到的混合物料放入雙螺桿擠出機(jī)里擠出造粒，造粒溫度：180～200℃、螺桿轉(zhuǎn)速：360～380r/min，即得所述可降解環(huán)保材料。
優(yōu)選的，所述紫外線波長范圍為245～270nm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有以下有益效果：
本發(fā)明所述的可降解環(huán)保材料利用改性淀粉和植物纖維對聚丙烯進(jìn)性改性，通過改性不僅能夠獲得可降解的環(huán)保材料，而且還保持甚至提高了材料的強(qiáng)度和韌性；其制備方法免加熱、蒸煮、泡堿，制作工藝簡便、纖維軟化快、成本低、綠色無污染，具體如下：
（1）本發(fā)明利用改性淀粉、植物纖維、填料和聚丙烯作為原料，改性淀粉和植物纖維為可降解材料，來源廣泛，對聚丙烯進(jìn)行改性；不僅得到了可降解的復(fù)合材料，而且能夠保持甚至提高材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，同時還能夠顯著提高材料制品的尺寸穩(wěn)定性；
（2）本發(fā)明對植物纖維進(jìn)行了充分、嚴(yán)格的預(yù)處理與改性，使其相對分子質(zhì)量增加不多，強(qiáng)度、粘度等性質(zhì)受到一定的限制，從而使得植物纖維均勻分布，并與改性淀粉、填料和聚丙烯充分融合，材料性能包括增強(qiáng)（濕強(qiáng)與干強(qiáng)），防火耐燃、抗熱、電絕緣性、導(dǎo)溫性、耐微生物、耐酸、耐磨等得到明顯改善；
（3）本發(fā)明用無毒、無害、無腐蝕性纖維軟化劑替代了強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，生產(chǎn)中沒有黑液產(chǎn)生，制漿過程沒有總還原硫產(chǎn)生，因此杜絕了傳統(tǒng)制漿法的惡臭氣味，且排出的廢水ph約為5-7，可以回收利用，具有很好的環(huán)保效應(yīng)，同時無高溫蒸煮系統(tǒng)、堿回收系統(tǒng)、洗漿系統(tǒng)，設(shè)備投資遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)制漿法，生產(chǎn)成本大大低于傳統(tǒng)制備工藝。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
本實施例涉及一種可降解環(huán)保材料，包括如下重量份的原料：植物秸稈25份、改性淀粉12份、聚丙烯23份、聚3-羥基丁酸酯13份、填料8份、銀離子抗菌劑1份、增塑劑2份、潤滑劑1.5份、增韌劑1份、纖維軟化劑0.2份。
其中，所述纖維軟化劑包括以下重量份的組分：活性硅酸鈉2份、陽離子淀粉4份、纖維素1.8份、堿0.7份、磨纖維助劑7份、水84.5份。
其中，所述改性淀粉由以下方法獲得：
將淀粉、硅烷偶聯(lián)劑和濃度為1wt％的羧甲基殼聚糖水溶液混合，在溫度為108℃條件下攪拌45min，得到改性淀粉，其中所述淀粉、硅烷偶聯(lián)劑及羧甲基殼聚糖水溶液的質(zhì)量比為10:0.8:1。
其中，所述植物秸稈為香蕉莖稈與甘蔗莖稈的混合物，其重量比為10:3。
其中，所述填料為硅藻土、膨潤土、滑石粉按質(zhì)量比為3:2:1混合的混合物。
其中，所述增塑劑為聚乙二醇，所述增韌劑為poe。
一種制備所述可降解環(huán)保材料的方法，包括如下步驟：
（1）按上述配方稱取植物秸稈、改性淀粉、聚丙烯、聚3-羥基丁酸酯、填料、銀離子抗菌劑、增塑劑、潤滑劑、增韌劑、纖維軟化劑，備用；
（2）將植物秸稈進(jìn)行干燥，使其含水量低于8%，然后將其用鼓式削片機(jī)削成長度為20～45cm的小段，然后送入分絲機(jī)進(jìn)行分絲壓棉處理；
（3）用擠壓機(jī)對分絲壓棉后的植物秸稈進(jìn)行擠壓，分離出纖維和原液，將纖維勇士調(diào)配至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%，與纖維軟化劑混合，置于高濃搓磨機(jī)磨纖維，得纖維漿；
（4）將步驟（3）得到的纖維漿與改性淀粉、聚丙烯、聚3-羥基丁酸酯、填料、銀離子抗菌劑、增塑劑、潤滑劑、增韌劑放入高速混合機(jī)中，攪拌均勻，紫外線殺菌處理10～20分鐘，得混合物料；
（5）將步驟（4）得到的混合物料放入雙螺桿擠出機(jī)里擠出造粒，造粒溫度：180℃、螺桿轉(zhuǎn)速：360r/min，即得所述可降解環(huán)保材料。
其中，所述紫外線波長為245nm。
實施例2
本實施例涉及一種可降解環(huán)保材料，包括如下重量份的原料：植物秸稈35份、改性淀粉17份、聚丙烯38份、聚3-羥基丁酸酯19份、填料16份、銀離子抗菌劑3份、增塑劑3.2份、潤滑劑2.1份、增韌劑2份、纖維軟化劑0.6份。
其中，所述纖維軟化劑包括以下重量份的組分：活性硅酸鈉2份、陽離子淀粉4份、纖維素1.8份、堿0.7份、磨纖維助劑7份、水84.5份。
其中，所述改性淀粉由以下方法獲得：
將淀粉、硅烷偶聯(lián)劑和濃度為2wt％的羧甲基殼聚糖水溶液混合，在溫度為115℃條件下攪拌60min，得到改性淀粉，其中所述淀粉、硅烷偶聯(lián)劑及羧甲基殼聚糖水溶液的質(zhì)量比為10:0.8:1。
其中，所述植物秸稈為香蕉莖稈與甘蔗莖稈的混合物，其重量比為10:3。
其中，所述填料為硅藻土、膨潤土、滑石粉按質(zhì)量比為3:2:1混合的混合物。
其中，所述增塑劑為三醋酸甘油酯，所述增韌劑為poe。
一種制備所述可降解環(huán)保材料的方法，包括如下步驟：
（1）按上述配方稱取植物秸稈、改性淀粉、聚丙烯、聚3-羥基丁酸酯、填料、銀離子抗菌劑、增塑劑、潤滑劑、增韌劑、纖維軟化劑，備用；
（2）將植物秸稈進(jìn)行干燥，使其含水量低于8%，然后將其用鼓式削片機(jī)削成長度為20～45cm的小段，然后送入分絲機(jī)進(jìn)行分絲壓棉處理；
（3）用擠壓機(jī)對分絲壓棉后的植物秸稈進(jìn)行擠壓，分離出纖維和原液，將纖維勇士調(diào)配至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%，與纖維軟化劑混合，置于高濃搓磨機(jī)磨纖維，得纖維漿；
（4）將步驟（3）得到的纖維漿與改性淀粉、聚丙烯、聚3-羥基丁酸酯、填料、銀離子抗菌劑、增塑劑、潤滑劑、增韌劑放入高速混合機(jī)中，攪拌均勻，紫外線殺菌處理20分鐘，得混合物料；
（5）將步驟（4）得到的混合物料放入雙螺桿擠出機(jī)里擠出造粒，造粒溫度：200℃、螺桿轉(zhuǎn)速：380r/min，即得所述可降解環(huán)保材料。
其中，所述紫外線波長范圍為270nm。
實施例3
本實施例涉及一種可降解環(huán)保材料，包括如下重量份的原料：植物秸稈30份、改性淀粉16份、聚丙烯33份、聚3-羥基丁酸酯16份、填料12份、銀離子抗菌劑1.9份、增塑劑2.7份、潤滑劑1.9份、增韌劑1.3份、纖維軟化劑0.4份。
其中，所述纖維軟化劑包括以下重量份的組分：活性硅酸鈉2份、陽離子淀粉4份、纖維素1.8份、堿0.7份、磨纖維助劑7份、水84.5份。
其中，所述改性淀粉由以下方法獲得：
將淀粉、硅烷偶聯(lián)劑和濃度為1.5wt％的羧甲基殼聚糖水溶液混合，在溫度為110℃條件下攪拌52min，得到改性淀粉，其中所述淀粉、硅烷偶聯(lián)劑及羧甲基殼聚糖水溶液的質(zhì)量比為10:0.8:1。
其中，所述植物秸稈為香蕉莖稈與甘蔗莖稈的混合物，其重量比為10:3。
其中，所述填料為硅藻土、膨潤土、滑石粉按質(zhì)量比為3:2:1混合的混合物。
其中，所述增塑劑為聚乙二醇、三醋酸甘油酯、檸檬酸酯的混合物，所述增韌劑為poe。
一種制備所述可降解環(huán)保材料的方法，包括如下步驟：
（1）按上述配方稱取植物秸稈、改性淀粉、聚丙烯、聚3-羥基丁酸酯、填料、銀離子抗菌劑、增塑劑、潤滑劑、增韌劑、纖維軟化劑，備用；
（2）將植物秸稈進(jìn)行干燥，使其含水量低于8%，然后將其用鼓式削片機(jī)削成長度為20～45cm的小段，然后送入分絲機(jī)進(jìn)行分絲壓棉處理；
（3）用擠壓機(jī)對分絲壓棉后的植物秸稈進(jìn)行擠壓，分離出纖維和原液，將纖維勇士調(diào)配至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%，與纖維軟化劑混合，置于高濃搓磨機(jī)磨纖維，得纖維漿；
（4）將步驟（3）得到的纖維漿與改性淀粉、聚丙烯、聚3-羥基丁酸酯、填料、銀離子抗菌劑、增塑劑、潤滑劑、增韌劑放入高速混合機(jī)中，攪拌均勻，紫外線殺菌處理10～20分鐘，得混合物料；
（5）將步驟（4）得到的混合物料放入雙螺桿擠出機(jī)里擠出造粒，造粒溫度：190℃、螺桿轉(zhuǎn)速：370r/min，即得所述可降解環(huán)保材料。
其中，所述紫外線波長范圍為253.7nm。
以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。