本發(fā)明屬于塑料研發(fā)加工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種應(yīng)用在家用電器外殼上的高強(qiáng)度可再生生物塑料。
背景技術(shù)：
：合成塑料由于具有質(zhì)輕、防水、耐用和低成本等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于人類社會。我們通常所用的塑料并不是一種純物質(zhì)，它是由許多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或稱合成樹脂)是塑料的主要成分，此外，為了改進(jìn)塑料的性能，還要在高分子化合物中添加各種輔助材料，如填料、增塑劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、抗靜電劑等，才能成為性能良好的塑料。然而，由于塑料制品主要來源于日益枯竭的石油資源，以及它們廢棄后不可生物降解而造成嚴(yán)重白色污染。面對資源和環(huán)境的雙重壓力，利用可再生資源生產(chǎn)環(huán)境友好材料已迫在眉睫。纖維素是地球上最豐富的天然高分子,也是將來化工生產(chǎn)的主要原料之一。盡管纖維素衍生物早已用于加工成塑料，但是直接利用纖維素漿料制備生物塑料仍是一個很大的挑戰(zhàn)，因為纖維素剛性分子緊密堆積而不能熔融加工。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的問題，提供了一種應(yīng)用在家用電器外殼上的高強(qiáng)度可再生生物塑料，利用纖維素加工成凝膠，同時，通過非共價力引入無機(jī)材料到纖維凝膠中，構(gòu)建出各方面性能優(yōu)良的可再生生物塑料制品。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種應(yīng)用在家用電器外殼上的高強(qiáng)度可再生生物塑料，以纖維素為主要原料，制備得到纖維素/蒙脫土水凝膠，在混合納米二氧化鈦、磷酸銀以及氧化鋅，通過超臨界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，具體制備方法包括以下步驟：（1）將纖維素溶液溶解在質(zhì)量濃度為10-15%的尿素水溶液中，纖維素溶液與尿素水溶液的混合比例為4-5：1，在0-5℃下混合攪拌，攪拌速度為500-600轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20-30分鐘，攪拌后將混合液放入密閉恒溫箱中，在60-65℃下恒溫10-12小時，取出在室溫下老化2-3天；（2）按照為纖維素溶液重量的2-4%稱取蒙脫土，將蒙脫土制成質(zhì)量濃度為5-10%的水溶液，加入到老化后的纖維素溶液中，在轉(zhuǎn)速為400-500轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌30-40分鐘，置于離心機(jī)中離心，離心速度為4500-5000轉(zhuǎn)/分鐘，直至沒有氣泡產(chǎn)生，使用去離子水水洗4-6次，得到纖維素/蒙脫土水凝膠；（3）向步驟（2）所得纖維素/蒙脫土水凝膠中加入是纖維素/蒙脫土水凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.02-0.04%納米二氧化鈦、0.02-0.03%磷酸銀和0.01-0.02%氧化鋅，攪拌后得到復(fù)合物水凝膠，通過乙醇溶劑進(jìn)行置換，得到醇凝膠，將醇凝膠放入到超臨界干燥器的干燥缸中，通入液態(tài)二氧化碳，除去醇凝膠中的醇和少量的水，得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，在擠塑機(jī)中擠塑成型即可，擠塑溫度為150-180℃。作為對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所使用的纖維素溶液為化纖廠提供的棉短絨紙漿，所使用的乙醇均為化學(xué)純。作為對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（3）中所述的氧化鋅制備方法為：將六水硝酸鋅加入到乙醇溶液中混合浸泡10-12小時，六水硝酸鋅與乙醇的添加比例為1：20-25，浸泡后將浸泡液放在充滿環(huán)氧烷蒸汽的容器中，老化2-3小時，得到白色水熱產(chǎn)物，采用水洗或醇洗的方法清洗3-5遍，進(jìn)一步在65-70℃下干燥5-6小時，得到純凈的氧化鋅。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：為了解決纖維素資源豐富，而由于纖維素剛性分子緊密堆積而不能熔融加工制作成塑料制品的問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用在家用電器外殼上的高強(qiáng)度可再生生物塑料，以纖維素為主要原料，制備得到纖維素/蒙脫土水凝膠，在混合納米二氧化鈦、磷酸銀以及氧化鋅，通過超臨界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，基于干燥的二氧化碳超臨界纖維素凝膠中分子鏈?zhǔn)目梢苿有?，通過熱壓擠塑構(gòu)建出纖維素生物塑料，制造出各方面性能優(yōu)良的可再生生物塑料制品，因其強(qiáng)度高，還具有抗菌性、抗污性、耐磨損性優(yōu)良的特點，可應(yīng)用在家用電器外殼上。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實施例1一種應(yīng)用在家用電器外殼上的高強(qiáng)度可再生生物塑料，以纖維素為主要原料，制備得到纖維素/蒙脫土水凝膠，在混合納米二氧化鈦、磷酸銀以及氧化鋅，通過超臨界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，具體制備方法包括以下步驟：（1）將纖維素溶液溶解在質(zhì)量濃度為10%的尿素水溶液中，纖維素溶液與尿素水溶液的混合比例為4：1，在0℃下混合攪拌，攪拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20分鐘，攪拌后將混合液放入密閉恒溫箱中，在60℃下恒溫10小時，取出在室溫下老化2天；（2）按照為纖維素溶液重量的2%稱取蒙脫土，將蒙脫土制成質(zhì)量濃度為5%的水溶液，加入到老化后的纖維素溶液中，在轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌30分鐘，置于離心機(jī)中離心，離心速度為4500轉(zhuǎn)/分鐘，直至沒有氣泡產(chǎn)生，使用去離子水水洗4次，得到纖維素/蒙脫土水凝膠；（3）向步驟（2）所得纖維素/蒙脫土水凝膠中加入是纖維素/蒙脫土水凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.02%納米二氧化鈦、0.02%磷酸銀和0.01%氧化鋅，攪拌后得到復(fù)合物水凝膠，通過乙醇溶劑進(jìn)行置換，得到醇凝膠，將醇凝膠放入到超臨界干燥器的干燥缸中，通入液態(tài)二氧化碳，除去醇凝膠中的醇和少量的水，得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，在擠塑機(jī)中擠塑成型即可，擠塑溫度為150℃。作為對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所使用的纖維素溶液為化纖廠提供的棉短絨紙漿，所使用的乙醇均為化學(xué)純。作為對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（3）中所述的氧化鋅制備方法為：將六水硝酸鋅加入到乙醇溶液中混合浸泡10小時，六水硝酸鋅與乙醇的添加比例為1：20，浸泡后將浸泡液放在充滿環(huán)氧烷蒸汽的容器中，老化2小時，得到白色水熱產(chǎn)物，采用水洗或醇洗的方法清洗3遍，進(jìn)一步在65℃下干燥5小時，得到純凈的氧化鋅。實施例2一種應(yīng)用在家用電器外殼上的高強(qiáng)度可再生生物塑料，以纖維素為主要原料，制備得到纖維素/蒙脫土水凝膠，在混合納米二氧化鈦、磷酸銀以及氧化鋅，通過超臨界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，具體制備方法包括以下步驟：（1）將纖維素溶液溶解在質(zhì)量濃度為12%的尿素水溶液中，纖維素溶液與尿素水溶液的混合比例為4.5：1，在2℃下混合攪拌，攪拌速度為550轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌25分鐘，攪拌后將混合液放入密閉恒溫箱中，在63℃下恒溫11小時，取出在室溫下老化2天；（2）按照為纖維素溶液重量的3%稱取蒙脫土，將蒙脫土制成質(zhì)量濃度為7%的水溶液，加入到老化后的纖維素溶液中，在轉(zhuǎn)速為450轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌35分鐘，置于離心機(jī)中離心，離心速度為4800轉(zhuǎn)/分鐘，直至沒有氣泡產(chǎn)生，使用去離子水水洗5次，得到纖維素/蒙脫土水凝膠；（3）向步驟（2）所得纖維素/蒙脫土水凝膠中加入是纖維素/蒙脫土水凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.03%納米二氧化鈦、0.025%磷酸銀和0.015%氧化鋅，攪拌后得到復(fù)合物水凝膠，通過乙醇溶劑進(jìn)行置換，得到醇凝膠，將醇凝膠放入到超臨界干燥器的干燥缸中，通入液態(tài)二氧化碳，除去醇凝膠中的醇和少量的水，得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，在擠塑機(jī)中擠塑成型即可，擠塑溫度為160℃。作為對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所使用的纖維素溶液為化纖廠提供的棉短絨紙漿，所使用的乙醇均為化學(xué)純。作為對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（3）中所述的氧化鋅制備方法為：將六水硝酸鋅加入到乙醇溶液中混合浸泡11小時，六水硝酸鋅與乙醇的添加比例為1：22，浸泡后將浸泡液放在充滿環(huán)氧烷蒸汽的容器中，老化2.5小時，得到白色水熱產(chǎn)物，采用水洗或醇洗的方法清洗4遍，進(jìn)一步在68℃下干燥5.5小時，得到純凈的氧化鋅。實施例3一種應(yīng)用在家用電器外殼上的高強(qiáng)度可再生生物塑料，以纖維素為主要原料，制備得到纖維素/蒙脫土水凝膠，在混合納米二氧化鈦、磷酸銀以及氧化鋅，通過超臨界二氧化碳干燥法得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，具體制備方法包括以下步驟：（1）將纖維素溶液溶解在質(zhì)量濃度為15%的尿素水溶液中，纖維素溶液與尿素水溶液的混合比例為5：1，在5℃下混合攪拌，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘，攪拌后將混合液放入密閉恒溫箱中，在65℃下恒溫12小時，取出在室溫下老化3天；（2）按照為纖維素溶液重量的4%稱取蒙脫土，將蒙脫土制成質(zhì)量濃度為5-10%的水溶液，加入到老化后的纖維素溶液中，在轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌40分鐘，置于離心機(jī)中離心，離心速度為5000轉(zhuǎn)/分鐘，直至沒有氣泡產(chǎn)生，使用去離子水水洗6次，得到纖維素/蒙脫土水凝膠；（3）向步驟（2）所得纖維素/蒙脫土水凝膠中加入是纖維素/蒙脫土水凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.04%納米二氧化鈦、0.03%磷酸銀和0.02%氧化鋅，攪拌后得到復(fù)合物水凝膠，通過乙醇溶劑進(jìn)行置換，得到醇凝膠，將醇凝膠放入到超臨界干燥器的干燥缸中，通入液態(tài)二氧化碳，除去醇凝膠中的醇和少量的水，得到干燥的二氧化碳超臨界凝膠，在擠塑機(jī)中擠塑成型即可，擠塑溫度為180℃。作為對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所使用的纖維素溶液為化纖廠提供的棉短絨紙漿，所使用的乙醇均為化學(xué)純。作為對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（3）中所述的氧化鋅制備方法為：將六水硝酸鋅加入到乙醇溶液中混合浸泡12小時，六水硝酸鋅與乙醇的添加比例為1：25，浸泡后將浸泡液放在充滿環(huán)氧烷蒸汽的容器中，老化3小時，得到白色水熱產(chǎn)物，采用水洗或醇洗的方法清洗5遍，進(jìn)一步在70℃下干燥6小時，得到純凈的氧化鋅。對比試驗分別使用實施例1-3的方法加工制作生物塑料，并以現(xiàn)有的家用電器外殼塑料材質(zhì)作為對照組，對各組塑料性能進(jìn)行測定，結(jié)果如下表所示：項目熱分解溫度（℃）拉伸強(qiáng)度（mpa）彎曲強(qiáng)度（mpa）斷裂能（kj/m3）環(huán)境負(fù)荷降低率（%）實施例13402308227.470實施例23502358527.775實施例33452338327.573對照組2701854716.3對照由對比試驗可知：本發(fā)明制造出各方面性能優(yōu)良的可再生生物塑料制品，因其強(qiáng)度高，還具有抗菌性、抗污性、耐磨損性優(yōu)良的特點，可應(yīng)用在家用電器外殼上，實現(xiàn)了可再生資源的極大利用化，對于環(huán)境友好型社會的建設(shè)具有重要的積極意義。當(dāng)前第1頁12