一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料因其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、化學(xué)性能穩(wěn)定及廉價等優(yōu)點而在許多領(lǐng)域廣泛發(fā)展。塑 料工業(yè)發(fā)展很快，而用過的塑料尚沒有妥善的處理方法，塑料就垃圾就對自然環(huán)境帶來嚴(yán) 重的污染。非降解塑料大多是由低密度聚乙烯（LDPE)和線性低密度聚乙烯（LLDPE)其次是 高密度聚乙烯（HDPE)、聚丙烯（PP)、聚苯乙烯（PS)和聚氯乙烯（PVC)研制生成的。而這些塑 料一般都最終作為固體廢料處理掉，塑料等固體垃圾的丟棄會污染環(huán)境，深埋會侵占土地， 燒毀則會污染空氣，這些都不解決問題的根本方法。解決問題的根本方法就是研制可降解 塑料，以此來代替非降解塑料。在這種背景下，熱塑性淀粉，即全淀粉塑料成為人們研宄的 熱點之一，具有良好的可降解性，使用安全環(huán)保，而且熱塑性良好。但是熱塑性淀粉材料機(jī) 械性能較差，強(qiáng)度不高，嚴(yán)重影響了其應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種具有強(qiáng)度高、機(jī)械性能好而且綠色環(huán)保等 特性的熱塑性淀粉復(fù)合材料。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料， 包括以下質(zhì)量份比的成分：熱塑性淀粉25~35wt%、碳酸鈣5~15wt%、半纖維素15~30wt%、植 物蛋白5~15wt%、聚乙烯15~30wt%、助劑3~8wt%。
[0005] 所述碳酸鈣的目數(shù)為80~300目。
[0006] 所述植物蛋白為大豆分離蛋白、豌豆蛋白、花生蛋白、玉米蛋白、小麥蛋白中的一 種或兩種以上。
[0007] 所述助劑及其質(zhì)量份比分別為抗氧劑1076 0. 2~0. 8wt%、聚乙二醇2~5wt%、硅烷 類偶聯(lián)劑〇. 8~2. 2wt%。
[0008] 所述半纖維素為聚木糖類、聚葡萄甘露糖類、聚半乳糖葡萄甘露糖類半纖維素或 其復(fù)合物，所述半纖維素的長徑比為3~15。
[0009] 所述一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： a. 碳酸鈣的改性：將碳酸鈣、1/3質(zhì)量的硅烷類偶聯(lián)劑置于無水乙醇中，于90°C下反 應(yīng)4h，然后過濾并烘干； b. 半纖維素預(yù)處理：將半纖維素置于質(zhì)量濃度5%的NaOH溶液中，在常溫下浸泡5h， 然后用清水洗滌至中性并烘干； c. 預(yù)混：將熱塑性淀粉、聚乙烯、剩余硅烷類偶聯(lián)劑、聚乙二醇、抗氧劑1076、步驟a所 得改性碳酸鈣、步驟b所得預(yù)處理半纖維素置于高混機(jī)中混合15min，得預(yù)混料； d. 成型處理：將步驟c所得預(yù)混料置于擠出機(jī)中擠出、造粒既得本發(fā)明的復(fù)合材料。
[0010] 本發(fā)明利用聚乙烯與熱塑性淀粉進(jìn)行復(fù)配，可以增加熱塑性淀粉的塑性，提高熱 塑性淀粉的任性；半纖維素與淀粉同為多糖分子結(jié)構(gòu)，將半纖維素配合植物蛋白與熱塑性 淀粉共混，能得到較好的強(qiáng)化效果；添加碳酸鈣提高了復(fù)合材料的機(jī)械性能及自然降解性 能，同時，本發(fā)明對碳酸鈣進(jìn)行了改性處理，使得碳酸鈣可以很好的融入復(fù)合材料體系中。 綜上可知，本發(fā)明的復(fù)合材料的有益效果為：具備良好的機(jī)械性能、較高的強(qiáng)度以及綠色環(huán) 保易降解。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0012] 實施例1 : 一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，包括以下質(zhì)量份比的成分：熱塑性淀 粉30wt%、碳酸鈣10wt%、半纖維素20wt%、植物蛋白10wt%、聚乙烯25wt%、助劑5wt%。
[0013] 本實施例中，所述碳酸鈣的目數(shù)為80~300目；所述植物蛋白為大豆分離蛋白與玉 米蛋白的復(fù)合物；所述助劑及其所占復(fù)合材料的質(zhì)量份比分別為抗氧劑1076 0. 5wt%、聚 乙二醇3wt%、硅烷類偶聯(lián)劑I. 5wt% ;所述半纖維素為聚半乳糖葡萄甘露糖類半纖維素，所 述半纖維素的長徑比為3~15。
[0014] 所述一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： a. 碳酸鈣的改性：將碳酸鈣、1/3質(zhì)量的硅烷類偶聯(lián)劑置于無水乙醇中，于90°C下反 應(yīng)4h，然后過濾并烘干； b. 半纖維素預(yù)處理：將半纖維素置于質(zhì)量濃度5%的NaOH溶液中，在常溫下浸泡5h， 然后用清水洗滌至中性并烘干； c. 預(yù)混：將熱塑性淀粉、聚乙烯、剩余硅烷類偶聯(lián)劑、聚乙二醇、抗氧劑1076、步驟a所 得改性碳酸鈣、步驟b所得預(yù)處理半纖維素置于高混機(jī)中混合15min，得預(yù)混料； d. 成型處理：將步驟c所得預(yù)混料置于擠出機(jī)中擠出、造粒既得本發(fā)明的復(fù)合材料。
[0015] 本發(fā)明的其他實施例中所述一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料的制備方法同本實 施例。
[0016] 實施例2 :-種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，包括以下質(zhì)量份比的成分：熱塑性淀 粉35wt%、碳酸1? 5wt%、半纖維素30wt%、植物蛋白5wt%、聚乙稀17wt%、助劑8wt%。
[0017] 本實施例中，所述碳酸鈣的目數(shù)為80~300目；所述植物蛋白為大豆分離蛋白、豌 豆蛋白、花生蛋白、玉米蛋白、小麥蛋白的復(fù)合物；所述助劑及其所占復(fù)合材料的質(zhì)量份比 分別為抗氧劑1076 0. 8wt%、聚乙二醇5wt%、硅烷類偶聯(lián)劑2. 2wt% ;所述半纖維素為聚木糖 類、聚葡萄甘露糖類及聚半乳糖葡萄甘露糖類半纖維素的復(fù)合物，所述半纖維素的長徑比 為 3~15。
[0018] 實施例3 :-種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，包括以下質(zhì)量份比的成分：熱塑性淀 粉27wt%、碳酸鈣12wt%、半纖維素24wt%、植物蛋白12wt%、聚乙烯21wt%、助劑4wt%。
[0019] 本實施例中，所述碳酸鈣的目數(shù)為80~300目；所述植物蛋白為大豆分離蛋白；所 述助劑及其所占復(fù)合材料的質(zhì)量份比分別為抗氧劑1076 0. 3wt%、聚乙二醇2. 5wt%、硅烷 類偶聯(lián)劑I. 2wt% ;所述半纖維素為聚木糖類類半纖維素，所述半纖維素的長徑比為3~15。
[0020] 實施例4 :一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，包括以下質(zhì)量份比的成分：熱塑性淀 粉25wt%、碳酸1? 14wt%、半纖維素30wt%、植物蛋白5wt%、聚乙稀20wt%、助劑6wt%。
[0021] 本實施例中，所述碳酸鈣的目數(shù)為80~300目；所述植物蛋白為豌豆蛋白、花生 蛋白、小麥蛋白的復(fù)合物；所述助劑及其所占復(fù)合材料的質(zhì)量份比分別為抗氧劑1076 0. 7wt%、聚乙二醇4wt%、硅烷類偶聯(lián)劑I. 3wt% ;所述半纖維素為聚葡萄甘露糖類半纖維素， 所述半纖維素的長徑比為3~15。
[0022] 經(jīng)檢測，本發(fā)明實施例所得復(fù)合材料的各項性能指標(biāo)如下表所示：
*對比例為熱塑性淀粉塑料。
[0023] 由上表的各項性能可知，本發(fā)明的一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料經(jīng)各成分之間 的復(fù)配及增效，所得復(fù)合材料與熱塑性淀粉塑料相比具有更好的機(jī)械性能及強(qiáng)度，而且降 解率下降有限，是一種強(qiáng)度高、機(jī)械性能好而且綠色環(huán)保的熱塑性淀粉復(fù)合材料。
【主權(quán)項】
1. 一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，其特征在于，包括以下質(zhì)量份比的成分：熱塑性 淀粉25~35wt%、碳酸鈣5~15wt%、半纖維素15~30wt%、植物蛋白5~15wt%、聚乙烯15~30wt%、 助劑 3~8wt%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，其特征在于，包括以下質(zhì) 量份比的成分：熱塑性淀粉30wt%、碳酸1? 10wt%、半纖維素20wt%、植物蛋白10wt%、聚乙稀 25wt%、助劑 5wt%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，其特征在于，所述碳酸 鈣的目數(shù)為80~300目。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，其特征在于，所述植物 蛋白為大S分尚蛋白、婉S蛋白、花生蛋白、玉米蛋白、小麥蛋白中的一種或兩種以上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，其特征在于，所 述助劑及其質(zhì)量份比分別為抗氧劑1076 0. 2~0. 8wt%、聚乙二醇2~5wt%、硅烷類偶聯(lián)劑 0? 8~2. 2wt%〇6. 權(quán)利要求1或2任一所述的一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟： a. 碳酸鈣的改性：將碳酸鈣、1/3質(zhì)量的硅烷類偶聯(lián)劑置于無水乙醇中，于90°C下反應(yīng) 4h，然后過濾并烘干； b. 半纖維素預(yù)處理：將半纖維素置于質(zhì)量濃度5%的NaOH溶液中，在常溫下浸泡5h， 然后用清水洗滌至中性并烘干； c. 預(yù)混：將熱塑性淀粉、聚乙烯、剩余硅烷類偶聯(lián)劑、聚乙二醇、抗氧劑1076、步驟a所 得改性碳酸鈣、步驟b所得預(yù)處理半纖維素置于高混機(jī)中混合15min，得預(yù)混料； d. 成型處理：將步驟c所得預(yù)混料置于擠出機(jī)中擠出、造粒既得本發(fā)明的復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料，包括以下質(zhì)量份比的成分：熱塑性淀粉25~35wt%、碳酸鈣5~15wt%、半纖維素15~30wt%、植物蛋白5~15wt%、聚乙烯15~30wt%、助劑3~8wt%，本發(fā)明同時公開了一種高強(qiáng)度熱塑性淀粉復(fù)合材料的制備方法，包括碳酸鈣的改性、半纖維素的預(yù)處理、預(yù)混及成型處理等步驟。本發(fā)明所得的復(fù)合材料具備良好的機(jī)械性能、較高的強(qiáng)度且綠色環(huán)保易降解。
【IPC分類】C08L5/14, C08L71/02, C08L3/02, C08K3/26, C08L23/06, C08K9/06, C08L89/00
【公開號】CN104910439
【申請?zhí)枴緾N201510331474
【發(fā)明人】戴曉宸
【申請人】蘇州云舒新材料科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月16日