一種甘蔗纖維塑料基復(fù)合包裝材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包裝材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以甘蔗纖維及塑料為基體的復(fù) 合包裝材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 最近消費(fèi)者對(duì)天然木材的偏好度不斷增加，而我國(guó)是森林資源貧乏國(guó)家，森林資 源過(guò)度使用，森林總面積銳減以及天然林保護(hù)工程的實(shí)施，木材供需矛盾加??；而且隨著天 然木材的砍伐所引起的二氧化碳的增加會(huì)加重溫室效應(yīng)，因此，對(duì)于能夠代替天然木材的 原材料的開(kāi)發(fā)的呼聲變高，尤其是天然木材的需求多的包裝材料及建筑材料的情況更是如 此。
[0003] 甘蔗纖維/甘蔗渣作為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的剩余物，每年的產(chǎn)量有數(shù)十萬(wàn)噸， 這些甘蔗纖維大部分用于制造草紙、飼料等低效益產(chǎn)品，而且利用率不高。如何綜合高效益 利用甘蔗纖維已經(jīng)成為多年來(lái)待研宄解決的課題。
[0004] 甘蔗纖維長(zhǎng)度約為0. 65-2. 17mm，寬度21-28 μ m，其纖維形態(tài)雖然比不上天然木 材，但是要比稻、麥草纖維優(yōu)良。與聚丙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維、玻璃纖維或碳纖維等 化學(xué)纖維相比，甘蔗纖維具有可生物降解、價(jià)格低廉、可再生等優(yōu)點(diǎn)，而且其強(qiáng)度好、結(jié)晶度 高，對(duì)甘蔗纖維的綜合高效益利用，既能充分合理地利用資源，緩解森林資源短缺帶來(lái)的問(wèn) 題，又能減少石化纖維的利用，減少環(huán)境污染。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)采用天然纖維/塑料復(fù)合材料制備的包裝材料不能保證天然纖維在高 分子塑料中能充分分散，纖維/塑料界面相互作用差，兩者的親和力低，結(jié)合強(qiáng)度低，造成 制備的包裝復(fù)合材料的力學(xué)性能、阻隔性、韌性及其它使用性能較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種以甘蔗纖維及塑料為基體的具有良好力學(xué) 性能、阻隔性及韌性的復(fù)合包裝材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為： 本發(fā)明之一種甘蔗纖維塑料基復(fù)合包裝材料的制備方法，包括以下步驟： 1) 將甘蔗制糖工程所得副產(chǎn)物甘蔗渣置于水中搗碎、軟化，過(guò)濾，所得濾渣置于堿 液中進(jìn)行減煮處理，所述堿液為質(zhì)量濃度8~12%的NaOH溶液，處理時(shí)間30~70min，溫度 65~80°C，處理后的甘蔗渣質(zhì)經(jīng)中和、水洗并干燥至水分含量〈5%，然后置于粉碎機(jī)中粉碎， 得100~500目的甘蔗纖維； 2) 在得到甘蔗纖維后，按照以下重量份比備取原料： 甘蔗纖維 30~65 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 10~60 增容劑 5~8 潤(rùn)滑劑 1~5 無(wú)機(jī)填料 5~10 助劑 0. 5~3 3) 將所述重量份比的原料置于高混機(jī)中于60~100°C下混合6~10min，得預(yù)混合料，其 中，所述原料混合時(shí)的攪拌速率為400-600rpm ; 4) 將所得預(yù)混合料采用注塑、壓?；驍D出成型，其中，采用擠出成型的螺桿擠出機(jī)的加 熱溫度為160-210°C，轉(zhuǎn)速為110_130rpm。
[0008] 更進(jìn)一步地，所述原料的重量份比選擇： 甘蔗纖維 40~60 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 25~40 增容劑 6~7 潤(rùn)滑劑 2~3 無(wú)機(jī)填料 6~8 助劑 1~2。
[0009] 優(yōu)選地，所述增容劑為環(huán)狀酸酐型增容劑、羧酸型增容劑。
[0010] 尤其是，所述增容劑為環(huán)狀酸酐型增容劑，特別是馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯、馬來(lái)酸酐 接枝聚丙烯或者是馬來(lái)酸酐單體，其中，馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯及馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯的接 枝率為0. 5~2. 5%，馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯為馬來(lái)酸酐接枝中密度聚乙烯。
[0011] 優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸、甘油、石蠟油中的一種或幾種。
[0012] 優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)填料為硫酸鈣或凹凸棒土，所述硫酸鈣為硫酸鈣晶體，所述凹凸 棒土經(jīng)研磨過(guò)200目篩，選擇目數(shù)大于200目的微粒。
[0013] 優(yōu)選地，所述助劑是從抗氧劑、光穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、著色劑、阻燃劑、熱穩(wěn)劑、發(fā) 泡劑中選擇的一種或兩種以上。
[0014] 具體地，所述抗氧劑、光穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、著色劑、阻燃劑、熱穩(wěn)劑及發(fā)泡劑為 市售樹(shù)脂加工添加劑。所述抗氧劑可以是抗氧化劑264、抗氧化劑1010或抗氧劑DNP ;所 述光穩(wěn)定劑為受阻胺光穩(wěn)定劑（HALS);所述紫外吸收劑可以是鄰羥基苯甲酸苯酯、UV-9或 UV-531 ;所述著色劑為樹(shù)脂加工常用色漿；所述熱穩(wěn)劑為鋇皂、鋅皂及有機(jī)亞磷酸酯的復(fù) 合物；所述阻燃劑可以是為氯化石蠟、多聚磷酸銨、三氧化二銻及磷酸三（2-氯乙基）酯中 的一種或多種、所述發(fā)泡劑為塑料發(fā)泡劑。
[0015] 本發(fā)明制備的一種甘蔗纖維塑料基復(fù)合包裝材料具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、本發(fā)明采用經(jīng)堿液預(yù)處理的甘蔗渣為基體，有助于保證甘蔗纖維在塑料基體里的充 分分散，提高親和力，所得材料力學(xué)性能好，與木材資源為原料的木材加工品性能相似，可 代替以木材資源為原料的木材加工產(chǎn)品，減少木材資源消耗，保護(hù)環(huán)境，為農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物 甘蔗渣的綜合利用提供了一種新思路，為甘蔗渣提供了一種新用途。
[0016] 2、使用本發(fā)明甘蔗纖維制備的包裝復(fù)合材料力學(xué)性能顯著提高，抗彎強(qiáng)度可達(dá) 37. 8-44. 2MPa，抗彎模量可達(dá) 3. 2-4. IMPa。
[0017] 3、本發(fā)明制備的復(fù)合包裝材料具有良好的阻隔性，氧氣透過(guò)率約為2.2 (20°C 65%RH) gAm2. 24h)，具有良好的保鮮性能。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019] 實(shí)施例1 : 一種甘蔗纖維塑料基復(fù)合包裝材料的制備方法，包括以下步驟： 1) 按照以下重量份比備取原料： 甘蔗纖維 50 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 33 增容劑 6 潤(rùn)滑劑 3 無(wú)機(jī)填料 7 助劑 1 2) 將所述重量份比的原料置于高混機(jī)中于80°C下混合8min，得預(yù)混合料，其中，所述 原料混合時(shí)的攪拌速率為500rpm ; 3) 將所得預(yù)混合料采用同向平行雙螺桿擠出機(jī)擠出，利用橫面切刀切割，得到甘蔗纖 維復(fù)合材料粒料，本實(shí)施例工藝中，螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為195°C，轉(zhuǎn)速為120rpm。
[0020] 4)將步驟3所得甘蔗纖維復(fù)合材料粒料采用模壓成型機(jī)制成成品甘蔗纖維塑料 復(fù)合板材或型材。
[0021] 所述甘蔗纖維的預(yù)處理及制備工藝：將甘蔗制糖工程所得副產(chǎn)物甘蔗渣置于水中 搗碎、軟化，過(guò)濾，所得濾渣置于堿液中進(jìn)行減煮處理，所述堿液為質(zhì)量濃度10%的NaOH溶 液，處理時(shí)間50min，溫度70°C，處理后的甘蔗渣質(zhì)經(jīng)中和、水洗并干燥至水分含量〈5%，然 后置于粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)篩選擇1〇〇~500目的甘蔗纖維。
[0022] 實(shí)施例2 :-種甘蔗纖維塑料基復(fù)合包裝材料的制備方法，包括以下步驟： 1) 按照以下重量份比備取原料： 甘蔗纖維 41 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 38 增容劑 7 潤(rùn)滑劑 2 無(wú)機(jī)填料 9 助劑 3 2) 將所述重量份比的原料置于高混機(jī)中于65°C下混合lOmin，得預(yù)混合料，其中，所述 原料混合時(shí)的攪拌速率為550rpm ; 3) 將所得預(yù)混合料直接采用雙螺桿擠出機(jī)擠出生產(chǎn)各種規(guī)格的型材，其中，螺桿擠出 機(jī)的加熱溫度為205°C，轉(zhuǎn)速為115rpm。
[0023] 所述甘蔗纖維的預(yù)處理及制備工藝：將甘蔗制糖工程所得副產(chǎn)物甘蔗渣置于水中 搗碎、軟化，過(guò)濾，所得濾渣置于堿液中進(jìn)行減煮處理，所述堿液為質(zhì)量濃度12%的NaOH溶 液，處理時(shí)間30min，溫度68°C，處理后的甘蔗渣質(zhì)經(jīng)中和、水洗并干燥至水分含量〈5%，然 后置于粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)篩選擇1〇〇~500目的甘蔗纖維。
[0024] 實(shí)施例3 :-種甘蔗纖維塑料基復(fù)合包裝材料的制備方法，包括以下步驟： 1)按照以下重量份比備取原料： 甘蔗纖維 65 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)塑料 15 增容劑 8 潤(rùn)滑劑 4 無(wú)機(jī)填料 7 助劑 1 2) 將所述重量份比的原料置于高混機(jī)中于60°C下混合lOmin，得預(yù)混合料，其中，所述 原料混合時(shí)的攪拌速率為600rpm ; 3) 將所得預(yù)混合料直接采用模壓成型機(jī)制成成品甘蔗纖維塑料復(fù)合板材或型材。
[0025] 所述甘蔗纖維的預(yù)處理及制備工藝：將甘蔗制糖工程所得副產(chǎn)物甘蔗渣置