[发明专利]麻纤维钛酸钾晶须改性淀粉复合材料及其生产方法和应用

说明书

技术领域

本发明属新材料技术领域，涉及淀粉基复合材料及其制备领域，尤其是涉及一种麻纤维和钛酸钾混杂增强的淀粉基复合材料及其生产方法，本发明还涉及该复合材料的应用。

背景技术

淀粉是多羟基化合物，每个葡萄糖结构单元的2,3,6位碳上含有羟基，而且在结构单元内和相邻结构单元间有醚键存在，形成了大量的分子间、分子内氢键，结晶后的淀粉具有一定的强度。由于淀粉是天然高分子，可降解、来源广泛、价格低廉、可再生，被认为是最具发展前景的生物降解材料之一；而由于其玻璃化转变温度与分解温度非常接近，淀粉本身不具有可塑性。由于淀粉的上述特点，对淀粉的改性及应用研究已成为国内外新材料研究的热点。

现有研究中，田雅娟《热塑性淀粉／黄麻复合料的研究》（塑料工业. 2009(10):28—32）中以玉米淀粉为原料，以甘油和尿素为增塑剂制备了热塑性淀粉(TPS)，并与黄麻(F)进行共混制备了复合材料(TPS/F)。对共混条件以及黄麻用量对材料力学性能和耐水性的影响进行了研究。结果表明：在转矩流变仪中转速越高越有利于淀粉的塑化。以尿素为增塑剂制备的热塑性淀粉(UTPS)的拉伸强度(13MPa)高于以甘油为增塑剂的热翅性淀粉(GTPS)的拉伸强度(7MPa)，而在加入黄麻后，当黄麻质量分数为20％时，GTPS/F的拉伸强度高达26.8 MPa，高于UTPS/F。黄麻的加入也提高了UTPS的耐水性，但GTPS的耐水性仍较差。这篇文献对加工过程的参数进行了比较详尽的研究，但是，其中共混温度设定为130℃，没有经过任何的对比实验；流变转矩仪的设定速度为50r/min、75r/min、100r/min，间隔比较大，精确性不高，实际指导意义不大。此外，该复合材料的力学性能、耐热性、耐水性和尺寸稳定性还有待进一步提高。

CN101338044A公开了一种麻纤维毡增强的淀粉基复合材料及其制备方法，其组分包括：质量份数为5－20份的麻纤维、100－120份的淀粉、10－30份的增塑剂；其制备包括：(1)将100－120质量份的淀粉与10－30质量份的增塑剂机械搅拌混合10－30min，并于室温下密封于塑料袋中平衡8－24h，得到淀粉增塑剂的多组分基体；(2)将5－20质量份的麻纤维经脱胶处理、梳理成纤网、然后热压制成二层纤维毡，再铺设在淀粉增塑剂的多组分基体中，经模压或热压成型，冷却15－20min脱模得到麻纤维毡增强的淀粉基复合材料。该发明所得复合材料虽具有较好的力学性能和较高的耐水性能，但在耐磨耗、耐高温、隔热、等方面的性能难以满足汽车内外饰件等产品的生产要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种天然麻纤维和钛酸钾改性淀粉基复合材料及其生产方法，该复合材料具有比现有麻类植物纤维增强淀粉复合材料更为优异的强度、承载能力、耐热性和耐水性，且生产工艺相对简单、成本低廉。

为了解决以上技术问题，一方面，本发明提供一种天然麻纤维和钛酸钾改性淀粉基复合材料，其组分包括：改性淀粉50～80份、改性天然麻纤维10～40份、改性六钛酸钾晶须8～12份，均为重量份；所述改性淀粉为经塑化剂塑化处理后的产品；所述改性天然麻纤维为麻类天然植物纤维经硅烷偶联剂水解液浸泡、取出烘干后而制得，硅烷偶联剂的用量为麻类天然植物纤维重量的1%～3%；所述改性六钛酸钾晶须为硅烷偶联剂水解后与六钛酸钾晶须混合、烘干活化后而制得，硅烷偶联剂的用量为六钛酸钾晶须重量的1%～3%。所述天然麻纤维和钛酸钾改性淀粉基生态复合材料具有以下性能：拉伸强度为25～34MPa，弯曲强度达到38～53 MPa，冲击强度达到10～15KJ/m²，热膨系数小于4，邵氏硬度值达到30～40，工作温度为-50～100℃，降解性能90%以上。

所述改性淀粉为淀粉经过塑化剂塑化处理后而制得，可采用原淀粉与塑化剂经塑化处理后得到，或从商业渠道购得经塑化处理后的热塑性改性淀粉。优选地，所述改性淀粉塑化剂包括聚乙烯醇、水、甘油、乙二醇、丙三醇、甲酰胺、木糖醇中的一种或多种，塑化剂的用量为淀粉重量的20～40%。

优选地，所述天然麻纤维和钛酸钾改性淀粉基复合材料，其组分包括：改性淀粉50～70份、改性天然麻纤维20～40份、改性六钛酸钾晶须10份，均为重量份。

优选地，天然麻纤维为苎麻、剑麻、黄麻、大麻中的一种或多种。