[发明专利]一种高韧性的生物可降解塑料材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料材料，尤其涉及一种高韧性的生物可降解塑料材料的制备方法。

背景技术

近几十年来，为了解决大量塑料废弃物造成的“白色污染”难题，可生物降解塑料的研究备受瞩目，许多性能优良的生物降解材料被开发出来并在包装袋、垃圾袋、生活用品、一次性餐具、农用地膜、建筑材料和生物医用材料等领域获得广泛应用。

生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。天然高分子如纤维素、淀粉等在自然界资源丰富、价格低廉，可再生，利用它们制备的生物高分子材料具有良好的生物相容性，可以完全降解，且安全无毒，由于兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义而受到各国的重视，但是生物可降解材料存在的韧性较差、强度不高的缺点，限制了它的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性的生物可降解塑料材料的制备方法，通过该方法制备的生物可降解塑料材料，其韧性好，各项指标优异。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种高韧性的生物可降解塑料材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将废弃秸秆洗净、去杂，粉碎得秸秆粉末，将秸秆粉末浸入沸水中蒸煮30-60min，然后水洗2-3次；

(2)向步骤(1)中的秸秆粉末中加入碱性溶液，调节pH至8-9，然后加入尿素，搅拌混合10-35min，压榨处理得滤液A；

(3)将步骤(2)中的滤液A放入高速搅拌机中，加入聚偏氟乙烯，搅拌5-10min，加入聚乳酸、生物降解聚酯，继续搅拌10-20min；

(4)将步骤(3)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。

本发明提供的生物可降解塑料材料中，通过将废弃秸秆中的纤维素提取利用，一方面避免了浪费，另一方面，该纤维素与具有高韧性的聚偏氟乙烯进行共混，改变了纤维素分子链间强的氢键作用，提高纤维素链在常温下的运动能力，从而提高了该生物可降解材料的韧性。

采用一步法将待混炼的原料混合，然后通过挤出机进行造粒即可得到需要制备的可降解塑料材料，工艺简单，成本较低。

进一步的，根据本发明，为了使秸秆中的半纤维素的含量降低，提高纤维素在碱性溶液/尿素体系中的溶解速度，所述的秸秆粉末在蒸煮处理前进行酸洗30-40min，所用酸性溶液与秸秆粉末的重量比为(10-15)：1。本发明对所述的酸性溶液没有特殊的要求，可以为所属领域技术人员所常知，例如所述酸性溶液可以为无机酸和/或有机酸，所述无机酸可以为盐酸、硝酸、硫酸、硼酸、高氯酸、硫氰酸、亚硫酸、磷酸、亚磷酸、次氯酸等中的至少一种；所述有机酸可以为甲酸、乙酸、苯甲酸、苯磺酸等中的至少一种。

根据本发明，在步骤(2)中，所述的碱性溶液的作用在于提供碱性的条件，实现纤维素的溶解，本发明对所述的碱性溶液没有特殊要求，可以为所属领域技术人员所常知的，如氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种。

根据本发明，所述的步骤(2)中，待反应完成，需要进行压榨处理，以便将实现充分过滤，所述的压榨的工艺为：在5Mpa-15Mpa的压力和180-200℃的条件下保压5-10min。

根据本发明，本发明中所述的生物降解聚酯为聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚物、聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯、二氧化碳-环氧化合物共聚物中的一种或其混合物。

根据本发明，步骤(4)中，所述的造粒机为双螺杆挤出机，加工温度为180-220℃，螺杆转速为50-200rpm。

本发明具有以下优点和技术效果：

1、本发明提供的生物可降解塑料材料的制备方法，工艺简单，简化了原料混合处理步骤，采用一步法进行，使得本发明所述的生物可降解塑料材料能较容易的实现工业化生产，并且有利于降低工业化生产的成本；

2、本发明的制备方法获得的生物可降解塑料材料，可广泛应用于注塑产品中，并且该产品在使用完后，丢弃在大自然中或堆埋在垃圾中，可在半年乃至一年的时间内被完全分解为二氧化碳和水，不会对土壤结构形成破坏；

3、本发明提供的生物可降解塑料材料，对废弃的秸秆进行利用，防止了浪费，同时，对纤维素进行的改性处理，提高了可降解塑料材料的韧性。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1