[发明专利]一种高强度改性材料及其制备方法

说明书

本发明涉及塑料制品制备技术领域，具体涉及一种高强度改性材料及其制备方法。一种高强度改性塑料，包括以下以重量份计的原料：秸秆原料80‑120份、核桃壳粉15‑30份、云母粉1‑5份、抗氧化剂0.5‑2份、阻燃剂0.5‑2份、增韧剂1‑5份、稳定剂1‑5份、氧化钛0.1‑0.5份；所述秸秆原料由如下方法制备而成：将干燥秸秆粉碎获得秸秆粉，使用中性蛋白酶酶解处理所述秸秆粉，获得所述秸秆原料。本方案解决了使用秸秆为主要原料的改性塑料拉伸强度有限的技术问题，可以应用于改性秸秆塑料的生产实践中，对秸秆资源进行了综合利用。

技术领域

本发明涉及塑料制品制备技术领域，具体涉及一种高强度改性材料及其制备方法。

背景技术

秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含有机质等，粗纤维含量高，并含有木质素等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。随着农业生产的发展，粮食产量大幅提高，秸秆数量也多，使农村中有大量富余秸秆。现在以秸秆作为原材料制备塑料制品已经越来越普及，秸秆能做成杯子、碗和垃圾桶等多种日常生活用品，秸秆塑料制品更符合当下低碳环保和绿色消费的理念。虽然综合利用秸秆制备秸秆塑料制品具有非常深远的意义，但是秸秆在秸秆制成的塑料制品中如果含量过高，则会出现秸秆纤维之间的交联强度不高的问题，这样会导致含有秸秆的改性材料的拉伸强度较低的问题。

发明内容

本发明意在提供一种高强度改性材料及其制备方法，用以解决了使用秸秆为主要原料的改性材料拉伸强度有限的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度改性材料，包括以下以重量份计的原料：秸秆原料80-120份、核桃壳粉15-30份、云母粉1-5份、抗氧化剂0.5-2份、阻燃剂0.5-2份、增韧剂1-5份、稳定剂1-5份、氧化钛0.1-0.5份；所述秸秆原料由如下方法制备而成：将干燥的秸秆粉碎获得秸秆粉，使用中性蛋白酶酶解处理所述秸秆粉，获得所述秸秆原料。

本方案的原理及优点是：在本方案中的改性材料的主要成分是秸秆，由于其含量较高，直接使用秸秆来制备秸秆塑料获得的产品在强度上有所缺陷。在本方案中，对秸秆进行了酶解处理，使得秸秆中的部分蛋白酶解。发明人经长期研究发现，在双螺杆机挤出成型的过程中，秸秆中的部分蛋白的存在会影响秸秆的纤维素和木质素等材料与原料在双螺杆挤出机中的交联和结合。因此，在本方案中先使用中性蛋白酶来处理秸秆粉，获得的酶解后的秸秆原料用于改性材料的制备可显著增强改性材料的拉伸强度。另外，发明人曾尝试过多种不同的蛋白酶来对秸秆进行预处理，结果发现中性蛋白酶的效果最佳。发明人分析产生上述现象的原因在于不同蛋白酶对蛋白的切割的位点和形式具有差异，导致了其他蛋白酶不能有效地酶解可能会影响塑料强度的蛋白类物质。针对本方案，中性蛋白酶显示了对秸秆处理的有效性，使用中性蛋白酶酶解处理秸秆粉获得的秸秆原料可增强塑料的拉伸强度。

本方案使用秸秆作为改性材料的主要原料，对秸秆资源进行了综合利用，不仅达到了废弃物回收利用的效果，令秸秆有了新用途，同时也起到了绿色环保的作用。含秸秆的塑料可变废为宝，为农作物秸秆的处理找到了一条新的出路，有助于减少粮食作物丰收时期焚烧秸秆的现象。

进一步，所述中性蛋白酶结合在壳聚糖上。直接使用中性蛋白酶处理秸秆粉，由于秸秆粉中存在一定的可能影响酶活的杂质，不利于酶的活性中心与底物结合，导致催化效率下降，不能够充分将秸秆中影响塑料质量的蛋白分解去除。将中性蛋白酶固定在壳聚糖上，可以一定程度上维持酶的活性并且使得酶的活性中心更好地暴露给底物，实现了更好的催化酶解的作用。

进一步，所述改性材料的拉伸强度大于35MPa。采用本方案制备的改性材料拉伸强度在35MPa以上，可以满足对塑料强度的需求。