[发明专利]一种生物基秸秆复合材料及其制备方法和应用

说明书

本申请涉及生物基复合材料领域，具体公开了一种生物基秸秆复合材料及其制备方法及应用。生物基秸秆复合材料包括以下重量份的组分：小麦秸秆纤维35‑55份、聚丙烯45‑65份、相容剂1‑3份、纳米韧性材料6‑12份；其制备方法为：将聚丙烯粉碎后过120目筛，与小麦秸秆纤维混合后，在80‑85℃下干燥2h，加入相容剂和纳米增韧材料，在40‑60℃下混炼15‑20min，挤出、拉条、冷切、切粒、干燥后得到生物基秸秆复合材料。本申请的生物基秸秆复合材料可用于制备雪糕棒、家居日用品、餐具及仿木产品，其具有秸秆和塑料的相容性高，力学性能好，雪糕棒具有防霉菌腐蚀的优点。

技术领域

本申请涉及生物基复合材料技术领域，更具体地说，它涉及一种生物基秸秆复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

秸秆是一种禾本植物，是全世界最主要的农副产物，也是利用价值最高的农产品，但长期以来，农作物秸秆主要用于肥料、染料、饲料和造纸原料，利用率较低，其余大部分秸秆被进行焚烧处理，导致严重的雾霾或其他空气污染。秸秆的利用方向之一是开发秸塑产品，替代木塑材料，以减少森林砍伐量，减少木塑产业的快速发展对森林的威胁，在充分利用秸秆资源的同时，获得环境保护的效益。

秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，将秸秆与塑料复合成生物基复合材料时，由于秸秆的密度较低，质量较轻，粉碎后的堆积密度只有0.06-0.1g/cm3，远低于塑料的堆积密度，秸秆和塑料存在难以相容的问题，易造成秸秆上浮团聚，不能混合均匀。

针对上述中的相关技术，发明人认为生物基秸秆复合材料在制备时，秸秆和塑料存在难以相容的问题，与传统塑料下相比，生物基秸秆复合材料的力学性能依然有待提升。

发明内容

为了改善秸秆与塑料的相容性，提高生物基秸秆复合材料的力学性能，本申请提供一种生物基秸秆复合材料及其制备方法和应用。

第一方面，本申请提供一种生物基秸秆复合材料，采用如下的技术方案：

一种生物基秸秆复合材料，包括以下重量份的组分：小麦秸秆纤维35-55份、聚丙烯45-65份、相容剂1-3份、纳米韧性材料6-12份；

每重量份所述小麦秸秆纤维的制备方法如下：(1)将小麦秸秆粉碎、干燥，形成小麦秸秆纤维，将1-2重量份钛酸酯偶联剂、0.4-0.8重量份马来酸酐接枝聚丙烯蜡和5-10重量份无水乙醇混合，形成喷洒液，将喷洒液均匀喷洒在小麦秸秆纤维上，在800-900W的功率下微波辐射3-5min，小麦秸秆纤维和喷洒液的质量比为1:0.5-0.8；(2)将步骤(1)处理的小麦秸秆纤维至于浓度为60-80％的木糖醇酶溶液中，在50-80℃下浸渍3-5h，洗涤，真空干燥，小麦秸秆纤维与木糖醇酶溶液的质量比为1:1.3-1.5。

通过采用上述技术方案，由于采用钛酸酯偶联剂和马来酸酐接枝聚丙烯蜡溶于乙醇作为喷涂液，喷洒在小麦秸秆纤维上，在微波的作用下，小麦秸秆纤维表面粗糙度增大，极性降低，秸秆表面的羟基与钛酸酯偶联剂和马来酸酐接枝聚丙烯蜡发生酯化反应，削弱了小麦秸秆纤维的极性，使其与聚丙烯的亲和力提高，更有利于聚丙烯对其进行包裹，形成粘结强度良好的界面层，接着使用木糖醇酶进行浸渍处理，使得小麦秸秆中羟基含量下降，减少秸秆纤维存在的半纤维素和游离的纤维素，提高秸秆纤维与聚丙烯处理的相容性，使秸秆纤维和聚丙烯结合更加紧密，力学性能得到提高。

优选的，每重量份所述纳米韧性材料包括如下重量份的组分：纳米氧化锌4.5-6份、EPDM 2-3份、PMMA 10-14份、碳纤维3.4-5.2份、玻璃纤维1.6-2.8份、分散剂0.3-0.6份、粘合剂0.4-0.8份、二氧化硅溶胶5-10份。