CN114133717A - 一种竹粉填充的生物降解材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及降解材料技术领域，具体涉及一种竹粉填充的生物降解材料及其制备方法，本发明提供的竹粉填充的生物降解材料，其通过PBAT、PPC、PLA、竹粉、PVB、抗氧剂和润滑剂的合理复配，显著提高了生物降解材料的力学性能，本申请通过在组分中添加PVB，PVB含有较多的羟基和缩醛基，羟基的氢键作用使其与极性材料具有很好的黏结作用，而缩醛基与弱极性的树脂相容性好，本申请通过将PVB作为界面改性剂，明显改善竹粉和树脂的界面结合性，其不需要对竹粉纤维进行碱洗预处理，使生产工艺得到极大简化，可以减小加工成本；本发明的整体制备工艺简单，容易操作，对设备要求低，满足大批量生产制造需求。
Description
技术领域
本发明涉及降解材料技术领域，特别是涉及一种竹粉填充的生物降解材料及其制备方法。
背景技术
塑料自发明以来，在生活中被大量使用。给大众生活带来极大便利的同时，巨量的不可降解塑料也给环境造成了严重的污染，使用可生物降解塑料替代传统塑料已成为塑料行业的发展趋势。PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能，作为脂肪族的聚酯，其具有可完全生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料之一。竹粉是一种竹子经过干燥破碎后得到的天然材料，其主要的成分为植物纤维，具有质轻、长径比大、比强度高、比表面积大和可生物降解等优点。因此，将竹粉与可生物降解的PBAT聚酯制备成新型复合材料，该复合材料既保留了可完全生物降解的特性，又综合了植物纤维和高分子材料的诸多优点，提高了基体树脂的力学性能，扩大了复合材料的适用范围，还将竹粉转化为了高附加值的产品，减少传统复合材料的使用，降低了白色污染。但是由于竹粉表面含有大量的亲水性基团，如-OH、-COOH等，有很强的亲水性，致使其与疏水的聚合物基体之间结合力较差，存在界面相容性问题，造成复合材料的流动性差、不易加工。
目前竹粉作为生物基材料填充添加到生物降解塑料里面，需要提前溶剂浸泡表面预处理后才能较好地和聚合物树脂填充共混，使生产流程复杂，也会产生一定的水资源污染。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种竹粉填充的生物降解材料及其制备方法，其不需要对竹粉纤维进行碱洗预处理，使生产工艺得到极大简化，可以有效降低加工成本。
本发明采用的技术方案是：
一种竹粉填充的生物降解材料，包括如下质量百分数的组分：
进一步地，所述竹粉的长度为50-90微米，所述竹粉的直径为5-10微米。
进一步地，所述PBAT的分子量为5-20万。
进一步地，所述PPC的分子量为5-10万。
进一步地，所述PLA的分子量为10-40万。
进一步地，所述PVB的聚合度为1000，缩醛度为83.2％。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010组成的混合抗氧剂。
进一步地，所述润滑剂为EBS。
上述的竹粉填充的生物降解材料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：将竹粉放置于烘箱中，烘干水分；
S2：将烘干水分的竹粉与其他组分，按照质量配比加入高混机中混合均匀；
S3：将混合均匀的混合料通过双螺杆挤出机进行共混造粒，既得竹粉填充的生物降解材料。
进一步地，S1中的烘干温度为90-100℃，烘干时间为1.5-2小时；S3中的共混造粒的加工温度范围为140-180℃。
本发明的有益效果如下：
1.本发明提供的竹粉填充的生物降解材料，其通过PBAT、PPC、PLA、竹粉、PVB、抗氧剂和润滑剂的合理复配，显著提高了生物降解材料的力学性能，本申请通过在组分中添加PVB，PVB含有较多的羟基和缩醛基，羟基的氢键作用使其与极性材料具有很好的黏结作用，而缩醛基与弱极性的树脂相容性好，本申请通过将PVB作为界面改性剂，明显改善竹粉和树脂的界面结合性，其不需要对竹粉纤维进行碱洗预处理，使生产工艺得到极大简化，可以减小加工成本；
2、本发明的整体制备工艺简单，容易操作，对设备要求低，满足大批量生产制造需求。
附图说明
图1为本发明的实施例1-4中的制备流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。实施例中使用到的各类原料，除非另有说明，均为常见市售产品。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例中揭露的数值是近似值，而并非确定值。在误差或者实验条件允许的情况下，可以包括在误差范围内的所有值而不限于本发明实施例中公开的具体数值。
本发明实施例中揭露的数值范围用于表示在混合物中的组分的相对量以及其他方法实施例中列举的温度或者其他参数的范围。
本申请的竹粉填充的生物降解材料，包括如下质量百分数的组分：
进一步地，所述竹粉的长度为50-90微米，所述竹粉的直径为5-10微米。
进一步地，所述PBAT的分子量为5-20万。
进一步地，所述PPC的分子量为5-10万。
进一步地，所述PLA的分子量为10-40万。
进一步地，所述PVB的聚合度为1000，缩醛度为83.2％。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010组成的混合抗氧剂。
进一步地，所述润滑剂为EBS。
本申请提供的竹粉填充的生物降解材料，其通过PBAT、PPC、PLA、竹粉、PVB、抗氧剂和润滑剂的合理复配，显著提高了生物降解材料的力学性能，本申请通过在组分中添加PVB，PVB含有较多的羟基和缩醛基，羟基的氢键作用使其与极性材料具有很好的黏结作用，而缩醛基与弱极性的树脂相容性好，本申请通过将PVB作为界面改性剂，明显改善竹粉和树脂的界面结合性，其不需要对竹粉纤维进行碱洗预处理，使生产工艺得到极大简化，可以减小加工成本。
下面为本申请的具体实施例：
实施例1：
本实施例中的竹粉填充的生物降解材料，包含如下质量分数的组分：
实施例2：
本实施例中的竹粉填充的生物降解材料，包含如下质量分数的组分：
实施例3
本实施例中的竹粉填充的生物降解材料，包含如下质量分数的组分：
实施例4
本实施例中的竹粉填充的生物降解材料，包含如下质量分数的组分：
对照例1
本对照例中的竹粉填充的生物降解材料，包含如下质量分数的组分：
对照例2
本对照例中的竹粉填充的生物降解材料，包含如下质量分数的组分：
上述实施例1-4中的生物降解材料的制备方法如下：
S1：将竹粉放置于烘箱中，于100℃烘2小时，去除竹粉里面的水分；
S2：将烘干水分的竹粉与其他组分，按照质量配比加入高混机中混合均匀；
S3：将混合均匀的混合料通过双螺杆挤出机，于加工温度范围为140-180℃，进行共混造粒，既得竹粉填充的生物降解材料。
对竹粉纤维进行碱洗预处理后，采用与实施例1-4相同的制备工艺，制备得到对照例1-2中的生物降解材料。
将实施例1-4和对照例1-2中制得的生物降解材料，依照标准ISO 527进行拉伸强度和断裂伸长率测试，依照ISO 178进行弯曲强度和弯曲模量测试，依照ISO 1133，190℃，2.16KG的测试标准，进行熔融指数测试，测试结果如下表所示：
参见上表可知，本申请提供的生物降解材料，具有优异的力学性能，且组分中PLA的含量增加，PBAT的含量减少，可以改善材料的拉伸强度和弯曲性能，而随着组分中PBAT的含量增加，PLA的含量减少，可以改善材料的断裂伸长性能和冲击性能，当对照例中的PLA和PBAT的含量与本申请的含量范围相同时，本申请的中力学性能明显优于实施例，由此可见，本申请提供的生物降解材料，其通过PBAT、PPC、PLA、竹粉、PVB、抗氧剂和润滑剂的合理复配，显著提高了生物降解材料的力学性能，本申请通过在组分中添加PVB，PVB含有较多的羟基和缩醛基，羟基的氢键作用使其与极性材料具有很好的黏结作用，而缩醛基与弱极性的树脂相容性好，本申请通过将PVB作为界面改性剂，明显改善竹粉和树脂的界面结合性，其不需要对竹粉纤维进行碱洗预处理，使生产工艺得到极大简化，可以减小加工成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种竹粉填充的生物降解材料，其特征在于，包括如下质量百分数的组分：
2.根据权利要求1所述的一种竹粉填充的生物降解材料，其特征在于，所述竹粉的长度为50-90微米，所述竹粉的直径为5-10微米。
3.根据权利要求1所述的一种竹粉填充的生物降解材料，其特征在于，所述PBAT的分子量为5-20万。
4.根据权利要求1所述的一种竹粉填充的生物降解材料，其特征在于，所述PPC的分子量为5-10万。
5.根据权利要求1所述的一种竹粉填充的生物降解材料，其特征在于，所述PLA的分子量为10-40万。
6.根据权利要求1所述的一种竹粉填充的生物降解材料，其特征在于，所述PVB的聚合度为1000，缩醛度为83.2％。
7.根据权利要求1所述的一种竹粉填充的生物降解材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010组成的混合抗氧剂。
8.根据权利要求1所述的一种竹粉填充的生物降解材料，其特征在于，所述润滑剂为EBS。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种竹粉填充的生物降解材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1：将竹粉放置于烘箱中，烘干水分；
S2：将烘干水分的竹粉与其他组分，按照质量配比加入高混机中混合均匀；
S3：将混合均匀的混合料通过双螺杆挤出机进行共混造粒，既得竹粉填充的生物降解材料。
10.根据权利要求9所述的一种竹粉填充的生物降解材料的制备方法，其特征在于，S1中的烘干温度为90-100℃，烘干时间为1.5-2小时；S3中的共混造粒的加工温度范围为140-180℃。
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