本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料。更具體地說，本發(fā)明涉及一種可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)越來越受到人們的重視，石油基塑料的不可再生和不可生物降解等特性而帶來的環(huán)境污染、能源緊缺等一系列問題也越來越嚴(yán)重，“白色污染”已成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)。淀粉來源廣泛、價(jià)格低廉、可再生、對環(huán)境污染小、可完全降解的特點(diǎn)引起研究者的廣泛關(guān)注，有研究者針對淀粉的力學(xué)、耐熱等性能進(jìn)行改善，取得了一定成果。淀粉基聚合物的降解可分為兩個(gè)過程：(1)淀粉被真菌、細(xì)菌等微生物侵襲，逐漸消失，在聚合物中形成多孔破壞結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度下降，增大了聚合物的表面積，從而有利于進(jìn)一步自然分解。(2)淀粉降解觸發(fā)促氧化劑和自氧化劑的作用，能切斷高分子長鏈，使高分子的相對分子質(zhì)量變小，直到聚合物的相對分子質(zhì)量小到可被微生物代謝的程度，最后生成水和二氧化碳等小分子化合物，進(jìn)入大自然的循環(huán)。因此，淀粉材料的降解過程對環(huán)境是零污染的。目前，農(nóng)作、園藝種苗或育苗的栽培，如花卉、蔬菜、種苗、水稻等，大部分都需將種子植入以塑料植入育苗杯或盤內(nèi)，或是以插枝的方式植入育苗杯或盤內(nèi)，待種子發(fā)芽后或插枝的種苗成長至一定程度后，再將幼苗或種苗移出，重新植入苗圃或另一育苗杯中，依此方式移植，不僅浪費(fèi)人力而且可能因?yàn)槿藶椴僮鞑划?dāng)，導(dǎo)致移植的幼苗或種苗受損而死亡，如此一來，經(jīng)長時(shí)間栽培的苦心就白費(fèi)，如果對經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物來說，就造成巨大的浪費(fèi)。因此，過去美植袋存在的問題：(1)采用陶瓷制作：產(chǎn)品重，不方便運(yùn)輸，易碰壞。(2)塑料美植袋：廢棄后不易回收，對環(huán)境造成污染。(3)種苗移植的過程需要將種苗拔出，容易碰損種苗的根莖和葉子，降低種苗的存活率；而破壞美植袋，對環(huán)境造成污染。(4)近年研發(fā)的可降解美植袋，強(qiáng)度不足，降解時(shí)間控制不佳。因此，為了解決上述問題，通過降解美植袋的研制和應(yīng)用，使產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)原料來源、加工生產(chǎn)過程無污染；(2)產(chǎn)品力學(xué)性能、耐光、耐熱、耐水性能好；(3)產(chǎn)品具有完全降解性，且可根據(jù)使用條件進(jìn)行不同階段的可控降解，自然分解成有機(jī)肥，不僅實(shí)現(xiàn)對植物的養(yǎng)分補(bǔ)充，而且對環(huán)境不造成污染；(4)產(chǎn)品可在農(nóng)藝用育苗、育種、栽培器皿等方面使用。將淀粉基聚合物作為制備美植袋的材料，可使美植袋具有重量輕和可降解等優(yōu)點(diǎn)。我國在20世紀(jì)90年代初就開展了全淀粉基熱塑性塑料(tps)的研究。但仍然存在著力學(xué)性能不如通用塑料，耐水性和可塑性較差等問題，要想作為美植袋用復(fù)合材料，還需要對其進(jìn)一步改性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法，制備時(shí)先將淀粉進(jìn)行改性，使得制備的復(fù)合材料耐水性強(qiáng)，可塑性較好，可生物降解，對農(nóng)藝行業(yè)、應(yīng)用化工等領(lǐng)域有很大的促進(jìn)作用。為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將植物油脂和環(huán)糊精按體積/質(zhì)量比為3:1～2ml/g，在70～100℃下混合后，攪拌3～5min，得到油狀混合物，備用；步驟二、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將二異氰酸酯溶于甲苯中，按二異氰酸酯中的異氰酸酯基與淀粉中的羥基的摩爾比為2～4:1，加入淀粉，在溫度為40～70℃下，攪拌反應(yīng)1～3h，得到聚氨酯預(yù)聚體，備用；步驟三、將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至20～40℃后，按聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸酯基與所述油狀混合物中的羥基的摩爾比為1:1.2～2.0，在1～2h內(nèi)向所述聚氨酯預(yù)聚體中滴加所述油狀混合物，滴加完后，繼續(xù)反應(yīng)20～40min，得到改性淀粉，備用；步驟四、將20～40重量份的所述改性淀粉、20～50重量份的納米二氧化硅和30～40重量份的聚乙烯醇水溶液在高速混合機(jī)中高速混合10～20min，之后加入30～40重量份的增塑劑和0.2～0.5重量份的交聯(lián)劑，在密煉機(jī)中攪拌10～20min，即得所述可降解美植袋用復(fù)合材料。優(yōu)選的是，所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六甲基二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯中的任意一種或幾種。優(yōu)選的是，所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述植物油脂為蓖麻油、腰果油、腰果酚和桐油芬中的任意一種或幾種。優(yōu)選的是，所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述納米二氧化硅的粒徑為10～50nm。優(yōu)選的是，所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～15％。優(yōu)選的是，所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述步驟三中，得到改性淀粉后，通過減壓蒸餾除去甲苯。優(yōu)選的是，所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述增塑劑為乙二醇、丙三醇、水、聚乙二醇和聚丙二醇中的任意一種或幾種。優(yōu)選的是，所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述交聯(lián)劑為檸檬酸三丁酯、三甲氧基硅烷、聚乙二醇、聚丙二醇、三羥甲基丙烷和季戊四醇中的任意一種或幾種。本發(fā)明至少包括以下有益效果：本發(fā)明以天然的植物油脂、環(huán)糊精和淀粉為原料，植物油脂、環(huán)糊精和淀粉分子鏈上有羥基，先將二異氰酸酯中的異氰酸酯基與淀粉中的羥基反應(yīng)，生成聚氨酯預(yù)聚體，再將聚氨酯預(yù)聚體與將植物油脂和環(huán)糊精反應(yīng)，進(jìn)一步擴(kuò)大了聚氨酯的分子量，提高了聚氨酯改性淀粉的強(qiáng)度，且植物油脂和環(huán)糊精分子鏈上含有疏水基團(tuán)，能進(jìn)一步提高改性淀粉的疏水性能。本發(fā)明將改性淀粉與納米二氧化硅、聚乙烯醇水溶液進(jìn)一步混合，因改性淀粉上還含有部分羥基，能進(jìn)一步地與納米二氧化硅、聚乙烯醇上的羥基形成氫鍵，提高了相容性。本發(fā)明制備的復(fù)合材料耐水性強(qiáng)，可塑性較好，可生物降解，對農(nóng)藝行業(yè)、應(yīng)用化工等領(lǐng)域有很大的促進(jìn)作用。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，下述實(shí)施方案中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。實(shí)施例1一種可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將植物油脂和環(huán)糊精按體積/質(zhì)量(即植物油的體積與環(huán)糊精的質(zhì)量)比為3:1ml/g，在70℃下混合后，攪拌3min，得到油狀混合物，備用；步驟二、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將二異氰酸酯溶于甲苯中，按二異氰酸酯中的異氰酸酯基與淀粉中的羥基的摩爾比為2:1，緩慢加入淀粉，在溫度為40℃下，攪拌反應(yīng)1h，得到聚氨酯預(yù)聚體，備用；步驟三、將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至20℃后，按聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸酯基與所述油狀混合物中的羥基的摩爾比為1:1.2，在1h內(nèi)向所述聚氨酯預(yù)聚體中滴加所述油狀混合物，滴加完后，繼續(xù)反應(yīng)20min，得到改性淀粉，備用；步驟四、將20重量份的所述改性淀粉、20重量份的納米二氧化硅和30重量份的聚乙烯醇水溶液在高速混合機(jī)中高速混合10min，之后加入30重量份的增塑劑和0.2重量份的交聯(lián)劑，在密煉機(jī)中攪拌10min，即得所述可降解美植袋用復(fù)合材料。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述植物油脂為蓖麻油。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述納米二氧化硅的粒徑為10nm。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述步驟三中，得到改性淀粉后，通過減壓蒸餾除去甲苯。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述增塑劑為乙二醇。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述交聯(lián)劑為檸檬酸三丁酯。實(shí)施例2一種可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將植物油脂和環(huán)糊精按體積/質(zhì)量比為3:2ml/g，在100℃下混合后，攪拌5min，得到油狀混合物，備用；步驟二、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將二異氰酸酯溶于甲苯中，按二異氰酸酯中的異氰酸酯基與淀粉中的羥基的摩爾比為4:1，緩慢加入淀粉，在溫度為70℃下，攪拌反應(yīng)3h，得到聚氨酯預(yù)聚體，備用；步驟三、將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至40℃后，按聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸酯基與所述油狀混合物中的羥基的摩爾比為1:2.0，在2h內(nèi)向所述聚氨酯預(yù)聚體中滴加所述油狀混合物，滴加完后，繼續(xù)反應(yīng)40min，得到改性淀粉，備用；步驟四、將40重量份的所述改性淀粉、50重量份的納米二氧化硅和40重量份的聚乙烯醇水溶液在高速混合機(jī)中高速混合20min，之后加入40重量份的增塑劑和0.5重量份的交聯(lián)劑，在密煉機(jī)中攪拌20min，即得所述可降解美植袋用復(fù)合材料。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述植物油脂為腰果油。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述納米二氧化硅的粒徑為50nm。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述步驟三中，得到改性淀粉后，通過減壓蒸餾除去甲苯。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述增塑劑為丙三醇。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述交聯(lián)劑為三甲氧基硅烷。實(shí)施例3一種可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將植物油脂和環(huán)糊精按體積/質(zhì)量比為3:1.5ml/g，在85℃下混合后，攪拌3～5min，得到油狀混合物，備用；步驟二、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將二異氰酸酯溶于甲苯中，按二異氰酸酯中的異氰酸酯基與淀粉中的羥基的摩爾比為3:1，緩慢加入淀粉，在溫度為50℃下，攪拌反應(yīng)2h，得到聚氨酯預(yù)聚體，備用；步驟三、將所述聚氨酯預(yù)聚體降溫至30℃后，按聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸酯基與所述油狀混合物中的羥基的摩爾比為1:1.6，在1.5h內(nèi)向所述聚氨酯預(yù)聚體中滴加所述油狀混合物，滴加完后，繼續(xù)反應(yīng)30min，得到改性淀粉，備用；步驟四、將30重量份的所述改性淀粉、35重量份的納米二氧化硅和35重量份的聚乙烯醇水溶液在高速混合機(jī)中高速混合15min，之后加入35重量份的增塑劑和0.3重量份的交聯(lián)劑，在密煉機(jī)中攪拌15min，即得所述可降解美植袋用復(fù)合材料。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述二異氰酸酯為六甲基二異氰酸酯。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述植物油脂為腰果酚。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述納米二氧化硅的粒徑為30nm。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9％。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述步驟三中，得到改性淀粉后，通過減壓蒸餾除去甲苯。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述增塑劑為聚乙二醇。所述的可降解美植袋用復(fù)合材料的制備方法中，所述交聯(lián)劑為聚丙二醇。試驗(yàn)1將實(shí)施例1～3制備的可降解美植袋用復(fù)合材料壓制成型后，進(jìn)行性能測試，壓制成型條件為200℃，10mpa下預(yù)壓10min，排氣20次，15mpa下增壓5min。其中，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、吸水率按gb測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，降解性能使用土埋法進(jìn)行測試，測試3個(gè)月后的降解失重率。實(shí)施例1～3制備的可降解美植袋用復(fù)合材料的各項(xiàng)性能見表1。表1實(shí)施例1～3制備的可降解美植袋用復(fù)合材料的各項(xiàng)性能測試項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3拉伸強(qiáng)度/mpa32.342.135.7斷裂伸長率/％25034032096h吸水率/％3.53.03.3三個(gè)月降解失重率/％79.582.181.3由表1可知，實(shí)施例1～3制備的可降解美植袋用復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率較高，說明材料具有良好的韌性；吸水率較低，說明材料具有較好的耐水性；三個(gè)月降解失重率高，說明材料具有良好的降解性能。盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的實(shí)施例。當(dāng)前第1頁12