本發(fā)明涉及可降解塑料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可降解竹塑納米復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國擁有豐富的竹資源，竹子具有生長速度極快、易成材、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。為開發(fā)竹資源、近年來竹塑復(fù)合材料得到了快速發(fā)展。所謂竹塑復(fù)合材料是以竹粉或竹纖維與塑料為主要原料，在熔融狀態(tài)下充分混煉而成的新型復(fù)合材料。竹塑復(fù)合材料具有天然竹材的美感，耐腐蝕、蟲蛀，尺寸穩(wěn)定性好，不褪色，易于切割、鉆孔，充分利用自然廢棄物，有利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。竹塑復(fù)合材料被廣泛用于建造平臺(tái)、欄桿、步道、踏步、戶外桌椅、花架、樹池等戶外建筑園林構(gòu)件，也可用于室內(nèi)裝潢、包裝、運(yùn)輸托盤等諸多領(lǐng)域。
現(xiàn)有竹塑復(fù)合材料大都使用聚丙烯、聚乙烯等塑料材料，其降解性能差，且竹纖維與塑料之間的界面結(jié)合性能差，竹塑復(fù)合材料在制備過程中存在原料熔體流動(dòng)速率低，竹纖維分布均勻性差，產(chǎn)品存在性能缺陷等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種可降解竹塑納米復(fù)合材料，能夠解決現(xiàn)有竹塑復(fù)合材料存在的已有不足之處。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種可降解竹塑納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按配方稱取配方量的可降解塑料、納米蒙脫土、甘油和抗氧劑加入到高速混合機(jī)中混合3～10min；
（2）按配方稱取配方量的竹纖維、納米氧化鋅和偶聯(lián)劑于另一個(gè)高速混合機(jī)中混合20～30min；
（3）將步驟（1）中混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)的加料斗內(nèi)，然后側(cè)線加入步驟（2）中混合后的混合物，經(jīng)熔融擠出，得到所述可降解竹塑納米復(fù)合材料。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述配方包括如下重量份組分的原料：可降解塑料40～60份、竹纖維30～50份、納米氧化鋅5～10份、納米蒙脫土10～20份、甘油5～10份、偶聯(lián)劑3～5份、抗氧劑0.5～1.5份。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述可降解塑料包括質(zhì)量比為3：2的聚乳酸和淀粉基生物可降解塑料；所述竹纖維的直徑為30～300μm，其長徑比大于等于500。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述淀粉基生物可降解塑料的制備方法為：
a、植物淀粉氧化：將植物淀粉中加入過量的質(zhì)量濃度為0.2～0.3g/ml的高碘酸鈉溶液，室溫下機(jī)械攪拌5～6h，然后過濾，并將濾餅先后用蒸餾水和無水乙醇清洗至無碘酸根離子；
b、糊化及混料：將步驟（1）中氧化后的淀粉溶于去離子水中，在一定溫度下進(jìn)行糊化反應(yīng)，然后在攪拌的狀態(tài)下先后向其中加入一定量的聚乙烯醇、甘油和竹粉，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?/p>
c、干燥成型：將步驟（2）中的混合物在50～80℃下干燥至濕含量為30～40%，然后恒濕保存?zhèn)溆谩?/p>
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，步驟b中，所述糊化反應(yīng)的溫度為85～90℃，時(shí)間為30～60min；所述聚乙烯醇、甘油和竹粉的加入量分別為步驟（1）中植物淀粉用量的20%、10%和5%，其中，竹粉的目數(shù)為300～500目。
在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟（3）中，所述熔融擠出的工藝條件為：雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)溫度為160～220℃，二區(qū)為溫度165～230℃，三區(qū)溫度為170～240℃，四區(qū)為溫度170～240℃，機(jī)頭溫度為170～245℃，原料在擠出機(jī)中停留時(shí)間3～5min，壓力為22～25mpa。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種可降解竹塑納米復(fù)合材料的制備方法，操作簡便，容易實(shí)現(xiàn)，其通過原料的選配及在基體樹脂中使用竹粉，有效改善了竹纖維與樹脂基體的結(jié)合性能及混合原料的熔體流動(dòng)速率；所得復(fù)合材料具有100%的降解性能和優(yōu)異的力學(xué)性能，綜合性能優(yōu)異，市場前景廣闊。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
本發(fā)明實(shí)施例包括：
實(shí)施例1
一種可降解竹塑納米復(fù)合材料的制備方法，其配方包括如下重量份組分的原料：可降解塑料40～60份、竹纖維30～50份、納米氧化鋅5～10份、納米蒙脫土10～20份、甘油5～10份、偶聯(lián)劑3～5份、抗氧劑0.5～1.5份。其中，所述可降解塑料包括質(zhì)量比為3：2的聚乳酸和淀粉基生物可降解塑料；所述竹纖維的直徑為30～300μm，其長徑比大于等于500。
先制備淀粉基生物可降解塑料，步驟如下：
a、植物淀粉氧化：取20～30g碘酸鈉溶于25℃，1000ml的去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0.2～0.3g/ml的高碘酸鈉溶液；然后向植物淀粉中加入過量的已制備好的高碘酸鈉溶液中，在室溫下以100～300r/min的轉(zhuǎn)速機(jī)械攪拌5～6h，然后過濾，并將濾餅先后用蒸餾水和無水乙醇清洗至無碘酸根離子，并防止濾餅干燥；
b、糊化及混料：將步驟（1）中氧化后的淀粉溶于去離子水中，在85～90℃的溫度下進(jìn)行糊化反應(yīng)30～60min，然后在攪拌的狀態(tài)下先后向其中加入占步驟（1）中植物淀粉用量的20%、10%和5%的聚乙烯醇、甘油和300～500目的竹粉，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；其中，竹粉已用偶?lián)劑進(jìn)行偶聯(lián)處理；
c、干燥成型：將步驟（2）中的混合物在50～80℃下干燥至濕含量為30～40%，然后恒濕保存?zhèn)溆谩?/p>
制備可降解竹塑納米復(fù)合材料的方法，步驟如下：
（1）按配方稱取配方量的可降解塑料、納米蒙脫土、甘油和抗氧劑加入到高速混合機(jī)中混合3～10min；
（2）按配方稱取配方量的竹纖維、納米氧化鋅和偶聯(lián)劑于另一個(gè)高速混合機(jī)中混合20～30min；
（3）將步驟（1）中混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)的加料斗內(nèi)，然后側(cè)線加入步驟（2）中混合后的混合物，經(jīng)熔融擠出，得到所述可降解竹塑納米復(fù)合材料。所述熔融擠出的工藝條件為：雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)溫度為160～220℃，二區(qū)為溫度165～230℃，三區(qū)溫度為170～240℃，四區(qū)為溫度170～240℃，機(jī)頭溫度為170～245℃，原料在擠出機(jī)中停留時(shí)間3～5min，壓力為22～25mpa。
實(shí)施例2
一種可降解竹塑納米復(fù)合材料，包括如下重量份組分：可降解塑料60份、直徑為30～300μm，長徑比大于等于500的竹纖維50份、納米氧化鋅10份、納米蒙脫土20份、甘油10份、偶聯(lián)劑5份、抗氧劑1.5份。其中，所述可降解塑料顆粒包括質(zhì)量比為3：2的聚乳酸和淀粉基生物可降解塑料。所述淀粉基生物可降解塑料的制備方法及可降解竹塑納米復(fù)合材料的制備方法同實(shí)施例1。
上述方法得到的竹塑納米復(fù)合材料的降解率為100%，其力學(xué)性能測試在同行業(yè)中性能優(yōu)異。
上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。