本發(fā)明屬于可降解薄膜領(lǐng)域，涉及一種pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、塑料的使用給人們帶來很多便利的同時(shí)，也造成了諸如能源危機(jī)、白色污染等問題。可降解塑料的原料來源于農(nóng)作物，在堆肥、微生物、光、水氣等作用下可降解塑料降解成二氧化碳和水，是一種綠色、可循環(huán)使用的環(huán)保材料。開發(fā)可降解塑料是解決這些問題的一種重要途徑。pbset(聚癸二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯)是一種具有良好韌性和加工性能的可降解材料。

2、專利cn114456488a公開了一種抗撕裂pbset/pp/hdpe復(fù)合材料，該方法是先將pp和hdpe進(jìn)行第一段的熔融共混，然后在加入合成的pbset共混。在pbset含量為12％時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率為357.65％。專利cn113396039a公開了一種制備淀粉共混物的方法，該方法以pbat為主要樹脂，添加淀粉和其他助劑熔融共混，然后吹塑制得薄膜，其中最大斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)539％。專利cn103703077a公開了一種可生物降解的薄膜，該方法以pbat和聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基己酸酯)為樹脂基體，添加碳酸鈣滑石粉等填料和助劑，進(jìn)行熔融擠出吹塑，制得的可降解薄膜斷裂伸長(zhǎng)率最大可達(dá)907％。

3、木質(zhì)素是植物界中儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素的第二大生物質(zhì)資源，在工業(yè)中木質(zhì)素是制漿、造紙工業(yè)以及制造生物乙醇過程中的副產(chǎn)品，是一種可持續(xù)的、價(jià)廉的生物質(zhì)材料，但是木質(zhì)素的利用率低，多以廢液形式排入江河或濃縮后燒掉，每年都造成了巨大的資源浪費(fèi)。木質(zhì)素由于其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有安全、無毒、低成本等優(yōu)點(diǎn)和紫外吸收、生物可降解性、抗菌性、抗氧化等特性，有作為復(fù)合材料增強(qiáng)填料的潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料及其制備方法，改善pbset與木質(zhì)素類化合物的相容性，通過組分間的化學(xué)反應(yīng)和物理作用來協(xié)同改善pbset與木質(zhì)素類化合物的相容性，從而達(dá)到改善產(chǎn)品的力學(xué)性能和降低成本的目的。本發(fā)明提供的復(fù)合材料中木質(zhì)素類化合物含量高，是一種可完全降解、對(duì)環(huán)境無污染的環(huán)保型生物塑料，適用于包裝材料、地膜等領(lǐng)域。

2、本發(fā)明的目的之一在于提供一種pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料，包括pbset、木質(zhì)素類化合物、增容劑的混合物和/或其反應(yīng)產(chǎn)物，所述的增容劑選自含有環(huán)氧官能團(tuán)的有機(jī)化合物。

3、根據(jù)本發(fā)明，所述pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料中：

4、所述的木質(zhì)素類化合物可以采用本領(lǐng)域常用的木質(zhì)素類化合物，優(yōu)選自堿木質(zhì)素、酶解木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鹽中的至少一種；

5、所述的增容劑選自環(huán)氧大豆油、含環(huán)氧官能團(tuán)的共聚物中的至少一種；其中，所述含環(huán)氧官能團(tuán)的共聚物優(yōu)選為含環(huán)氧官能團(tuán)的丙烯酸與苯乙烯共聚物，例如，市售商品adr-4468、adr-4400等。

6、根據(jù)本發(fā)明，所述的pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料中還任選地包含偶聯(lián)劑、開口劑中的至少一種，其中，所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑中的至少一種；所述的開口劑選自脂肪酰胺類化合物，優(yōu)選自芥酸酰胺、油酸酰胺中的至少一種；以所述的pbset和木質(zhì)素類化合物的總重為100重量份來計(jì)，所述的偶聯(lián)劑為0～5份，所述的開口劑為0～1份；優(yōu)選地，以所述的pbset和木質(zhì)素類化合物的總重為100重量份來計(jì)，所述的偶聯(lián)劑為0～3份，所述的開口劑為0.05～0.5份。

7、根據(jù)本發(fā)明，所述的pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料中，以所述的pbset和木質(zhì)素類化合物的總重為100重量份來計(jì)，所述的pbset為50～99份，所述的木質(zhì)素類化合物為1～50份，所述的增容劑為0.1～12份；優(yōu)選地，所述的pbset為70～90份，所述的木質(zhì)素類化合物為10～30份，所述的增容劑為1～10份。

8、本發(fā)明的目的之二在于提供一種上述pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法，包括：將包含有所述的pbset、木質(zhì)素類化合物、增容劑在內(nèi)的組分預(yù)混后，熔融擠出、造粒，得到所述的pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料。

9、根據(jù)本發(fā)明，所述pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法中：

10、所述的pbset和木質(zhì)素類化合物預(yù)先需要經(jīng)過干燥處理，所述的干燥處理可以采用本領(lǐng)域常用的干燥設(shè)備和干燥條件，優(yōu)選地，干燥條件為：60～70℃干燥20～24h；

11、所述預(yù)混過程中任選地加入偶聯(lián)劑、開口劑中的至少一種，其中，所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑中的至少一種；所述的開口劑選自脂肪酰胺類化合物，優(yōu)選自芥酸酰胺、油酸酰胺中的至少一種。

12、根據(jù)本發(fā)明，所述pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法中，所述的熔融擠出可以采用本領(lǐng)域常用的熔融擠出設(shè)備和熔融擠出工藝，優(yōu)選在雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行，螺桿轉(zhuǎn)速為100～140rpm；熔融擠出的溫度為100～180℃，優(yōu)選為110～170℃。

13、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料的制備方法具體可以采用如下制備過程：

14、(1)原料的預(yù)處理：將pbset50～99份和木質(zhì)素類化合物1～50份置于鼓風(fēng)干燥箱中，在60～70℃的溫度下干燥20～24h除去原料中的水分；

15、(2)原料的混合：將上述干燥好的pbset50～99份和木質(zhì)素1～50份及增容劑0.1～12份，偶聯(lián)劑0～5份，開口劑0～1份，一起加入到高速混合機(jī)中混合均勻得到預(yù)混料，轉(zhuǎn)速為1000～2000r/min，混合時(shí)間為10～20min；

16、(3)擠出造粒：將預(yù)混料加入到雙螺桿擠出機(jī)中，雙螺桿擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橥颍L(zhǎng)徑比為35～45：1，喂料速度為10～14rpm，螺桿轉(zhuǎn)速為100～140rpm，各區(qū)溫度控制在：一區(qū)100～125℃、二區(qū)130～160℃、三區(qū)140～170℃、四區(qū)140～170℃、五區(qū)140～170℃、六區(qū)130～160℃、七區(qū)130～160℃，通過雙螺桿擠出機(jī)的剪切作用對(duì)物料進(jìn)行有效地熔融混合后擠出造粒，得到pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料。

17、本發(fā)明通過增容劑中的環(huán)氧官能團(tuán)和pbset和/或木質(zhì)素類化合物中的羥基和/或羧基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行反應(yīng)增容，形成pbset-增容劑-木質(zhì)素微支化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料中，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，任選加入偶聯(lián)劑，可以通過增容劑的化學(xué)反應(yīng)和偶聯(lián)劑的物理作用協(xié)同增容，提高pbset與木質(zhì)素類化合物的相容性，改善復(fù)合材料的力學(xué)性能。

18、本發(fā)明的目的之三在于提供一種pbset基生物可降解薄膜，由上述pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料或者由上述制備方法得到的pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料制備得到。

19、本發(fā)明的目的之四在于提供一種上述pbset基生物可降解薄膜的制備方法，包括將所述的pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料擠出流延成膜的步驟。

20、根據(jù)本發(fā)明，所述擠出流延可以采用本領(lǐng)域常用的擠出流延設(shè)備和擠出流延條件，優(yōu)選地，擠出流延的條件為：溫度為100～180℃，優(yōu)選為110～170℃；螺桿轉(zhuǎn)速為40～80rpm；牽引速率為0.1～2.5m/min。

21、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述pbset基生物可降解薄膜的制備方法可以具體采用如下制備過程：

22、擠出流延成膜：將母料置于擠出流延機(jī)中，各區(qū)溫度控制在：一區(qū)100～120℃、二區(qū)115～145℃、三區(qū)140～160℃、四區(qū)140～160℃、五區(qū)145～165℃、六區(qū)145～165℃、七區(qū)155～180℃、八區(qū)155～180℃，螺桿轉(zhuǎn)速在40～80rpm，牽引速率為0.1～2.5m/min，經(jīng)冷卻卷曲后，制得所述的pbset基生物可降解薄膜。得到薄膜的厚度為30～150μm。

23、本發(fā)明的目的之五在于提供上述pbset/木質(zhì)素復(fù)合材料或者上述pbset基生物可降解薄膜，在農(nóng)用地膜、包裝材料中的應(yīng)用。

24、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明得到的pbset基生物可降解薄膜具有良好的韌性和較低的成本，加工性能良好，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的最優(yōu)化性能分別可達(dá)18mpa和1159％。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

26、1、本發(fā)明中通過加入含有環(huán)氧官能團(tuán)的有機(jī)化合物作為增容劑，改善pbset與木質(zhì)素類化合物之間的相容性，從而改善復(fù)合材料的力學(xué)性能；

27、2、本發(fā)明復(fù)合材料中的組分為環(huán)保材料，在綜合考慮復(fù)合材料的性能和成本時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的最優(yōu)化性能分別可達(dá)18mpa和1159％；

28、3、本發(fā)明提供的制備工藝簡(jiǎn)單易行，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。