一種復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種復合材料及其制備方法。該環保復合材料以淀粉、植物纖維等農產品作為基礎原料。加工方法包括備料、預混、擠出、冷卻、造粒、共混、注塑成型等處理步驟。所述的復合工藝為先通過雙螺桿擠出機在剪切和擠壓等作用下，使淀粉塑化制得熱塑性淀粉，然后與亞麻纖維、聚丁二酸丁二醇酯共混、注塑得到復合材料。在熱塑性淀粉制備過程中，甘油作為增塑劑，硬脂酸鈣作為潤滑劑。各原料質量百分比為淀粉58.8％-79.8％，甘油為20％-40％，硬脂酸鈣為0.2％。在復合材料中，各原料質量百分比為TPS為27.7％-59.4％、PBS為40％-70％，亞麻纖維為0.5％-2％、偶聯劑含量為0.1％-0.3％。經過改性的淀粉明顯具有熱塑性能，加入纖維后能強化復合材料的性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種新型環保復合材料的制備方法。具體涉及一種可降解塑料及加工工藝。
技術介紹
目前，塑料廢棄物是環境污染的主要來源之一。傳統的塑料給人們帶來方便的同時，也給環境保護帶來巨大的壓力。廢塑料的回收利用并不能從根源上解決“白色污染”問題。 淀粉基可降解塑料是眾多種可降解塑料中的一種。目前淀粉在可降解塑料方面的應用主要分為兩類。一是將淀粉在添加了增塑劑和其他助劑后，直接與聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)共混。這種方法工藝簡單，無需專業設備即可加工。但是由于其產品無法實現完全降解，添加入復合物中的塑料無法再回收利用等缺點，限制其推廣應用。二是將淀粉改性制成熱塑性淀粉(TPS)與聚酯或其他類型可降解塑料共混制備完全降解塑料，如TPS與聚乳酸(PLA)共混，目前僅處于理論研究階段。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，以解決現有技術產品無法實現完全降解的缺點。為實現上述目的，本專利技術提出一種復合材料，該復合材料包括熱塑性淀粉(TPS)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、亞麻纖維及偶聯劑，并且，各成分質量百分含量為熱塑性淀粉為27. 7% -6059. 4%、聚丁二酸丁二醇酯為40% -70%，亞麻纖維為O. 5% _2%、偶聯劑為O.1% -O. 3%，其中，熱塑性淀粉的成分包括淀粉、增塑劑、潤滑劑，并且，各成分質量百分含量為淀粉58. 8% -79. 8%，增塑劑為20% -40%，潤滑劑為O. 2%。較佳地，所述增塑劑為甘油，所述潤滑劑為硬脂酸鈣，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。較佳地，所述復合材料中，所述熱塑性樹脂質量百分含量為30 %，所述聚丁二酸丁二醇酯質量百分含量為67. 8 %，所述亞麻纖維質量百分含量為2 %，所述硅烷偶聯劑質量百分含量O. 2% ;所述熱塑性淀粉中，所述淀粉質量百分含量為70%，所述甘油質量百分含量為29. 8 %,所述硬脂酸1丐質量百分含量為0.2%。為實現上述目的，本專利技術提出一種復合材料的制備方法，包括如下步驟步驟I :提供淀粉、增塑劑、潤滑劑、聚丁二酸丁二醇酯、亞麻纖維、偶聯劑原料；步驟2 :將淀粉、增塑劑和潤滑劑在混合機中共混，混合時間I分鐘，各原料質量百分含量為淀粉58. 8% -79. 8%，增塑劑為20% _40%，潤滑劑為O. 2% ； 步驟3 :將混合好的原料放入雙螺桿擠出機中擠出；步驟4 :經擠出的物料使用風冷的方式冷卻；步驟5 :冷卻后的物料在切粒機上切粒，得到熱塑性淀粉母粒；步驟6 :將亞麻纖維、聚丁二酸丁二醇酯、偶聯劑與熱塑性淀粉母粒共混，各原料質量百分含量為熱塑性淀粉為27. 7% -59. 4%、聚丁二酸丁二醇酯為40% -70%，亞麻纖維為 O. 5% _2%，偶聯劑為 O. 1% -O. 3% ；步驟7 :將共混物在注塑機上注塑成型。較佳地，所述淀粉為玉米淀粉，所述增塑劑為甘油，所述潤滑劑為硬脂酸鈣，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。較佳地，所述甘油及所述硬脂酸鈣為分析純級；所述聚丁二酸丁二醇酯為注塑級；所述亞麻原麻纖維經脫膠處理，并切至2-3mm ;所述硅烷偶聯劑為KH-550。較佳地，所述步驟3中，擠出工藝參數為機筒加熱溫度135_165°C ;螺桿轉速為80-120r/min，擠出機模頭為2mm圓孔，其中，機筒加熱溫度為物料熔融段最高溫度。較佳地，所述步驟5中，切粒長度為2_3mm。 較佳地，所述注塑成型溫度為150_165°C，注塑壓力50MPa，其中，注塑成型溫度為物料熔融段最高溫度。 較佳地，所述復合材料中，所述熱塑性樹脂質量百分含量為30 %，所述聚丁二酸丁二醇酯質量百分含量為67. 8 %，所述亞麻纖維質量百分含量為2 %，所述硅烷偶聯劑質量百分含量O. 2% ;所述熱塑性淀粉中，所述淀粉質量百分含量為70%，所述甘油質量百分含量為29. 8 % ,所述硬脂酸1丐質量百分含量為0.2%。本專利技術通過螺桿擠出機制備TPS，然后與PBS、亞麻纖維共混注塑成型。纖維與PBS對TPS起到明顯的強化作用，利用本工藝方法制得的復合材料拉伸強度大約20MPa、彎曲強度大于30MPa、斷裂伸長率在大于4%、24小時浸泡吸水量小于3%。本專利技術制備的復合材料為新型環保復合材料，其可解決現有技術產品無法實現完全降解的缺點。附圖說明圖I為本專利技術的新型環保復合材料制備方法具體步驟流程圖。具體實施例方式本專利技術提出一種復合材料的制備方法，該方法以淀粉、甘油、硬脂酸鈣為原料制得TPS母粒，然后與聚丁二酸丁二醇酯、亞麻纖維、硅烷偶聯劑共混，制備復合材料。該方法工藝包括備料淀粉、甘油和硬脂酸鈣預混、雙螺桿擠出機擠出、風冷卻、造粒、TPS母粒與聚丁二酸丁二醇酯、亞麻纖維和偶聯劑共混、注塑處理步驟。具體而言，圖I為本專利技術的新型環保復合材料制備方法具體步驟流程圖，如圖I所示，本專利技術包括如下步驟步驟I :備料。提供玉米淀粉、甘油、硬脂酸鈣、PBS、亞麻纖維、偶聯劑等原料。優選地，玉米淀粉質量符合GB/T8885-2008標準；甘油、硬脂酸鈣為分析純級；PBS為注塑級；亞麻原麻纖維經脫膠處理，切至2-3mm ;偶聯劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)。步驟2 :預混。將玉米淀粉、甘油含量和硬脂酸鈣在混合機(張家港市科達機械有限公司，SHR-10/25A型)中共混，混合時間I分鐘。優選地，原料含量(質量百分數)為玉米淀粉58. 8 % -79. 8 %，甘油20 % -40%,硬脂酸鈣O. 2%0步驟3 :擠出。將混合好的原料放入雙螺桿擠出機(中國農業機械化科學研究院自制，螺桿直徑32mm，長徑比40 I)中擠出。其中，使用雙螺桿擠出機共十個溫控區，熔融段在四區、五區、六區，熔融段最高溫度發生在六區。擠出工藝參數為機筒加熱溫度(以物料熔融段最高溫度六區溫度計)135-165°C ;螺桿轉速為80-120r/min，擠出機模頭為2mm圓孑L。步驟4 :冷卻。經擠出的物料使用風冷的方式冷卻。步驟5 :切粒。將冷卻后的物料在切粒機上切粒，切粒長度為2_3mm，得到TPS母粒。步驟6 :將經過脫膠處理的亞麻纖維和PBS與TPS母粒共混。原料含量(質量百分數)為TPS母粒TPS27. 7% -59. 4%,PBS含量40% -70%,亞麻纖維含量O. 5% -2%，偶聯劑含量O. 1% -O. 3%。步驟7 :注塑成型。將共混物在注塑機(寧波海天塑機集團有限公司，HTF86-TJ-B型)上注塑成型。注塑機共五個溫控區，其中三區為物流熔融區，溫度最高。注塑成型溫度 (以物料熔融段最高溫度三區溫度計)為150-165°C，注塑壓力50MPa。其中，較佳地，淀粉質量份數為70 %，甘油含量29. 8 %，硬脂酸鈣含量O. 2 %，制備TPS。制備TPS的擠出加工溫度(十區溫控區)為130°C、13(TC、135°C、145°C、15(rC、155°C、150°C、145°C、140°C、140°C ;螺桿轉速 100r/min。較佳地，復合材料原料含量(質量百分數)為TPS30，PBS67. 8，纖維含量2%，硅烷偶聯劑含量0.2%。注塑溫度組合(五段溫控區)為150°C、155°C、155°C、145°C、140°C;注塑壓力為50MPa。以下通過具體實施對本專利技術的新型環保復合材料的制備方法本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合材料，其特征在于，該復合材料包括熱塑性淀粉、聚丁二酸丁二醇酯、亞麻纖維及偶聯劑，并且，各成分質量百分含量為熱塑性淀粉為27.7％？59.4％、聚丁二酸丁二醇酯為40％？70％，亞麻纖維為0.5％？2％、偶聯劑為0.1％？0.3％，其中，熱塑性淀粉的成分包括淀粉、增塑劑、潤滑劑，并且，各成分質量百分含量為淀粉58.8％？79.8％，增塑劑為20％？40％，潤滑劑為0.2％。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙有斌，王金永，林亞玲，裴斐，
申請(專利權)人：中國農業機械化科學研究院，
類型：發明
國別省市：