一種可降解竹塑納米複合材料的製作方法

2023-05-23 18:31:26

本發明涉及可降解塑料技術領域，特別是涉及一種可降解竹塑納米複合材料。

背景技術：

我國擁有豐富的竹資源，竹子具有生長速度極快、易成材、強度高等優點。為開發竹資源、近年來竹塑複合材料得到了快速發展。所謂竹塑複合材料是以竹粉或竹纖維與塑料為主要原料，在熔融狀態下充分混煉而成的新型複合材料。竹塑複合材料具有天然竹材的美感，耐腐蝕、蟲蛀，尺寸穩定性好，不褪色，易於切割、鑽孔，充分利用自然廢棄物，有利於環保等優點。竹塑複合材料被廣泛用於建造平臺、欄杆、步道、踏步、戶外桌椅、花架、樹池等戶外建築園林構件，也可用於室內裝潢、包裝、運輸託盤等諸多領域。

現有竹塑複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合性能差，竹塑複合材料在製備過程中存在原料熔體流動速率低，竹纖維分布均勻性差，產品存在性能缺陷等問題。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種可降解竹塑納米複合材料，能夠解決現有竹塑複合材料存在的已有不足之處。

為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種可降解竹塑納米複合材料，包括如下重量份組分：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、偶聯劑3～5份、抗氧劑0.5～1.5份。

在本發明一個較佳實施例中，所述可降解塑料顆粒包括質量比為3：2的聚乳酸和澱粉基生物可降解塑料。

在本發明一個較佳實施例中，所述澱粉基生物可降解塑料的製備方法為：

（1）植物澱粉氧化：將植物澱粉中加入過量的質量濃度為0.2～0.3g/ml的高碘酸鈉溶液，室溫下機械攪拌5～6h，然後過濾，並將濾餅先後用蒸餾水和無水乙醇清洗至無碘酸根離子；

（2）糊化及混料：將步驟（1）中氧化後的澱粉溶於去離子水中，在一定溫度下進行糊化反應，然後在攪拌的狀態下先後向其中加入一定量的聚乙烯醇、甘油和竹粉，充分攪拌混合均勻；

（3）乾燥成型：將步驟（2）中的混合物在50～80℃下乾燥至溼含量為30～40%，然後恆溼保存備用。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（2）中，所述糊化反應的溫度為85～90℃，時間為30～60min；所述聚乙烯醇、甘油和竹粉的加入量分別為步驟（1）中植物澱粉用量的20%、10%和5%。

在本發明一個較佳實施例中，所述竹粉的目數為300～500目。

在本發明一個較佳實施例中，所述竹纖維的直徑為30～300μm，其長徑比大於等於500。

本發明的有益效果是：本發明一種可降解竹塑納米複合材料，其通過原料的選擇使用，一方面具有100%的降解率，另一方面通過納米粒子來修飾竹纖維表面及空洞結構並且利用納米粒子和竹纖維的協同作用，提高它與竹纖維界面相容性、改善其熔體流動速率；最後，其通過含有竹粉的澱粉基生物可降解塑料的使用，進一步提高了竹纖維與基體樹脂的相容性，從而促進熔體流動速率的提高和竹纖維的分散均勻性，提高了竹塑複合材料的綜合性能。

具體實施方式

下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。

本發明實施例包括：

實施例1

一種可降解竹塑納米複合材料，包括如下重量份組分：可降解塑料40份、直徑為30～300μm，長徑比大於等於500的竹纖維30份、納米氧化鋅5份、納米蒙脫土10份、甘油5份、偶聯劑3份、抗氧劑0.5份。其中，所述可降解塑料顆粒包括質量比為3：2的聚乳酸和澱粉基生物可降解塑料。所述澱粉基生物可降解塑料的製備方法如下：

（1）植物澱粉氧化：取20～30g碘酸鈉溶於25℃，1000ml的去離子水中，得到質量濃度為0.2～0.3g/ml的高碘酸鈉溶液；然後向植物澱粉中加入過量的已製備好的高碘酸鈉溶液中，在室溫下以100～300r/min的轉速機械攪拌5～6h，然後過濾，並將濾餅先後用蒸餾水和無水乙醇清洗至無碘酸根離子，並防止濾餅乾燥；

（2）糊化及混料：將步驟（1）中氧化後的澱粉溶於去離子水中，在85～90℃的溫度下進行糊化反應30～60min，然後在攪拌的狀態下先後向其中加入佔步驟（1）中植物澱粉用量的20%、10%和5%的聚乙烯醇、甘油和300～500目的竹粉，充分攪拌混合均勻；其中，竹粉已用偶聯劑進行偶聯處理；

（3）乾燥成型：將步驟（2）中的混合物在50～80℃下乾燥至溼含量為30～40%，然後恆溼保存備用。

實施例2

一種可降解竹塑納米複合材料，包括如下重量份組分：可降解塑料60份、直徑為30～300μm，長徑比大於等於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、偶聯劑5份、抗氧劑1.5份。其中，所述可降解塑料顆粒包括質量比為3：2的聚乳酸和澱粉基生物可降解塑料。所述澱粉基生物可降解塑料的製備方法同實施例1。

上述竹塑納米複合材料的降解率為100%。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。