[发明专利]一种环保型高分子材料加工装置及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料加工设备技术领域，特别是涉及一种环保型高分子材料加工装置及制备方法。

背景技术

高分子材料主要包括塑料、橡胶和合成纤维三大类，它具有许多优良的特性。有机高分子材料的原料主要来源于石油化学工业，其质量约是金属材料的l/7，加工成型容易，用途广泛，在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。在高分子材料研究开发与生产过程中，人们只片面追求材料的性能与功能，忽视在材料生产、使用和废弃过程中需要消耗大量的能源和资源以及对环境的污染。

环保绿色高分子材料是一种对环境友好的材料，它充分、合理地利用资源和能源。并把整个预防污染环境的战略持续地应用于生产全过程和产品生命周期全过程，以减少对人类和环境的危害。绿色高分子材料包括高分子材料本身与应用及处理方面的内容。前者是指高分子合成的无害化及其对环境的友好，后者是指可降解高分子材料的合成与使用及其对环境稳定型高分子材料的回收与循环使用。

目前这种环保“绿色高分子”包括化学合成型和天然高分子两类。

化学合成型可降解塑料主要包括天然高分子、二氧化碳共聚脂肪族聚碳酸酯、聚羟基烷酸酯、聚己内酯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等。其典型代表聚乳酸，无毒无刺激性且具有良好生物相容性，可生物分解吸收；亦可塑性加工成型。聚乳酸以再生资源为基础生产，其降解产物乳酸、CO2、H2O等，可用作医用手术缝合线、埋植剂等制药的材料。近几年发展起一种从玉米中提取聚乳酸的技术，被称之“玉米塑料”，是以玉米等富含淀粉的农作物为原材料经生化技术处理得到的高分子化合物。玉米塑料除具备化工塑料同样的物理性能外，它无毒无公害，是一种纯生物质塑料，现已经形成产业化生产。其自然降解产物水和二氧化碳能被绿色植物通过光合作用再次合成淀粉，理论上实现了物质循环。这种可降解型新材料就是被人们称作继金属材料、无机非金属材料、高分子材料之后的“第四类化学新材料”。 美国PURDUE大学开发出含淀粉为20%~30%淀粉/苯乙烯接枝的共聚物具有类似聚苯乙烯的性能，但易被微生物破坏。若采用马来酸酐改性淀粉与聚苯乙烯共混可使淀粉与聚苯乙烯良好相容，制得具有生物破坏性和化学降解性的塑料。也有人采用改性淀粉与乙烯丙烯酸共聚物（EAA）共混，辅以1%~5%碳酸制备有生物破坏能力的薄膜。

根据经合组织成员国统计，化学工业占石油天然气消耗的12%，主要应用是转换成高分子材料。2010年我国用于生产塑料的高分子材料高达5830万t，约消耗1.65亿t石油资源，其中有50%~60%高分子材料使用后无法回收利用，而且难以分解，导致在固体垃圾中塑料含量达到10%，造成了严重的环境污染。利用可再生的生物质资源制取高分子材料，既是解决能源替代的重要途径，也是改善生态环境的有效手段。美国能源部推测到2020年，来自植物生物质资源的高分子新材料要增加到10%，而到2050年要达到50%。

由于淀粉、纤维素、木质素等天然高分子链间存在氢键，分子间作用力较强，溶解性差，高温下分解而不熔融，用作塑料具有物性不好，加工性能差等缺点，必然对其改性。为改善其加工成型性能，研发的重点集中于以下几个方面，一是通过物理增塑或化学改性（酯化、醚化、交联、共聚）的方法改善生物质材料的热塑性，提高成型加工性能；二是通过共混的方法提高生物质作为基体材料的诸多性质（增强、增溶、增韧）；三是通过微纤技术制备生物质微纳尺寸的材料，改善生物质复合材料界面结合能力，提高力学性能和热性能。目前已有部分环保生物质高分子材料实现了工业化生产，领域涉及塑料、橡胶和纤维等大宗性材料。

环保型高分子材料是如今比较重要的材料之一，应用到很多领域中，一般的材料都是一些普通塑料，用完之后，都会造成污染，使得环境不断恶化，所以需要改善材料，使用新的材料制备方法进行制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型高分子材料加工装置及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案（一）：