[发明专利]一种高韧性生物降解复合材料、及其制备装置和方法

权利要求书

1.一种高韧性生物降解复合材料的制备方法，其特征在于，用于制备高韧性生物降解复合材料，所述高韧性生物降解复合材料包括以下质量百分含量的原料：可生物降解树脂40%-70%、改性秸秆纤维20%-40%、气相白炭黑1%-5%、硅烷偶联剂0.5%-3%、相容剂0.5%-3%、增塑剂1%-5%、润滑剂0.5%-5%、抗氧剂0.1%-0.5%、抑菌剂0.1%-0.5%；所述的可生物降解树脂为PBAT与PLA的混合物；所述的 PBAT与PLA的混合物中，PBAT占PBAT与PLA的混合物总量的20%~40%；所述制备方法包括以下步骤：

S1.将可生物降解树脂研磨成微小颗粒；

S2.将改性秸秆纤维研磨成纳米级的改性秸秆纤维；

所述的改性秸秆纤维的制备包括以下步骤：

（1）前处理：将秸秆去叶、清洗、干燥、粉碎，得到秸秆粉末；

（2）物理改性：将秸秆粉末置于超声波振荡器中，加入纯水振荡处理；

（3）化学改性：将经过超声处理的秸秆粉末溶液置于反应釜中，并向反应釜中加入氢氧化钠，使秸秆粉末与碱液在高温高压条件下反应；

（4）后处理：化学改性完成后，调节pH至中性，过滤收集纤维，洗涤、烘干，得到改性秸秆纤维；

S3.按配比量称取各原料，置于高压密炼机中进行充分混合均匀；

S4.将S3中得到的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，制得高韧性生物降解复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种高韧性生物降解复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3的具体操作如下：

1）按配比称取可生物降解树脂、气相白炭黑、硅烷偶联剂、相容剂、增塑剂和润滑剂，通过高压密炼机的进料机构（4）送入其密炼室（2）中，封闭进料机构（4）并通过加压组件（3）向密炼室（2）内提供持续的高压；

2）加入密炼室（2）内的原料在两个相反方向转动的搅拌辊轮（6）作用下进行混匀，得到初步混合物；

3）按配比称取改性秸秆纤维、抗氧剂、抑菌剂，通过进料密封组件（42）加入到进料机构（4）中，通过压力平衡组件（41）向进料机构（4）内部加压，使得进料机构（4）内的压力与密炼室（2）内的压力相等，通过分隔密封组件（43）解除进料机构（4）与密炼室（2）之间的隔绝，使原料落入密炼室（2）内；

4）再次加入密炼室（2）中的原料与密炼室（2）中的初步混合物在高压环境中充分揉捻混合，得到混合物。

3.一种用于权利要求1-2任一所述的高韧性生物降解复合材料的制备装置，其特征在于，所述的制备装置为高压密炼机，所述的高压密炼机包括：

支撑组件（1）；

密炼室（2），设置在所述支撑组件（1）顶端，用于接收进料机构（4）送入的原料，并且将原料进行搅拌混合；

加压组件（3），设置在所述密炼室（2）顶端，用于向所述密炼室（2）内部提供高压环境；

进料机构（4），设置在所述密炼室（2）顶端一侧，用于多次向所述密炼室（2）送入原料，所述进料机构（4）包括压力平衡组件（41），在送入原料时，所述压力平衡组件（41）用于将所述进料机构（4）内部压力与所述密炼室（2）内部压力保持一致。

4.根据权利要求3所述的高韧性生物降解复合材料的制备装置，其特征在于：所述进料机构（4）还包括进料密封组件（42）和分隔密封组件（43）；

所述进料密封组件（42）用于向所述进料机构（4）内部输入原料，并且通过所述进料密封组件（42）关闭时保证所述进料机构（4）与外界之间的隔绝；

所述分隔密封组件（43）用于开放或阻断所述进料机构（4）与所述密炼室（2）的连通。

5.根据权利要求4所述的高韧性生物降解复合材料的制备装置，其特征在于：所述密炼室（2）底端远离所述进料机构（4）的一侧设置有出料组件（5），所述密炼室（2）内部设置有两个搅拌辊轮（6），所述搅拌辊轮（6）由设置在密炼机外的电机进行驱动；

所述出料组件（5）用于将所述密炼室（2）内部搅拌完成的原料排出所述密炼室（2）；

所述搅拌辊轮（6）用于在所述密炼室（2）内部对原料进行搅拌。