[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

说明书

本发明公开了一种高韧性生物降解复合材料、及其制备装置和方法，该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％。本发明采用可生物降解树脂与改性秸秆纤维作为主要原料，辅以助剂，通过高压密炼机使各组分充分密炼混合，制得的复合材料生物降解性好，具有良好的强度和韧性，且材料成本大幅度降低。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体来说，涉及一种高韧性生物降解复合材料、及其制备装置和方法。

背景技术

我国是粮食作物种植大国，以小麦、水稻和玉米为主，每年会产生大量作物秸秆。对于秸秆的处理，焚烧的话会造成雾霾等严重的大气污染，直接还田的话，由于秸秆中含有大量的木质素、纤维素，不易腐解，如果不进行充分粉碎或者翻耕深度不够的话，容易造成下茬作物种子出芽率低，且如果不进行处理直接还田，会导致作物病害通过土壤传播。秸秆的有效处理、利用成为我国农业生产的一个难题。

高分子材料在我们的生产生活中的应用无处不在，但是在带来便利的同时，由于其难以分解的特点，也带来了全世界范围内的白色污染问题，不断破坏着我们的生存环境。随着环境保护意识逐渐增强，制备可生物降解材料愈来愈受到人们的重视。但是现有技术中生物降解材料大多存在材料成本高、性能达不到要求等问题，成为生物降解材料进一步推广的障碍。因此，充分利用作物秸秆中富含的纤维素，开发成本降低且能增强增韧的生物降解复合材料具有非常重大的意义。

另外，在生产该生物降解材料时，需要先将各种原料进行前期处理后，进行充分混合，常见的混合手段是使用高压密炼机，但是常见的密炼机需要在生产开始之前即将全部物料一次性投入机器中，容易使原料板结而造成后续的混合不均匀，或者在机器使用过程中，将提供高压的顶栓提起后，将密炼机内部的高压进行释放后再进行后续进料过程，高压释放不仅会对密炼机内部正在混匀的物料造成影响，并且同时因为密炼机在进料口处压力不平衡，容易导致送入的物料被压出，造成多次进料过程难以进行。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高韧性生物降解复合材料及其制备工艺。本发明采用可生物降解树脂与改性秸秆纤维作为主要原料，辅以助剂，通过高压密炼机使各组分充分密炼混合，制得的复合材料生物降解性好，具有良好的强度和韧性，且材料成本大幅度降低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种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％；

优选地，一种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45％-60％、改性秸秆纤维25％-35％、气相白炭黑2％-4％、硅烷偶联剂1％-2％、相容剂1％-2％、增塑剂2％-4％、润滑剂1％-3％、抗氧剂0.2％-0.4％、抑菌剂0.2％-0.4％；

所述的PBAT与PLA的混合物中，PBAT占PBAT与PLA的混合物总量的25％～35％。

其中，所述的PLA为聚乳酸，优点为材料具有优良的生物可降解性，缺点为材料硬而脆、韧性差；

所述的PBAT为己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，既有优良的生物降解性，也有较好的延展性和断裂伸长率，较好的耐热性和冲击性能；