一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料及其制备方法和应用，属于生物降解复合材料技术领域。该复合材料由以下重量百分数的组分制备得到：30~80%聚己二酸丁二醇酯‑聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物（PBAT），10~50%增塑淀粉，10~40%改性甘蔗渣，0~1%的润滑剂，0~1%抗氧剂。本发明专利技术的改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料安全无毒、机械性能优异且能生物降解，可应用于栽培育种、食品包装、农用地膜等领域中。本发明专利技术先制备得到蔗渣接枝甲基丙烯酸丁酯共聚物，将其填充在PBAT/淀粉复合材料中，有效增强体系，且改性后的甘蔗渣与PBAT具有更好的相容性，更好分散于体系中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物降解复合材料
，特别涉及一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着石油资源日益枯竭和人们环保意识的增强，开发和研究不以石油为原料的生物质可降解复合材料越来越受到重视。PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯）是BASF公司生产的一种新型全生物降解材料，其商品名为Ecoflex，兼具PBA和PBT的特性，这两种成分的分子链结构和互连结构使PBAT具有较好的延展性和断裂伸长率，也拥有较好的耐热性和冲击性能。但目前PBAT价格较高，限制了其市场应用。为此，关于PBAT的研究多数围绕PBAT的填充、共混改性等方面。申请号为200910258749.5的中国专利申请“PPC与PBAT共混物及制备方法”公开了一种采用聚碳酸亚丙酯共混改性PBAT的方法，发现相比于PPC，共混物发粘结块温度和拉伸强度均有所改善。申请号201310192664.8的中国专利申请“一种PLA/PBAT生物降解复合材料及其制备方法”公开了一种利用聚乳酸对PBAT共混改性的方法，制备的PAL/PBAT复合材料化学稳定性良好，并具有一定的抗老化和抗氧化性能。申请号201210556637.X的中国专利申请“一种可生物降解TPS/PBAT复合材料及其制备方法”和申请号201210553133.2的中国专利申请“可塑性淀粉改性PBAT生物全降解材料的制备方法”公开了两种利用热塑性淀粉对PBAT进行填充和共混改性的方法，极大的降低了原材料的成本，但复合材料的机械性能不太理想。中国是仅次于巴西和印度的甘蔗种植大国，其中南方的甘蔗总产量达到7000万吨以上。甘蔗渣是制糖工业中甘蔗经压榨制糖后留下来的副产品，是一种重要的可再生生物质资源。目前蔗渣的利用一直存在附加值低、利用率低、环境污染等问题，而利用蔗渣填充或增强可生物降解复合材料是一条提高其附加值的有效途径。利用改性蔗渣增强PBAT/淀粉复合材料，在提升复合材料机械性能的同时，还能进一步降低原材料成本，而关于该方面的研究还鲜有报道。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料。本专利技术另一目的在于提供一种上述改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料在栽培育种、食品包装、农用地膜等领域中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现。一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料，该复合材料包括以下重量百分数的组分：30~80%聚己二酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物（PBAT）10~50%增塑淀粉10~40%改性甘蔗渣0~1%润滑剂0~1%抗氧剂。优选的，所述的改性甘蔗渣的制备步骤如下：（1）将甘蔗渣加入到碱液中，搅拌处理，再洗涤至中性，干燥得到预处理甘蔗渣；（2）将预处理甘蔗渣加入水中，加热膨化，加入引发剂、甲基丙烯酸丁酯，恒温反应，得到改性甘蔗渣。进一步优选的，步骤（1）中所述的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液；所述碱液的浓度为0.5~5wt%；所用甘蔗渣与碱液的质量比为1:20~1:60；所述搅拌处理的时间为0.5~4h；所述干燥的条件为在50~110℃下干燥4~24h；所用的甘蔗渣优选进行粉碎后再进行预处理。进一步优选的，步骤（2）中所述甲基丙烯酸丁酯的用量为预处理甘蔗渣质量的20~80%；所述的加热膨化为加热至85~95℃搅拌膨化10~40min；所述恒温反应为在60~80℃下搅拌反应1~4h；所述的引发剂为过硫酸铵，加入量为预处理甘蔗渣质量的5~15%；所述引发剂加入后，优选搅拌10~30min再加入甲基丙烯酸丁酯。所述制备得到的改性甘蔗渣可利用水洗涤、干燥后得到纯化的产品。所述干燥优选在80~100℃下干燥6~12h。优选的，所述的增塑淀粉为增塑玉米淀粉、增塑木薯淀粉和增塑马铃薯淀粉中的至少一种；所述的聚己二酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物（PBAT）重均分子量为8万，熔融指数为3.2g/10min（190℃，2.16kg）。优选的，所述的增塑淀粉的制备步骤如下：搅拌下往天然淀粉中加入相对天然淀粉质量15~40%的增塑改性剂，继续搅拌至均匀即得。进一步优选的，所述的增塑改性剂为甘油、甲酰胺和乙二醇中的至少一种。所述的润滑剂为本领域常规使用的润滑剂即可，优选的，所述的润滑剂为硬脂酸钠、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的至少一种；所述的抗氧剂为本领域常规使用的抗氧剂即可，优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂2112和抗氧剂1010中的至少一种；所述的甘蔗渣的细度为80~120。以上所述的一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚己二酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、增塑淀粉、改性甘蔗渣、润滑剂、抗氧剂混合均匀，挤出机熔融挤出，造粒，得到复合材料。优选的，所述熔融挤出的温度为120~150℃。优选的，所述的挤出机为双螺杆挤出机，螺杆长径比为30：1~50:1。以上所述的一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料安全无毒、机械性能优异且能生物降解，可应用于栽培育种、食品包装、农用地膜等领域中塑料制品的制备。。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：1、本专利技术制备的蔗渣接枝甲基丙烯酸丁酯共聚物填充在PBAT/淀粉复合材料中，一方面能发挥植物纤维对体系的增强作用；另一方面，蔗渣接枝的聚甲基丙烯酸丁酯在PBAT中具有较好的相容性，且蔗渣被改性之后极性减弱，在基体中分散性也较好。2、本专利技术的复合材料中的主要成分均为生物质材料，其来源广泛、可再生，且复合材料在特定的环境中能完全降解，属于环保型复合材料。3、本专利技术的复合材料制备方法简单，易于控制，可操作性强，生产成本较为低廉，生产效率高，易于工业化大规模生产，并且制备的复合材料能够应用于栽培育苗、食品包装等领域，具有很好的经济效益和广阔的应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。下列实施例中使用的试剂均可从商业渠道获得。实施例1（1）改性蔗渣的制备a）称取适量过100目的甘蔗渣加入到浓度为0.5wt%的氢氧化钠溶液中（固液质量比为1:20），在100转/min的速度下搅拌30min。处理完后用清水冲洗过滤甘蔗渣至中性，然后置于鼓风干燥箱中于90℃下干燥12小时得到预处理甘蔗渣。b）称取100g过120目分样筛的干燥碱预处理甘蔗渣和1000ml蒸馏水加入带有搅拌和回流装置的烧瓶中，在85℃下搅拌膨化40min，然后加入5g过硫酸铵继续搅拌30min，降温至60℃后再加入20g甲基丙烯酸丁酯，在200转/min下反应1小时。c）将步骤b）中得到的粗产物用去离子水洗涤过滤5遍，放入真空干燥箱中在85℃下干燥8小时，得到蔗渣接枝甲基丙烯酸丁酯共聚物即改性蔗渣。（2）玉米淀粉的预处理a）取一定量的玉米淀粉（玉米淀粉，秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司）放入鼓风干燥箱中，在95℃的条件下干燥6小时后密封保存；b）将步骤a）得到的干燥淀粉250g放入高速混合机中，在500转/min的转速混合下滴入37.5g甘油，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下重量百分数的组分：30~80 %   聚己二酸丁二醇酯‑聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物10~50 %   增塑淀粉10~40 %   改性甘蔗渣0~1 %     润滑剂0~1 %     抗氧剂。

【技术特征摘要】
1.一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下重量百分数的组分：30~80%聚己二酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物10~50%增塑淀粉10~40%改性甘蔗渣0~1%润滑剂0~1%抗氧剂。2.根据权利要求1所述的一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料，其特征在于，所述改性甘蔗渣的制备步骤如下：（1）将甘蔗渣加入到碱液中，搅拌处理，再洗涤至中性，干燥得到预处理甘蔗渣；（2）将预处理甘蔗渣加入水中，加热膨化，加入引发剂、甲基丙烯酸丁酯，恒温反应，得到改性甘蔗渣。3.根据权利要求2所述的一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料，其特征在于，步骤（1）中所述的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液；所述碱液的浓度为0.5~5wt%；所用甘蔗渣与碱液的质量比为1:20~1:60；所述搅拌处理的时间为0.5~4h。4.根据权利要求2所述的一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料，其特征在于，步骤（2）中所述甲基丙烯酸丁酯的用量为预处理甘蔗渣质量的20~80%；所述的加热膨化为加热至85~95℃搅拌膨化10~40min；所述恒温反应为在60~80℃下搅拌反应1~4h；所述的引发剂为过硫酸铵，加入量为预处理甘蔗渣质量的5~15%。5.根据权利要求1所述的一种改性蔗渣增强PB...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾志欣，沈华艳，谢东，陈明周，罗远芳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44