一种制备生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法技术

一种制备生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法，包括如下步骤：S1.对生物质原料进行预处理,得到干燥后的粉末状生物质材料；S2.采用二异氰酸酯对生物质材料在真空干燥箱进行强化，其生物质材料与二异氰酸酯的比值为25:1至10:1。S3.将干燥无水的PET与强化生物质材料在双螺杆挤出机中熔融混合后得到复合材料；PET与生物质材料熔融混合的质量比为9:1至1:1；PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯；生物质材料为酒糟、秸秆或其它植物纤维。通过本发明专利技术得到的复合材料的力学性能有所提高，强化生物质材料后的复合材料具有更高的热稳定性和疏水性能，生物质材料的加入可以显著提高PET的结晶度和结晶速率，从而有效提升了PET材料的性能。从而有效提升了PET材料的性能。从而有效提升了PET材料的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种制备生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法


[0001]本专利技术属于生物新材料
，具体涉及一种制备生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法。

技术介绍

[0002]聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是聚酯家族中最常见的塑料聚合物树脂，俗称聚酯。同时，PET也是五种最常用的工程塑料之一。
[0003]生物填料因其丰富的资源和天然的生物降解性，已成为最受欢迎的填料。在过去的几年中，有研究人员利用纤维素、木质素、淀粉、竹粉、天然纤维等多种生物填料制备绿色复合材料。然而，用于PET复合材料的生物填料却鲜有报道。
[0004]Rachel et al.报道了回收PET/剑麻纤维制备生物复合材料的研究。利用可再生原料中的增塑剂，通过热压工艺降低回收PET的熔点(Tm)。结果表明，增塑剂和剑麻纤维降低了回收PET的Tm，有利于在低于聚合物Tm的温度下材料的加工。如果不使用增塑剂，温度过高，会导致木质纤维素明显分解。当增塑剂存在时，聚酯的熔体粘度降低，从而增加了纤维中聚合物的润湿性。这种效应反过来又增强了纤维的热分解保护，因为纤维在加工过程中更有效地被聚合物覆盖。
[0005]Jeong等人检测了部分乙酰化的针叶木硫酸盐木质素(ASKL)，它被用作PET的填充剂。采用熔融共混和加压成型的方法对ASKL和PET进行加工。ASKL/PET复合材料的杨氏模量随ASKL含量的增加有一定程度的增加。添加ASKL后，ASKL/PET复合材料由于自由体积收缩或致密化，其拉伸强度和断裂应变基本保持不变。
[0006]酒糟是在酿造后留下的残渣，富含半纤维素聚合物和不溶性残基，包括阿拉伯木聚糖、葡聚糖、粗蛋白和脂肪等大量有机物。DG的再生应用非常有限。酒糟加工发酵后可作为饲料或有机肥使用，但回收率较低。大部分被掩埋或烧毁，这导致了环境污染。酒糟含有丰富的半纤维素和木质素。可作为聚合物填料，降低成本。目前，将酒糟应用于高分子复合材料的研究相当少。Wen等人用酒糟作为生物填料填充高密度聚乙烯。结果表明，当酒糟含量为50%时，其屈服强度甚至高于纯HDPE。Chen等人填充聚乳酸(PLA)和酒糟改性聚乳酸(MPLA)。结果表明，MPLA的官能团可以与酒糟反应，提高了基体与DG的相容性，提高了生物降解复合材料的拉伸性能。
[0007]但是目前为止，几乎没有酒糟或秸秆被加入PET中的相关报道。因为PET的加工温度至少为260℃，这个温度会导致富含半纤维素和木质素的酒糟或秸秆发生裂解或焦化。在高温下的生产过程中，不适合使用酒糟或秸秆，因为它不够坚固，含有大量的有机物和植物纤维，而且会高温分解或焦化。

技术实现思路

[0008]为克服现有技术存在的缺陷，为酒糟、秸秆、稻壳等生物质材料在PET塑料中的有效应用开辟一条路径，进一步拓展PET复合材料的应用；本专利技术公开了一种制备生物质聚对
苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法。
[0009]本专利技术所述制备生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法，包括如下步骤：S1.对生物质原料进行预处理,得到干燥后的粉末状生物质材料；S2.对粉末状生物质材料进行强化，具体为利用MDI、HDI、TDI、HMDI、LDI或其他二异氰酸酯类及其衍生物处理和修饰粉末状材料，得到加强后的生物质材料；其中MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯，HDI为六亚甲基二异氰酸酯、TDI甲苯二异氰酸酯、HMDI为二环己基甲烷二异氰酸酯、LDI为赖氨酸二异氰酸酯；S3.将干燥无水的PET与生物质材料在双螺杆挤出机中分别熔融混合；PET与生物质材料熔融混合的质量比为9:1至1:1；PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯；将熔融混合物热压后室温冷却，得到复合材料。
[0010]优选的，所述生物质材料与二异氰酸酯的质量比为25:1至10:1。
[0011]优选的，二异氰酸酯处理和修饰的具体方法为：将二异氰酸酯与生物质材料混合后在真空干燥环境下反应，反应温度为45
‑
85摄氏度。
[0012]优选的，真空干燥环境下反应8
‑
24小时。
[0013]优选的，所述生物质材料为酒糟、秸秆或其它植物纤维。
[0014]优选的，所述预处理过程为：用水冲洗直到冲洗水不再浑浊；然后在85℃
‑
125℃下干燥；干燥后用粉碎机粉碎至100
‑
200目。
[0015]优选的，所述反应温度为55
‑
70摄氏度。
[0016]本专利技术将酒糟、秸秆等生物质材料用二异氰酸酯中低温真空强化处理，再制备复合材料。研究了复合材料的力学性能。复合材料的力学性能有所提高，通过X射线衍射、热重分析、差示扫描量热和吸水测试，对复合材料的结晶度、热稳定性和吸水率进行了分析；分析表明强化后的复合材料具有更高的热稳定性。生物质材料的加入可以显著提高PET的结晶度和结晶速率，同时也可以提高复合材料的疏水性能，从而有效提升了PET材料的性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术中对酒糟进行改性强化制备RDG材料的一个具体流程示意图；图2为本专利技术中对DG或RDG材料制备改性后复合材料的一个具体流程示意图；图3给出了不同填充含量的PET/DG和PET/RDG复合材料的抗拉强度变化；图4给出了不同填充含量的PET/DG和PET/RDG复合材料的断裂伸长率的变化；图5给出了DG、PET以及制备的复合材料的XRD图谱；图6为复合材料在扫描电子显微镜下微观形貌示意图；图7为DG、RDG、PET及复合材料的红外光谱分析图；图8给出了PET及其制备的PET/DG或PET/RDG复合材料的DSC曲线示意图；图9给出了DG和RDG的热稳定性数据曲线示意图；图10给出了不同DG和RDG含量的复合材料的吸水性能示意图；图11给出了不同DG和RDG含量的复合材料的接触角数据示意图。
具体实施方式
[0018]下面对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0019]本专利技术全文及附图中部分英文缩写中文含义如下：DG，CS分别表示是在对酒糟或秸秆进行预处理后的生物质材料。
[0020]RDG是将DG采用二异氰酸酯处理和修饰后制备得到的强化酒糟；RCS是将CS采用二异氰酸酯处理和修饰后制备得到的强化秸秆；MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯；HDI为六亚甲基二异氰酸酯；TDI甲苯二异氰酸酯；HMDI为二环己基甲烷二异氰酸酯；LDI为赖氨酸二异氰酸酯；PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯；PET/DG表示DG和PET熔融共混后的复合材料；PET/CS表示CS和PET熔融共混后的复合材料；PET/RDG表示RDG和PET熔融共混后的复合材料；PET/RCS表示RCS和PET熔融共混后的复合材料；本专利技术所述制备生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法，包括如下步骤：S1.对生物质原料进行预处理,得到干燥后的粉末状生物质材料；一个对酒糟的典型预处理过程为：用水冲洗直到冲洗水不再浑浊；然后在105℃下干燥；干燥后用粉碎机粉碎至180
‑
200目。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法，其特征在于,包括如下步骤：S1.对生物质原料进行预处理,得到干燥后的粉末状生物质材料；S2.对粉末状生物质材料进行强化，具体为利用MDI、HDI、TDI、HMDI、LDI或其他二异氰酸酯类及其衍生物处理和修饰粉末状材料，得到加强后的生物质材料；其中MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯，HDI为六亚甲基二异氰酸酯、TDI甲苯二异氰酸酯、HMDI为二环己基甲烷二异氰酸酯、LDI为赖氨酸二异氰酸酯；S3.将干燥无水的PET与生物质材料在双螺杆挤出机中分别熔融混合；PET与生物质材料熔融混合的质量比为9:1至1:1；PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯；将熔融混合物热压后室温冷却，得到复合材料。2.如权利要求1所述的强化生物质材料的方法，其特征在于，所述生物质材料与二异氰酸酯的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹智挥，张雪梅，曾锐，马正禄，邹智元，胡雪菲，高晨，陈爽，杨涛，王晨宇，赵书雅，
申请(专利权)人：邹智挥胡雪菲四川智翔翼科技有限公司四川智仁发生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：