一种天然植物纤维混合物N-PFM及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体是一种天然植物纤维混合物N-PFM及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对矿产和自然资源的需求也越来越多，加剧了各类资源的紧缺，成本不断攀升。在生活中，塑料制品和纸制品的得到了广泛的应用。但是，由于石油资源的紧缺，石油价格不断地上涨，导致塑料成本不断地攀升，并且给环境带来了很大的污染。

目前常用的包装塑料的主要成份为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等，这些成分具有很强的稳定性，废旧塑料散落在市区、风景旅游区、水体、道路两侧等地带，可长期存在于自然环境中，影响自然景观，造成“视觉污染”，而且因其难以降解对生态环境造成潜在危害。

为了消除塑料制品和纸制品带来的污染，节约矿产和自然资源，世界各地纷纷寻求塑料和纸制品的替代品。植物纤维制品由于以农副产品为原料来源，因此原料来源广泛；并且，植物纤维制品由于具有可降解的功能，因此得到了广泛的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然植物纤维混合物N-PFM及其制备方法，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：

一种天然植物纤维混合物N-PFM，包括以下质量组分的物质：

竹粉15～50份；

玉米杆10-20份；

木材废料10-15份

改性淀粉10～35份；

生物可降解树脂10～25份；

紫外吸收剂0.1-0.7份

偶联剂0.7-6份；

生物降解酶1-5份；

相溶剂1-15份；

光引发剂1-10份；

抗氧化剂0.5-10份；

活性剂1-8份。

其中，竹粉、玉米杆和废木料的平均直径为0.3mm，粉末的平均长度为0.3mm，粉末的目数为1000，粉末中水分质量含量为2-3％。采用含有天然物质的粉末作为新树脂的添加物，使天然植物纤维混合物N-PFM即具有在紫外光激化下所产生的自由基的氧化作用，又具有可生物降解的作用；

改性淀粉为玉米改性淀粉、马铃薯改性淀粉、小麦改性淀粉、木薯改性淀粉中的一种或多种构成的混合物，平均直径为0.02mm。改性淀粉是在天然淀粉所具有的固有特性的基础上，为改善淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的可再生物、可降解等天然特性，使其更适合于不同应用的要求；

偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

生物可降解树脂为聚氨酯树脂、聚己内酯树脂、聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯树脂中的一种或多种构成的混合物；

相溶剂为马来酸酐接枝相容剂、丙烯酸接枝相容剂，环氧基接枝共聚相容剂；

光引发剂为安息香双甲醚、二硫代氨基甲酸铁、二氧化钛、双苯甲酰基苯基氧化膦、硬脂酸锌、二苯甲酮、α-羟烷基苯酮中的一种或多种组合；

抗氧化剂为邻二烯丙基双酚A、乙烯基甲苯、烷基酚硫醚、水杨酸苯酯中的一种或多种组合；

活性剂为十二烷基甜菜碱、油酸、月桂基二甲基氧化胺或月桂酸。

天然植物纤维混合物N-PFM内的紫外吸收剂、光引发剂、活性剂等，使合成树脂体结构在光、热、氧以及微生物的化学作用下，发生自由基的连锁反应而使其分子量大幅度降低，产生的深度降解。

天然植物纤维混合物N-PFM的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按质量分数取竹粉、玉米杆粉、废木料粉、改性淀粉及生物可降解树脂加入到高速混合机中，先以转速200-300r/min，温度80-95℃加热混合搅拌，接着按质量分数取偶联剂、相溶剂、生物降解酶加入，调节高速混合机转速为200-500r/min，温度调至100-115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合1h-2.5h，制备得到半凝固物；

步骤2：按质量分数取紫外吸收剂、光引发剂、抗氧化剂、活性剂加入高速混合机中以转速为200-450r/min与步骤1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；

步骤3：将步骤2制备的半凝固物加入密炼机内，加热温度为120℃-140℃，密炼时间为20-25min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；

步骤4：把步骤3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为130℃-170℃进行熔融，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度140℃-190℃进行混炼改性，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气，将排气段温度控制在130℃-150℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为110℃-130℃均化段使物料进一步均化，配合圆盘刀挤出切粒，造粒处理，造粒完成后通过风机将颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，然后将冷却得到的颗粒送入至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的天然植物纤维混合物N-PFM颗粒送到仓库储存备用，完成材料的制备；

将制备完成的天然植物纤维混合物N-PFM可以根据需求放入注塑机成型衣架勾子包装盒等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本天然植物纤维混合物N-PFM是以竹粉、改性淀粉、偶联剂、生物降解酶和生物由来的可降解树脂等为原料，配合紫外吸收剂，光引发剂、活性剂等助剂，使本天然植物纤维混合物N-PFM在自然环境中不同因素的作用下产生降解在短时间内能够实现全部被自然界消纳降解的，适用范围广，卫生环保。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

一种天然植物纤维混合物N-PFM，包括以下质量组分的物质：

竹粉15～50份；

玉米杆10-20份；

木材废料10-15份

改性淀粉10～35份；

生物可降解树脂10～25份；

紫外吸收剂0.1-0.7份

偶联剂0.7-6份；

生物降解酶1-5份；

相溶剂1-15份；

光引发剂1-10份；

抗氧化剂0.5-10份；

活性剂1-8份。

其中，竹粉、玉米杆和废木料的平均直径为0.3mm，粉末的平均长度为0.3mm，粉末的目数为1000，粉末中水分质量含量为2-3％。采用含有天然物质的粉末作为新树脂的添加物，使天然植物纤维混合物N-PFM即具有在紫外光激化下所产生的自由基的氧化作用，又具有可生物降解的作用；

改性淀粉为玉米改性淀粉、马铃薯改性淀粉、小麦改性淀粉、木薯改性淀粉中的一种或多种构成的混合物，平均直径为0.02mm。改性淀粉是在天然淀粉所具有的固有特性的基础上，为改善淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的可再生物、可降解等天然特性，使其更适合于不同应用的要求；

偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

生物可降解树脂为聚氨酯树脂、聚己内酯树脂、聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯树脂中的一种或多种构成的混合物；

相溶剂为马来酸酐接枝相容剂、丙烯酸接枝相容剂，环氧基接枝共聚相容剂；

光引发剂为安息香双甲醚、二硫代氨基甲酸铁、二氧化钛、双苯甲酰基苯基氧化膦、硬脂酸锌、二苯甲酮、α-羟烷基苯酮中的一种或多种组合；

抗氧化剂为邻二烯丙基双酚A、乙烯基甲苯、烷基酚硫醚、水杨酸苯酯中的一种或多种组合；

活性剂为十二烷基甜菜碱、油酸、月桂基二甲基氧化胺或月桂酸。

天然植物纤维混合物N-PFM内的紫外吸收剂、光引发剂、活性剂等，使合成树脂体结构在光、热、氧以及微生物的化学作用下，发生自由基的连锁反应而使其分子量大幅度降低，产生的深度降解。

天然植物纤维混合物N-PFM的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按质量分数取竹粉、玉米杆粉、废木料粉、改性淀粉及生物可降解树脂加入到高速混合机中，先以转速200-300r/min，温度80-95℃加热混合搅拌，接着按质量分数取偶联剂、相溶剂、生物降解酶加入，调节高速混合机转速为200-500r/min，温度调至100-115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合1h-2.5h，制备得到半凝固物；

步骤2：按质量分数取紫外吸收剂、光引发剂、抗氧化剂、活性剂加入高速混合机中以转速为200-450r/min与步骤1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；

步骤3：将步骤2制备的半凝固物加入密炼机内，加热温度为120℃-140℃，密炼时间为20-25min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；

步骤4：把步骤3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为130℃-170℃进行熔融，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度140℃-190℃进行混炼改性，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气，将排气段温度控制在130℃-150℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为110℃-130℃均化段使物料进一步均化，配合圆盘刀挤出切粒，造粒处理，造粒完成后通过风机将颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，然后将冷却得到的颗粒送入至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的天然植物纤维混合物N-PFM颗粒送到仓库储存备用，完成材料的制备。

将制备完成的天然植物纤维混合物N-PFM可以根据需求放入注塑机成型衣架勾子包装盒等。

本天然植物纤维混合物N-PFM是以竹粉、玉米杆粉，木粉为主要原料，配合改性淀粉、偶联剂、生物降解酶和生物可降解树脂等原料，经过混合、搓揉、混炼、改性、挤出成型，本竹木粉全生物降解材料是一种无需添加任何塑料的新型材料，而其机械性能可以达到普通塑料制品的80～90％，完全可以满足使用性能的要求。由于本天然植物纤维混合物N-PFM含有可降解组份高，并采用优于改性淀粉竹粉和光敏材料的食品级改性淀粉竹粉及助剂，所以，本天然植物纤维混合物N-PFM在阳光、空气、水、风、霜、雨、雪、高低温变化、昆虫、微生物等因素的作用下，易于被自然界所消纳，降解速率也得到了大大的提高，降解率也能够达到90％-97％。

实施例一，天然植物纤维混合物N-PFM的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按质量份数取竹粉20份、改性淀粉30份及生物可降解树脂15份加入到高速混合机中，先以转速200-300r/min，温度80-95℃加热混合搅拌，接着按质量份数取偶联剂1份、相溶剂5份、生物降解酶3份加入，调节高速混合机转速为200-500r/min，温度调至100-115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合1h-2.5h，制备得到半凝固物；

步骤2：按质量份数取光引发剂10份、抗氧化剂10份、活性剂5份加入高速混合机中以转速为200-450r/min与步骤1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；

步骤3：将步骤2制备的半凝固物加入密炼机内，加热温度为120℃-140℃，密炼时间为20-25min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；

步骤4：把步骤3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为130℃-170℃进行熔融，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度140℃-190℃进行混炼改性，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气，将排气段温度控制在130℃-150℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为110℃-130℃均化段使物料进一步均化，配合圆盘刀挤出切粒，造粒处理，造粒完成后通过风机将颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，然后将冷却得到的颗粒送入至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的天然植物纤维混合物N-PFM颗粒送到仓库储存备用，完成材料的制备。内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的天然植物纤维混合物N-PFM颗粒送到仓库储存备用，完成材料的制备。

实施例二，天然植物纤维混合物N-PFM的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按质量份数取竹粉30份、改性淀粉30份及生物可降解树脂10份加入到高速混合机中，先以转速200-300r/min，温度80-95℃加热混合搅拌，接着按质量份数取偶联剂1份、相溶剂4份、生物降解酶2份加入，调节高速混合机转速为200-500r/min，温度调至100-115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合1h-2.5h，制备得到半凝固物；

步骤2：按质量份数取光引发剂10份、抗氧化剂10份、活性剂5份加入高速混合机中以转速为200-450r/min与步骤1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；

步骤3：将步骤2制备的半凝固物加入密炼机内，加热温度为120℃-140℃，密炼时间为20-25min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；

步骤4：把步骤3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为130℃-170℃进行熔融，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度140℃-190℃进行混炼改性，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气，将排气段温度控制在130℃-150℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为110℃-130℃均化段使物料进一步均化，配合圆盘刀挤出切粒，造粒处理，造粒完成后通过风机将颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，然后将冷却得到的颗粒送入至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的天然植物纤维混合物N-PFM颗粒送到仓库储存备用，完成材料的制备。内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的天然植物纤维混合物N-PFM颗粒送到仓库储存备用，完成材料的制备。

实施例三，天然植物纤维混合物N-PFM的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按质量份数取竹粉40份、改性淀粉15份及生物可降解树脂15份加入到高速混合机中，先以转速200-300r/min，温度80-95℃加热混合搅拌，接着按质量份数取偶联剂1份、相溶剂10份、生物降解酶2份加入，调节高速混合机转速为200-500r/min，温度调至100-115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合1h-2.5h，制备得到半凝固物；

步骤2：按质量份数取光引发剂5份、抗氧化剂10份、活性剂3份加入高速混合机中以转速为200-450r/min与步骤1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；

步骤3：将步骤2制备的半凝固物加入密炼机内，加热温度为120℃-140℃，密炼时间为20-25min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；

步骤4：把步骤3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为130℃-170℃进行熔融，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度140℃-190℃进行混炼改性，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气，将排气段温度控制在130℃-150℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为110℃-130℃均化段使物料进一步均化，配合圆盘刀挤出切粒，造粒处理，造粒完成后通过风机将颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，然后将冷却得到的颗粒送入至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的天然植物纤维混合物N-PFM颗粒送到仓库储存备用，完成材料的制备。内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的天然植物纤维混合物N-PFM颗粒送到仓库储存备用，完成材料的制备。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。