一種低成本高韌性環(huán)保型稻殼基復合材料及制備方法
1.本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種低成本高韌性環(huán)保型稻殼基復合材料及制備方法。
背景技術：
2.稻殼是產(chǎn)量最大的生物質(zhì)資源之一，中國的稻殼年產(chǎn)量在4000萬噸以上，大量的稻殼由于欠缺妥當?shù)奶幹梅绞剑o環(huán)境帶來了巨大的壓力。長期以來人們對稻殼的綜合利用進行的廣泛的研究，但真正能形成規(guī)模生產(chǎn)的，能大量消耗稻殼的利用途徑并不多，或是經(jīng)濟效益不顯著，增值不大；或是在工藝上、技術上、質(zhì)量上、環(huán)境污染等方面還存在一些問題。因此，許多地方把稻殼作為廢棄物，這不但是對資源的極大浪費，在經(jīng)濟上造成巨大損失而且對環(huán)境也造成了很大污染。研究解決稻殼的合理利用，變廢為寶，是擺在我們面前的一項意義重大的任務。本發(fā)明采用農(nóng)業(yè)固體廢棄物稻殼、生物基樹脂pbs和pbat為原料，通過物理和化學改性的方法，利用熔融共混技術，制備了一種低成本環(huán)保型稻殼基復合材料，該復合材料綜合性能優(yōu)良，具有廣泛的應用前景。
技術實現(xiàn)要素：
3.本發(fā)明的目的是提供一種稻殼基復合材料及制備方法，該復合材料具有綜合性能優(yōu)良、環(huán)境友好、成本低且加工工藝簡單。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供如下技術方案：本發(fā)明首先提供一種稻殼基復合材料，按重量百分比計，包括：30-40%改性稻殼、25-42%改性pbs樹脂和28-40%pbat；其中改性稻殼按重量百分比計包括：95-99%稻殼和5-1%硅烷偶聯(lián)劑；優(yōu)選的是，所述的改性稻殼的制備方法，包括：將稻殼粉碎成100目顆粒，把粉碎后的稻殼烘干后放入配制好的堿液里浸泡處理，浸泡完成并洗凈在80℃下烘干12小時。再將預處理的稻殼放入硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中，浸泡并攪拌，改性完成后洗凈在80℃下烘干12小時；所述的改性pbs樹脂按重量百分比計包括：84-92%pbs樹脂和16-8%gma；優(yōu)選的是，所述的改性稻殼的制備方法，包括：a1、用小型粉碎機粉碎顆粒狀稻殼，粉碎物過篩、烘干后，得到粉末稻殼；a2、把a1中處理的稻殼放入配制好的堿液里浸泡處理，浸泡完成并洗凈烘干；a3、把a2中處理的稻殼放入硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中，浸泡并攪拌，改性完成后洗凈烘干；優(yōu)選的是，所述的硅烷偶聯(lián)劑選自kh550，kh560，kh570，kh580，vtes，vts等中的一種或幾種；優(yōu)選的是，所述的自制堿液濃度為3-7%，稻殼與堿液的比例為1:(4-12)，在堿液中浸泡時間為2-7小時；優(yōu)選的是，所述的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液的濃度為1-5%；稻殼與硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶
液的比例為1：(4-12)，在硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡時間為2-7h；優(yōu)選的是，所述的改性pbs樹脂的制備方法，包括：將pbs樹脂與gma進行充分混合，然后加入dcp，在140℃下進行反應共混得到改性pbs樹脂；本發(fā)明還提供一種稻殼基復合材料的制備方法，包括：稱取改性稻殼、pbs樹脂基體和pbat進行熔融共混，即可獲得稻殼基復合材料。
4.優(yōu)選的是，所述的熔融共混溫度為140℃，熔融共混時間為5~12min。
5.本發(fā)明的有益效果本發(fā)明首先提供一種稻殼基復合材料，按重量百分比計，包括：30-40%改性稻殼、25-42%改性pbs樹脂和28-40%pbat；其中改性稻殼按重量百分比計包括：95-99%稻殼和5-1%硅烷偶聯(lián)劑，改性pbs樹脂按重量百分比計包括：84-92%pbs樹脂和16-8%gma。和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的改性稻殼是經(jīng)過堿液和硅烷偶聯(lián)劑共同改性的，可以使其均勻的分散在pbs基體樹脂中，降低了界面張力，改善了兩相的相容性，提高了界面結合力，同時pbat的引入，大大提高了材料的韌性。而且體系中加入了大量的稻殼，使得復合材料的成本大大降低。本發(fā)明的稻殼基復合材料具有良好的韌性，實驗結果表明：沖擊強度可達到141j/m。
6.本發(fā)明還提供一種稻殼基復合材料的制備方法，該制備方法工藝簡單、原料易得，制備的復合材料具有良好的韌性。
具體實施方式
7.下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
8.本發(fā)明首先提供一種低成本高韌性環(huán)保型稻殼基復合材料，按重量百分比計，包括：30-40%改性稻殼、25-42%改性pbs樹脂和28-40%pbat。
9.其中改性稻殼按重量百分比計包括：95-99%稻殼，優(yōu)選為96-98%，更優(yōu)選為97%；5-1%硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選為4-2%，更優(yōu)選為3%。
10.按照本發(fā)明所述的pbs基體樹脂和稻殼為本領域技術人員常用的商品化產(chǎn)品。
11.按照本發(fā)明所述的改性稻殼的制備方法，優(yōu)選包括：將稻殼粉碎成100目顆粒，把粉碎后的稻殼烘干后放入配制好的堿液里浸泡處理，浸泡完成并洗凈在80℃下烘干12小時。再將預處理的稻殼放入硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中，浸泡并攪拌，改性完成后洗凈在80℃下烘干12小時；按照本發(fā)明，所述的硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選為γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh550），γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（kh560），γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷（kh570），γ-巰丙基三乙氧基硅烷（kh580），乙烯基三乙氧基硅烷（vtes），乙烯基三甲氧基硅烷（vts）等中的一種或幾種；按照本發(fā)明，所述自制堿液濃度優(yōu)選為3-7%，進一步優(yōu)選為4-6%，更優(yōu)選為5%；所述稻殼與堿液的比例優(yōu)選為1：(4-12)，進一步優(yōu)選為1：(6-10)，更優(yōu)選為1：8；所述在堿液中浸泡時間為2-7h，進一步優(yōu)選為3-6h，更優(yōu)選為4h。
12.按照本發(fā)明，所述硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液的濃度優(yōu)選為1-5%，進一步優(yōu)選為2-4%，更
優(yōu)選為3%；所述稻殼與硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液的比例優(yōu)選為1：(4-12)，進一步優(yōu)選為1：(6-10)，更優(yōu)選為1：8；所述在硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中浸泡時間為2-7h，進一步優(yōu)選為3-6h，更優(yōu)選為4h。
13.本發(fā)明還提供一種低成本高韌性環(huán)保型稻殼基復合材料的制備方法，包括：稱取pbs樹脂基體、pbat和改性稻殼進行熔融共混，即可獲得稻殼基復合材料。所述的熔融共混溫度優(yōu)選為140℃，熔融共混時間優(yōu)選為5~12min。
14.下述實施例將對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但是需要指出的是這些實施例在任何情況下都不應當被看作是對本發(fā)明范圍的限制。
15.實施例1改性稻殼的制備：首先將稻殼粉碎成100目顆粒，把粉碎的稻殼烘干后放入堿液（濃度為5%）中進行浸泡處理，其中稻殼與堿液的重量比為1：8。浸泡時間為4個小時，之后對稻殼進行清洗，先用清水洗滌5-6遍，確保稻殼表面干凈，最后再用去離子水沖洗一遍，清洗完成后放入干燥設備，設置干燥溫度為80℃，烘干12小時。再將預處理的稻殼放入kh560乙醇溶液（濃度為3%）中進行浸泡改性處理，其中稻殼與kh560乙醇溶液的重量比為1：8。同時進行攪拌，時間為4小時，之后對改性稻殼進行清洗，先用清水洗滌5-6遍，確保稻殼表面干凈，最后再用去離子水沖洗一遍，清洗完成后放入干燥設備，設置干燥溫度為80℃，烘干12小時。
16.改性pbs樹脂的制備：將pbs樹脂與gma進行充分混合，然后加入dcp，在140℃下進行反應共混得到改性pbs樹脂；稻殼基復合材料的制備：稱取改性pbs基體樹脂30重量份、pbat40重量份和改性稻殼30重量份進行熔融共混，混煉溫度固定為140℃，混煉時間為7min，即可獲得稻殼基復合材料。該復合材料所測的物性如表1。
17.實施例2改性稻殼的制備：與實施例1相同。
18.改性pbs樹脂的制備：與實施例1相同。
19.稻殼基復合材料的制備：稱取改性pbs基體樹脂42重量份、pbat28重量份和改性稻殼30重量份進行熔融共混，混煉溫度固定為140℃，混煉時間為7min，即可獲得稻殼基復合材料。該復合材料所測的物性如表1。
20.實施例3改性稻殼的制備：與實施例1相同。
21.改性pbs樹脂的制備：與實施例1相同。
22.稻殼基復合材料的制備：
稱取改性pbs基體樹脂35重量份、pbat30重量份和改性稻殼35重量份進行熔融共混，混煉溫度固定為140℃，混煉時間為7min，即可獲得稻殼基復合材料。該復合材料所測的物性如表1。
23.實施例4改性稻殼的制備：與實施例1相同。
24.改性pbs樹脂的制備：與實施例1相同。
25.稻殼基復合材料的制備：稱取改性pbs基體樹脂35重量份、pbat35重量份和改性稻殼30重量份進行熔融共混，混煉溫度固定為140℃，混煉時間為7min，即可獲得稻殼基復合材料。該復合材料所測的物性如表1。
26.實施例5改性稻殼的制備：與實施例1相同。
27.改性pbs樹脂的制備：與實施例1相同。
28.稻殼基復合材料的制備：稱取改性pbs基體樹脂31重量份、pbat34重量份和改性稻殼35重量份進行熔融共混，混煉溫度固定為140℃，混煉時間為7min，即可獲得稻殼基復合材料。該復合材料所測的物性如表1。
29.實施例6改性稻殼的制備：與實施例1相同。
30.改性pbs樹脂的制備：與實施例1相同。
31.稻殼基復合材料的制備：稱取改性pbs基體樹脂25重量份、pbat35重量份和改性稻殼40重量份進行熔融共混，混煉溫度固定為140℃，混煉時間為7min，即可獲得稻殼基復合材料。該復合材料所測的物性如表1。
32.表1 實施例1-6所制復合材料的物性
以上所述僅為本發(fā)明數(shù)個較佳可行實施例，凡熟悉此項的技術人員，其依本發(fā)明精神范疇所作的修飾或更改，均理應包含在本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)。
技術特征：
1.一種低成本高韌性環(huán)保型稻殼基復合材料及制備方法，其特征在于，按重量百分比計，包括：30-40%改性稻殼、25-42%改性pbs樹脂和28-40%pbat；所述的改性稻殼按重量百分比計包括：95-99%稻殼和5-1%硅烷偶聯(lián)劑；所述的改性pbs樹脂按重量百分比計包括：84-92%pbs樹脂和16-8%gma；所述的改性稻殼的制備方法，包括：a1、用小型粉碎機粉碎顆粒狀稻殼，粉碎物過篩、烘干后，得到粉末稻殼；a2、把a1中處理的稻殼放入配制好的堿液里浸泡處理，浸泡完成并洗凈烘干；a3、把a2中處理的稻殼放入硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液中，浸泡并攪拌，改性完成后洗凈烘干；所述的改性pbs樹脂的制備方法，包括：將pbs樹脂與gma進行充分混合，然后加入dcp，在140℃下進行反應共混得到改性pbs樹脂；所述的稻殼基復合材料的制備方法，包括：將改性稻殼、改性pbs樹脂和pbat進行熔融共混，得到稻殼基復合材料。2.根據(jù)權利要求1所述的稻殼基復合材料及制備方法，其特征在于所述改性pbs樹脂的制備方法，所用的dcp用量占改性pbs樹脂的0.4-1.0%。3.根據(jù)權利要求1所述的稻殼基復合材料及制備方法，其特征在于所述自制堿液的濃度為3-7%，稻殼與堿液的比例為1：(4-12)，浸泡時間為2-7小時。4.根據(jù)權利要求1所述的稻殼基復合材料的制備方法，其特征在于經(jīng)過堿液處理的稻殼干燥溫度為80℃，干燥時間為12小時。5.根據(jù)權利要求1所述的稻殼基復合材料的制備方法，稻殼與硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液的比例為1：(4-12)，浸泡時間為2-7小時。6.根據(jù)權利要求1所述的稻殼基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的硅烷偶聯(lián)劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh550），γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（kh560），γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷（kh570），γ-巰丙基三乙氧基硅烷（kh580），乙烯基三乙氧基硅烷（vtes），乙烯基三甲氧基硅烷（vts）等中的一種或幾種。7.根據(jù)權利要求1所述的稻殼基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的稻殼粒子尺寸為100目。8.根據(jù)權利要求1所述的稻殼基復合材料的制備方法，其特征在于改性稻殼干燥溫度為80℃，干燥時間為12小時。9.根據(jù)權利要求1所述的稻殼基復合材料的制備方法，其特征在于所述的熔融共混溫度為140℃，熔融共混時間為6~12min。
技術總結
本發(fā)明提供了一種低成本高韌性環(huán)保型稻殼基復合材料及制備方法，屬于高分子材料技術領域。該復合材料按重量百分比計，包括：30-40%改性稻殼、25-42%改性PBS樹脂和28-40%PBAT，所述的改性PBS樹脂是經(jīng)過GMA處理的，所述的改性稻殼是經(jīng)過堿液和硅烷偶聯(lián)劑共同處理的。本發(fā)明的稻殼基復合材料具有成本低、優(yōu)良的韌性和加工性能，用途廣泛，可用于包裝、餐具、汽車材料、電器外殼等領域。采用本發(fā)明制備的稻殼基復合材料在不犧牲材料可降解特性的同時，制備工藝簡單、易于實施，不污染環(huán)境，助力國家“雙碳”目標的實施。目標的實施。
