芦苇(学名:phragmitescommunis(cav.)trin.exsteud.),多年水生或湿生的高大禾草,根状茎十分发达。秆直立,高1~3米,具20多节。芦苇为全球广泛分布的多型种。生于江河湖泽、池塘沟渠沿岸和低湿地。例如在新疆博斯腾湖具有大量芦苇,芦苇被大量弃收,带来水体富营养化等问题;芦苇中含有大量芦苇纤维素,是制备生物材料的良好原料之一。湖北省金中德科技机械设备有限责任公司可降解材料在设计和强调可降解性的同时,很难兼顾材料的使用性能,或者在某种情况下需要牺牲材料的性能,这样使得现有的可降解材料体系中很难易同时满足多反面的需求,同时在考虑成本的情况下,使得可降解材料难以被广泛运用。芦苇是一种自然生长的植物,原材料易得,价格低,因此将芦苇作为降解复合材料是一种新的研究方向和旋转。
然而,在本芦苇生物全降解复合材料的研发过程中,要重点解决以下技术难题:
1、生物可降解树脂和芦苇纤维素生产复合材料的分子类型、极性等具有较大差异,两者之间的作用力难以转变为化学变化中的共价目键力或离子键力,而且由于材料之间的间隙较大,牛顿万有引力又远远达不到产品强度的要求。因此,使上述两种物质之间的作用力尽可能具有微观空间下的分子间作用力,便能够获得更好的产品性能。
2、生物全降解物质和整体物质之间的亲合性差。以淀粉、芦苇和聚丁二酸丁二醇酯(pbs)为例,前者为强极性分子,后者为非极性分子,两者不是相亲、兼容,而是相憎相离,分子间作用力的形式单一,作用力极小。技术实现要素:本发明的目的是提供一种芦苇生物全降解复合材料。
为达上述目的,本发明的一个实施例中提供了一种芦苇生物全降解复合材料,包括以下按照质量分数配比的原料组分:芦苇粉碎料15份~50份,芦苇粉碎后的平均直径为5微米~15微米;改性淀粉15份~30份;生物可降解树脂10份~50份;偶联剂0.5份~1份;活性剂1份~10份;降解复合酶1份~3份;降解周期调节剂1份~3份;所述降解复合酶选自氧化还原酶、裂解酶、转移酶、异构酶、合成酶、蔗糖酶、谷氨酸脱氢酶、淀粉酶或脱氢坏血酸中的一种或者几种的混合物;所述降解周期调节剂选自氧化二异丙苯(dcp)、过氧化甲乙酮(mekp)、2,2,二(叔丁基过氧化)丁烷(dbpb)或过氧化苯甲酸叔丁酯(bpb)中的一种或者多种的混合物。本发明的优化方案中,芦苇生物全降解复合材料,包括以下按照质量分数配比的原料组分:芦苇粉碎料30份,芦苇粉碎后的平均直径为10微米;改性淀粉25份;生物可降解树脂35份;偶联剂0.6份;活性剂5份;降解复合酶2份;降解周期调节剂2份。优选的,原料组分中还包括引发剂和自氧化剂。优选的,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改性淀粉的混合物。优选的,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、聚羟基丁酸酯中的一种或多种混合物。优选的,偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或者多种混合物。优选的,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。
本发明中各组分的用途:
1、本发明的芦苇作为填充助剂,能够自然分解,在使用时进行粉碎细化,通过网筛分级得到目数为800目~2000目的芦苇粉碎料;加工后的芦苇中水分质量含量小于等于3%。
2、本发明的淀粉能够被自然降解,本发明通过淀粉的生物降解而致使整个材料物理性能崩溃,促使大量端基暴露以致氧化降解。
3、本发明的偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质,其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。因此本发明加入偶联剂能够改善可降解树脂、无机填充剂、增强材料的界面性能,能够改善无机物与有机物之间的界面作用,从而大大提高复合材料的性能,如物理性能、电性能、热性能、光性能等。
4、本发明的活性剂能够提高物料混合后的分散性能,使得物料混合后的相是均一的。
5、本发明的生物可降解树脂在环境中能够通过氧化、光照、生物的共同作用下完全降解,不会对环境产生污染。
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