一种基于非线形聚酯的植物复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于非线形聚酯的植物复合材料及其制备方法,述植物复合材料的主要成分包括非线形聚酯、植物、环氧树脂，其中的非线形聚酯具有稳定的主链和可降解的侧链，侧链为含有氧丙酰基的共聚结构，增强了共聚能力，提高了复合材料的强度并使得聚酯及复合材料有较好的韧性，非线形聚酯中还有起增容作用的侧基，聚合物与植物之间具有极高的亲和性，无需使用增容助剂，所用植物廉价易得，具有广泛的来源。复合材料的制备包括原料预处理、包覆、预聚合、混料、深度聚合、热压、后处理等步骤，具有较高的生产效率，制备出的植物复合材料综合性能优异，且具有较高的环境相容性，在日用产品开发、建筑、广告装饰等领域具有广泛应用空间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非线形聚酯的植物复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种复合材料，属于环境友好材料及植物复合材料领域，特别涉及一种基于非线形聚酯的植物复合材料及其制备方法。
技术介绍
植物复合材料是一种具有广阔发展前景的环境友好型材料，符合人类社会可持续发展的要求，对人体及环境具有相对较高的安全性。开发植物复合材料是解决资源短缺和环境污染的一条重要途径。资源短缺和环境污染是当前经济社会发展过程中的两大绊脚石。资源短缺提高了发展的成本，环境污染损害了空气资源、水资源、土壤资源，并进而损害了人们的健康，损害了发展的成果。植物资源是一种重要的可再生资源，在过去的经济不发达的历史发展过程中，植物资源得到了充分利用，被用来喂牲畜、制造编织工艺品、制造床垫等生活用品、制造肥料、制造增强的土坯建房子或直接用来盖草房等。在科学技术取得极大发展的当今时代，植物资源应该被更充分、更高效、更科学的开发利用，这样就可以防止植物在田间直接烧掉造成的空气污染及对交通和人体健康的损害，就可以在一定程度上减少人类社会发展对石油、天然气等不可再生资源的过度依赖，缓解资源危机并减少温室气体的排放造成的次生危机，就可以减少森林的滥砍滥伐，保护动植物资源，减少水土流失。由于植物复合材料具有原料便宜、使用安全性高的特点，适应了人们对人与自然和谐相处理想的追求，因而受到了广泛的研究和开发。植物在复合材料制造中的应用分为两种类型，一种是将植物的特定部分作为填料或增强材料添加到其它材料中，以达到降低材料的价格，提高材料的强度，降低材料的密度，提高材料的环保性的目标。申请号201510128103.0的中国专利技术专利申请公开了一种植物纤维增强聚氯乙烯复合塑料，由以下原材料按重量份配比而成：低密度聚氯乙烯95~100份、聚丙烯10~15份、植物纤维粉15~20份、三盐基硫酸铅1.5~2.5份、二盐基亚硫酸铅0.5~1.5份、硬脂酸1~2.5份、硬脂酸钡0.8~1.5份、纳米碳酸钙0.5~1.2份、邻苯二甲酸二辛酯0.6~0.9份、偶联剂1~1.5份，其制备方法包括选取植物粉进行干燥备用→高速混合→开炼→压制成型。通过上述方式制备的一种植物纤维增强聚氯乙烯复合塑料具有环保、尺寸稳定、拉伸强度及冲击强度较高，成本低廉等优点。植物在复合材料制造中的应用的第二种类型是将植物作为复合材料的主体，添加粘接材料及其它填料，制造具有高度环境友好性的复合材料。第二种应用由于更充分的利用了植物资源，对解决当前植物资源直接焚烧现象更有意义，同时所得产品更接近天然产品，在人们日益青睐生态产品的当今时代，容易获得更多的认同和亲近感，因而具有广阔的发展空间。制造植物为主体的复合材料关键之一是开发粘接材料。在植物复合材料制造时往往使用不可降解高分子材料作为粘接材料，这些材料往往来源于石油、天然气资源，一方面不利于解决资源及能源短缺问题，另外废弃后丢在环境中加剧了白色污染。在植物复合材料制造时还往往使用脲醛树脂等热固性高分子材料，这类高分子材料在加工过程中为热塑性树脂原料或其溶液，加工过程中释放有毒有害物质，而且在加工成产品后会缓慢释放有毒有害物质，不利于使用者的身体健康。解决植物复合材料的上述不足，是当前植物复合材料开发领域的一个重要方向。
技术实现思路
植物复合材料具有资源节约、绿色环保的特点，有利于实现人类社会可持续发展，因而具有广阔的发展空间。本专利技术的目的在于提供一种具有较高环境相容性、综合性能优异、健康安全的植物复合材料，这种新型植物复合材料基于一种非线形聚酯粘接剂，兼具聚烯烃和聚酯的特点，既具有较高的环保性，又具有一定的稳定性，以增加植物复合材料的类型，丰富植物复合材料的制备方法，拓宽植物复合材料的应用领域，增强植物复合材料的综合竞争优势，提高植物复合材料的市场占有率。本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于非线形聚酯的植物复合材料，其特征在于：所述植物复合材料的主要成分包括非线形聚酯、植物、环氧树脂，非线形聚酯与植物的质量之比为0.2:1-1:1，所述非线形聚酯为梳型高分子，主链为聚乙烯结构，侧链为乳酸与6-羟基己酸缩聚成的聚酯，6-羟基己酸对应的结构单元与乳酸对应的结构单元的物质的量之比为0.1:1-0.5:1，所述非线形聚酯还含有乙酰氧基，含有乙酰氧基侧基的主链结构单元在主链总结构单元中的物质的量含量为0-40%。进一步的，所述植物的具体形态为丝片和粉末的混合物。本专利技术还提供了一种基于非线形聚酯的植物复合材料的制备方法，包括下列步骤：S1、在80℃-100℃条件下配制聚（乙烯醇-co-醋酸乙烯酯）的水分散液，在水分散液中，聚（乙烯醇-co-醋酸乙烯酯）的质量含量为1%-20%；S2、将步骤S1中的水分散液在搅拌条件下倒入或喷入预处理的植物原料中，搅匀后在40℃-70℃条件下干燥至恒重；S3、称量乳酸、6-羟基己酸、催化剂加入到反应器中，搅匀，然后用高纯氮气或高纯氩气置换反应器中的空气；S4、反应体系减压至1000Pa-5000Pa，然后保持反应体系压强并升温至100℃，在此温度条件下反应1h-3h；S5、反应体系减压至500Pa-1000Pa，然后保持反应体系压强并升温至120℃，在此温度条件下反应3h-5h；S6、用高纯氮气或高纯氩气使反应体系恢复至常压，将体系温度降为80℃-110℃，加入步骤S2的产物并搅拌均匀；S7、反应体系减压至100Pa-500Pa，然后保持反应体系压强并升温至160℃，在此温度条件下反应1h-5h；S8、反应体系减压至5Pa-100Pa，然后保持反应体系压强并升温至180℃，在此压强条件下反应1h-3h；S9、用高纯氮气或高纯氩气使反应体系恢复至常压，冷却至室温，进行撕裂处理，使产物变为松散物料，然后装入模具；S10、在130℃-170℃、10MPa-500MPa条件下热压10s-15min；S11、冷却脱模，将产品表面清理干净后浸入环氧树脂原料溶液，浸1min-15min，沥干，在50℃-90℃干燥至恒重。进一步的，在步骤S1中，所述的聚（乙烯醇-co-醋酸乙烯酯）中，醋酸乙烯酯对应的结构单元与乙烯醇对应的结构单元的物质的量之比为0:1-0.67:1。进一步的，在步骤S2中，所述植物原料为玉米棒皮、豆荚、马唐、狗尾草、牛筋草、稗草、茅草、草坪草、稻草、麦秸中的任意一种或它们的任意组合，所述的预处理措施为先将植物原料短切为不超过10cm的段，然后在40℃-70℃干燥至恒重，接着进行搅拌剪切2min-30min。预处理的植物原料的质量与聚（乙烯醇-co-醋酸乙烯酯）的质量之比为20:1-200:1。进一步的，在步骤S3中，所述的乳酸可以是纯乳酸，也可以是含水率为30%以下的乳酸。所述的催化剂为乳酸锌、异辛酸锌中的1-2种，催化剂的质量与乳酸的质量之比为0.001:1-0.02:1。本专利技术的一种基于非线形聚酯的植物复合材料可应用在家具、办公用品、广告及宣传用品、玩具、装饰材料、鞋底等生活用品的制造方面。本专利技术的植物复合材料采用了新型粘接剂——一种非线形聚酯。本专利技术的非线形聚酯为梳型高分子，主链为聚乙烯结构，具有极高的稳定性，在使用过程中和通常条件下难以发生断链及主链异构化现象，有利于保证复合材料在使用过程中具有稳定持续的机械性能。本专利技术的非线形聚酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非线形聚酯的植物复合材料，其特征在于：所述植物复合材料的主要成分包括非线形聚酯、植物、环氧树脂，非线形聚酯与植物的质量之比为0.2:1‑1:1，所述非线形聚酯为梳型高分子，主链为聚乙烯结构，侧链为乳酸与6‑羟基己酸缩聚成的聚酯，6‑羟基己酸对应的结构单元与乳酸对应的结构单元的物质的量之比为0.1:1‑0.5:1，所述非线形聚酯还含有乙酰氧基，含有乙酰氧基侧基的主链结构单元在主链总结构单元中的物质的量含量为0‑40%。

【技术特征摘要】
1.一种基于非线形聚酯的植物复合材料，其特征在于：所述植物复合材料的主要成分包括非线形聚酯、植物、环氧树脂，非线形聚酯与植物的质量之比为0.2:1-1:1，所述非线形聚酯为梳型高分子，主链为聚乙烯结构，侧链为乳酸与6-羟基己酸缩聚成的聚酯，6-羟基己酸对应的结构单元与乳酸对应的结构单元的物质的量之比为0.1:1-0.5:1，所述非线形聚酯还含有乙酰氧基侧基，含有乙酰氧基侧基的主链结构单元在主链总结构单元中的物质的量含量为0-40％。2.根据权利要求1所述的一种基于非线形聚酯的植物复合材料，其特征在于：所述植物的具体形态为丝片和粉末的混合物。3.根据权利要求1或2所述的一种基于非线形聚酯的植物复合材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：S1、在80℃-100℃条件下配制聚(乙烯醇-co-醋酸乙烯酯)的水分散液，在水分散液中，聚(乙烯醇-co-醋酸乙烯酯)的质量含量为1％-20％；S2、将步骤S1中的水分散液在搅拌条件下倒入或喷入预处理的植物原料中，搅匀后在40℃-70℃条件下干燥至恒重；S3、称量乳酸、6-羟基己酸、催化剂加入到反应器中，搅匀，然后用高纯氮气或高纯氩气置换反应器中的空气；S4、反应体系减压至1000Pa-5000Pa，然后保持反应体系压强并升温至100℃，在此温度条件下反应1h-3h；S5、反应体系减压至500Pa-1000Pa，然后保持反应体系压强并升温至120℃，在此温度条件下反应3h-5h；S6、用高纯氮气或高纯氩气使反应体系恢复至常压，将体系温度降为80℃-110℃，加入步骤S2的产物并搅拌均匀；S7、反应体系减压至100Pa-500Pa，然后保持反应体系压强并升温至160℃，在此温度条件下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴传保，尹健美，曾湘晖，
申请(专利权)人：九江学院，
类型：发明
国别省市：江西;36