本發明專利技術公開了一種基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料及其制備方法，屬于完全生物降解材料領域，秸稈纖維經輻射改性后提高其與PBS的界面相容性，克服秸稈纖維/PBS復合材料的應用局限，制備出性能優異、環境友好的綠色復合材料，以滿足人類社會可持續發展的需要。所述方法通過雙螺桿擠出機熔融共混使得秸稈纖維均勻地分散在PBS基體中，再采用輻射的方法使得增容劑與秸稈纖維發生反應，降低了秸稈纖維的極性，增加了秸稈粉與PBS的相容性，使復合材料的強度、剛性、耐熱性和加工成型性能得到提高，還改善了材料的外觀、耐候性和耐水性能，具有創新性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于完全生物降解材料領域，涉及秸稈纖維塑料，特別是一種基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料及其制備方法，也屬于核技術應用領域。
技術介紹
由于制造傳統塑料的石油資源日益消耗和石油基塑料帶來的全球性環境污染問題日益嚴重，因此具有可再生、低碳、環保特點的可生物降解塑料已成為高分子材料行業的主要發展趨勢。據歐洲生物塑料協會的相關統計數據顯示，2011年，全球生物降解塑料的產量突破100萬噸大關。生物可降解性的脂肪族聚酯具有優異的熱性能、力學性能、加工性能和生物降解性能，已成為一類非常重要的可生物降解材料。近年來脂肪族聚酯中的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）迅速成為可廣泛推廣應用的通用型完全生物降解塑料材料之一。PBS具有良好的綜合性能，不僅力學性能接近PP、PE，而且加工性能非常好。PBS還具有出色的耐熱性能，是完全生物降解聚酯中耐熱性能最好的品種。并且用途極為廣泛，可以用于包裝領域，還可用于一次性器具，還可以用于農用領域和醫用領域。但是，由于PBS生產成本較高，嚴重制約其發展和廣泛應用。我國秸稈資源豐富，但胡亂丟棄、無控焚燒、直接還田和加工粗飼料等傳統的處理方式存在著“三低一重”的缺點，即秸稈利用率低、轉化率低、經濟效益低、環境污染嚴重。從實現保護生態環境、節約可再生資源的角度出發，將經過處理的秸稈纖維作為增強材料，制備可生物降解秸稈纖維/PBS復合材料，該復合材料結合了PBS和秸稈纖維的優點，而且對于解決能源短缺和環境污染有十分重要的意義。但是親水性的秸稈纖維和疏水性的PBS之間的界面相容性和秸稈纖維在PBS基體中的分散性嚴重制約著該復合材料的發展。因此需要對秸稈纖維進行處理，以改善其與PBS基體之間的界面相容性，提高秸稈纖維在PBS基體中的分散性。目前常用的秸稈改性處理的方法有物理法和化學法。物理法主要包括熱處理法、微波法、電暈放電技術、蒸汽噴發處理、拉伸、壓延等。化學法主要包括堿化處理、酸化處理、氧化處理、接枝改性、浸潤處理等。物理改性主要用于原料的預處理，效果不是很明顯；化學改性存在對環境污染嚴重、能耗高、效率低等問題。這就限制了秸稈纖維/PBS復合材料在生產中的實際應用。
技術實現思路
本專利技術的目的正是為解決上述現有技術所存在的問題，提供一種秸稈纖維經輻射改性后提高其與PBS的界面相容性，克服秸稈纖維/PBS復合材料的應用局限，制備出性能優異、環境友好的綠色復合材料，以滿足人類社會可持續發展的需要。本專利技術的另一個目的是提供該復合材料的制備方法。該方法中通過雙螺桿擠出機熔融共混使得秸稈纖維均勻地分散在PBS基體中，經輻射改性處理這樣一種高效、環保且簡單易行的方法來改善秸稈纖維的結構，提高其與PBS的界面相容性。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：本專利技術的基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：1.原料預處理（1）分別將PBS、秸稈粉置于干燥箱在60～100℃干燥12～48h；（2）將增容劑溶于丙酮與秸稈粉按比例在高速混合機中常溫下混合均勻，自然晾干，待丙酮揮發完全后與PBS、過氧化二異丙苯、偶聯劑、潤滑劑、敏化劑按預先確定的比例在高速混合機中常溫下攪拌3～5min。2.雙螺桿熔融共混擠出（3）將混合好的原料放入雙螺桿擠出機中熔融混合均勻并進行擠出造粒，擠出條件為一段溫度115～125℃，二段溫度118～128℃，三段溫度119～129℃，四段溫度119～129℃，五段溫度120～130℃，六段溫度120～130℃，七段溫度119～129℃，八段溫度118～128℃，機頭溫度115～125℃；螺桿主機轉速為2.8～4.8Hz，喂料機轉速1.8～3.8Hz。3.輻照改性處理（4）將粒料采用聚乙烯袋進行真空包裝或排除氧氣充氮氣包裝；（5）將包裝好的粒料采用1～100kGy劑量的射線在常溫下進行輻照處理。4.制品加工成型（6）將輻照后的粒料置于干燥箱在60～80℃干燥24～48h；（7）將干燥的粒料在注塑機上加工成型注塑制品（如一次性餐具刀、叉、勺，苗木花盆等制品）。注塑溫度（從注塑機喂料口開始共4段）為：一段溫度115～125℃，二段溫度118～128℃，三段溫度115～125℃，四段溫度113～123℃；注塑壓力為：10～20MPa；注塑速度為：28～38；成型周期為：30～60s。優選地，步驟（2）中各組分的重量份數為優選地，所述的輻照射線可以是60Co產生的γ射線、電子加速器產生的電子束或X射線中的任意一種。優選地，其中所述的PBS的分子量為10～20萬。優選地，所述的秸稈為麥秸稈、稻草秸稈、玉米秸稈、高粱秸稈、棉花秸稈中的至少任意一種，秸稈粉的細度為80～100目。優選地，所述的增容劑為馬來酸酐、醋酸酐、丁二酸酐中的至少任意一種。優選地，所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑中的至少任意一種。優選地，所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的至少任意一種。優選地，所述的敏化劑為三烯丙基異氰酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少任意一種。本專利技術還提供了基于上述制備方法制備的秸稈纖維/PBS復合材料，由以下重量份數的成分組成：優選地，其中所述的PBS的分子量為10～20萬。本專利技術的優點是：（1）本專利技術的基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料，在綜合性能方面，可以與目前市場上的通用塑料產品相比擬；同時，相對于純的PBS產品，該復合材料中加入了大力成本低廉的秸稈粉，使得其成本大大降低，已經接近市場上的通用塑料產品；另外該復合材料產品的耐候性、耐水性和耐熱性能較好，可以滿足市場要求。因此，該復合材料具有實用性。（2）本專利技術的基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料的制備方法，先通過雙螺桿熔融共混擠出，再采用輻射的方法使得增容劑與秸稈纖維發生反應，降低了秸稈纖維的極性，增加了秸稈粉與PBS的相容性，使復合材料的強度、剛性、耐熱性和加工成型性能得到提高，還改善了材料的外觀、耐候性和耐水性能，具有創新性。（3）本專利技術的基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料的制備方法，采用的輻射改性方法高效、綠色、節約能源、工藝簡單、易控制、可實現連續操作。（4）本專利技術的基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料的制備方法，采用的加工設備均是通用的塑料加工設備，材料加工性本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：1.原料預處理（1）分別將PBS、秸稈粉置于干燥箱在60～100℃干燥12～48h；（2）將增容劑溶于丙酮與秸稈粉按比例在高速混合機中常溫下混合均勻，自然晾干，待丙酮揮發完全后與PBS、過氧化二異丙苯、偶聯劑、潤滑劑、敏化劑按預先確定的比例在高速混合機中常溫下攪拌3～5min。2.雙螺桿熔融共混擠出（3）將混合好的原料放入雙螺桿擠出機中熔融混合均勻并進行擠出造粒，擠出條件為一段溫度115～125℃，二段溫度118～128℃，三段溫度119～129℃，四段溫度119～129℃，五段溫度120～130℃，六段溫度120～130℃，七段溫度119～129℃，八段溫度118～128℃，機頭溫度115～125℃；螺桿主機轉速為2.8～4.8Hz，喂料機轉速1.8～3.8Hz。3.輻照改性處理（4）將粒料采用聚乙烯袋進行真空包裝或排除氧氣充氮氣包裝；（5）將包裝好的粒料采用1～100kGy劑量的射線在常溫下進行輻照處理。4.制品加工成型（6）將輻照后的粒料置于干燥箱在60～80℃干燥24～48h；（7）將干燥的粒料在注塑機上加工成型注塑制品（如一次性餐具刀、叉、勺，苗木花盆等制品）。注塑溫度（從注塑機喂料口開始共4段）為：一段溫度115～125℃，二段溫度118～128℃，三段溫度115～125℃，四段溫度113～123℃；注塑壓力為：10～20MPa；注塑速度為：28～38；成型周期為：30～60s。...
【技術特征摘要】
1.一種基于輻射改性的秸稈纖維/PBS復合材料的制備方法，其特征在
于，所述制備方法包括如下步驟：
1.原料預處理
（1）分別將PBS、秸稈粉置于干燥箱在60～100℃干燥12～48h；
（2）將增容劑溶于丙酮與秸稈粉按比例在高速混合機中常溫下混合均
勻，自然晾干，待丙酮揮發完全后與PBS、過氧化二異丙苯、偶聯劑、潤滑
劑、敏化劑按預先確定的比例在高速混合機中常溫下攪拌3～5min。
2.雙螺桿熔融共混擠出
（3）將混合好的原料放入雙螺桿擠出機中熔融混合均勻并進行擠出造
粒，擠出條件為一段溫度115～125℃，二段溫度118～128℃，三段溫度
119～129℃，四段溫度119～129℃，五段溫度120～130℃，六段溫度120～130℃，
七段溫度119～129℃，八段溫度118～128℃，機頭溫度115～125℃；
螺桿主機轉速為2.8～4.8Hz，喂料機轉速1.8～3.8Hz。
3.輻照改性處理
（4）將粒料采用聚乙烯袋進行真空包裝或排除氧氣充氮氣包裝；
（5）將包裝好的粒料采用1～100kGy劑量的射線在常溫下進行輻照處理。
4.制品加工成型
（6）將輻照后的粒料置于干燥箱在60～80℃干燥24～48h；
（7）將干燥的粒料在注塑機上加工成型注塑制品（如一次性餐具刀、
叉、勺，苗木花盆等制品）。注塑溫度（從注塑機喂料口開始共4段）為：
一段溫度115～125℃，二段溫度118～128℃，三段...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊明成，朱軍，郭東權，羅永全，趙惠東，宋衛東，李召朋，張本尚，李坤豪，張宏娜，王允，趙梅紅，全彥君，
申請(專利權)人：河南省科學院同位素研究所有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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