本發(fā)明屬于復合材料，是廢棄茶渣高值化的技術手段，具體涉及一種高流動性茶渣/聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術：

1、在每年制茶、茶葉深加工(例如生產(chǎn)茶飲料、茶餅干等)以及消費者日常沖泡茶葉的過程中，產(chǎn)生了大量的茶渣(例如廢棄的茶末、茶梗、茶葉副產(chǎn)物等)，其主要成分是纖維素和木質(zhì)素，以及少量的茶多酚、多糖、咖啡堿等生物活性成分。目前，國內(nèi)對于制茶、深加工、日常消費過程中產(chǎn)生的茶渣，大部分被當作廢棄物丟棄，僅少部分作為燃料、肥料使用。而茶渣本身含有的活性物質(zhì)含量低，造成提取成本高、難度大、產(chǎn)率低，難以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。因此，如何將來源廣、產(chǎn)量大、成本低的茶渣加以充分開發(fā)利用，是進一步提高茶農(nóng)和茶企的收入、提升茶產(chǎn)業(yè)效益以及加強環(huán)境保護建設的關鍵技術。

2、木塑復合材料是由天然植物纖維與熱塑性樹脂結合而成的一種生物質(zhì)復合材料，具有性質(zhì)穩(wěn)定、不易揮發(fā)以及可循環(huán)使用等特性，因而被視為綠色、健康以及環(huán)境友好的復合材料。通過研究發(fā)現(xiàn)，茶渣纖維的物理特性、化學特性以及機械性能均可替代木塑復合材料中的木粉、稻糠、秸稈等天然植物纖維，利用茶渣與熱塑性塑料制備的茶塑復合材料，可望實現(xiàn)茶渣的高值化利用，并成為木塑復合材料產(chǎn)業(yè)中的重要替代選擇(農(nóng)業(yè)工程學報，2020，36(18)，283-291)。

3、中國專利號201510971448.2公開了一種茶塑復合材料及其制備方法，其發(fā)明的茶塑復合材料的物理性能、力學性能和耐候性能，均達到甚至高于國家標準gb/t24508-2009《木塑地板》中的指標要求，能夠滿足市場需求；龔新懷等(塑料工業(yè)，2018，46(3)，33-37)以茶葉廢棄物為原料制備茶渣/聚丙烯復合材料，探討了不同相容劑對復合材料性能的影響，其中，以馬來酸酐接枝聚丙烯作相容劑可有效改善茶粉和聚丙烯的界面相容性，當茶粉質(zhì)量分數(shù)達到50％時，拉伸強度提高了17.6％，然而這種界面改性方法使得復合材料的熔融指數(shù)和沖擊強度下降。

4、綜上所述，現(xiàn)有技術雖然能夠制備滿足市場需求的茶塑復合材料，但是傳統(tǒng)相容劑在改善茶渣與聚合物基體的界面相互作用的同時，往往導致復合材料加工粘度增加、韌性下降，尤其是當茶渣添加量較高時尤為明顯，當下茶塑復合材料仍存在著良好綜合性能和良好加工性難以兼顧的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，旨在解決現(xiàn)有技術中力學性能與加工性能無法兼顧的問題。本發(fā)明還公開了該高流動性茶渣/聚丙烯復合材料的制備方法。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、第一方面，一種高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，以質(zhì)量百分比計，包括茶渣50％～70％、聚丙烯25％～45％、含氟流動改性劑1％～3％、抗氧劑1％～2％、光穩(wěn)定劑1～2％、防霉劑0.5～1％。

4、優(yōu)選地，其中所述茶渣的粒徑為300-500目。

5、優(yōu)選地，其中所述含氟流動改性劑為聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)中的至少一種。

6、進一步，所述含氟流動改性劑為聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-苯乙烯)。

7、進一步，所述聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-苯乙烯)通過如下方法制備：

8、在反應容器中，加入乳化劑溶液，加入等摩爾量的反應單體苯乙烯和甲基丙烯酸六氟丁酯，預乳化后升溫至75℃，攪拌速率為250rpm，加入引發(fā)劑(nh4)2s2o8；滴加后乳液聚合反應4h，冷卻至室溫；將上述乳液升溫至70℃進行加入al2(so4)3溶液破乳處理；混合乳液分層，經(jīng)過過濾、洗滌、50℃真空烘箱中干燥24h后得到白色粉末，即得聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-苯乙烯)。

9、優(yōu)選地，其中所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑264、抗氧劑bht、抗氧劑tnp中的至少一種。

10、優(yōu)選地，其中所述光穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定劑am-101、光穩(wěn)定劑gw-540、光穩(wěn)定劑944、光穩(wěn)定劑744、紫外線吸收劑uv-326、紫外線吸收劑uv-531中的至少一種。

11、優(yōu)選地，其中所述防霉劑為lf-053、木塑防霉劑jl-1069、木塑防霉劑irgaguardf3000中的至少一種。

12、第二方面，一種根據(jù)前述高流動性茶渣/聚丙烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：

13、1)茶渣預處理；采用粉碎機將充分曬干的茶渣進行粉碎處理并過篩；

14、2)混料：按照配方要求，將茶渣、聚丙烯、含氟流動改性劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和防霉劑投入混料機中混合均勻，得混合料；

15、3)擠出造粒：將步驟2)中所得混合料加入雙螺桿擠出機中擠出成條并切粒，烘干得到高流動性茶渣/聚丙烯復合材料。

16、進一步，所述步驟(3)中雙螺桿擠出機的溫度為：一區(qū)為160～170℃，二區(qū)為170～190℃，三區(qū)為180～200℃，四區(qū)為180～200℃，五區(qū)為180～200℃，六區(qū)為170～190℃，主機轉(zhuǎn)速為150～250r/min，喂料轉(zhuǎn)速為8～15r/min。

17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

18、1)本發(fā)明所提供的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，通過采用具有低表面能的含氟流動改性劑的選擇性界面分布性質(zhì)，使得特定比例的茶渣/聚丙烯復合材料在熔融擠出加工過程中，分布于茶渣和聚丙烯之間的界面處，一方面起到分散茶渣的作用，另一方面有效減少茶渣之間的摩擦阻力，從而提高復合材料的加工流動性能；結合復合材料中的其它技術特征，協(xié)調(diào)配合使得該茶渣/聚丙烯復合材料在保持良好力學強度和韌性的條件下，熔融指數(shù)提高了3倍以上，兼顧了茶渣/聚丙烯復合材料的良好綜合性能和加工性，符合可持續(xù)發(fā)展政策，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

19、2)本發(fā)明所提供的高流動茶渣/聚丙烯復合材料的制備方法，工藝簡單，易植性強，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術特征：

1.一種高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，包括茶渣50％～70％、聚丙烯25％～45％、含氟流動改性劑1％～3％、抗氧劑1％～2％、光穩(wěn)定劑1～2％、防霉劑0.5～1％。

2.根據(jù)權利要求1所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，其特征在于，所述茶渣的粒徑為300-500目。

3.根據(jù)權利要求1所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，其特征在于，所述含氟流動改性劑為聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)中的至少一種。

4.根據(jù)權利要求3所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，其特征在于，所述含氟流動改性劑為聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-苯乙烯)。

5.根據(jù)權利要求4所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，其特征在于，所述聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-苯乙烯)通過如下方法制備：

6.根據(jù)權利要求1所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑264、抗氧劑bht、抗氧劑tnp中的至少一種。

7.根據(jù)權利要求1所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定劑am-101、光穩(wěn)定劑gw-540、光穩(wěn)定劑944、光穩(wěn)定劑744、紫外線吸收劑uv-326、紫外線吸收劑uv-531中的至少一種。

8.根據(jù)權利要求1所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，其特征在于，所述防霉劑為木塑防霉劑lf-053、木塑防霉劑jl-1069、木塑防霉劑irgaguard f3000中的至少一種。

9.一種權利要求1-8中任一項所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

10.根據(jù)權利要求9所述的高流動性茶渣/聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中雙螺桿擠出機的溫度為：一區(qū)為160～170℃，二區(qū)為170～190℃，三區(qū)為180～200℃，四區(qū)為180～200℃，五區(qū)為180～200℃，六區(qū)為170～190℃，主機轉(zhuǎn)速為150～250r/min，喂料轉(zhuǎn)速為8～15r/min。

技術總結
本發(fā)明公開了一種高流動性茶渣/聚丙烯復合材料，以質(zhì)量百分比計，包括茶渣50％～70％、聚丙烯25％～45％、含氟流動改性劑1％～3％、抗氧劑1％～2％、光穩(wěn)定劑1～2％、防霉劑0.5～1％。本發(fā)明還公開了該高流動茶渣/聚丙烯復合材料的制備方法。本發(fā)明所提供的高流動茶渣/聚丙烯復合材料，通過采用具有低表面能的含氟流動改性劑的選擇性界面分布性質(zhì)，使得特定比例的茶渣/聚丙烯復合材料在熔融擠出加工過程中，結合復合材料中的其它組分，所得的茶渣/聚丙烯復合材料在保持良好力學強度和韌性的條件下，熔融指數(shù)提高了3倍以上，兼顧了茶渣/聚丙烯復合材料的良好綜合性能和加工性，符合可持續(xù)發(fā)展政策，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

技術研發(fā)人員：黃臻洵,殷昌華,陳植耿
受保護的技術使用者：韓山師范學院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/1/13

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