专利名称：含改质天然纤维的生质高分子材料及其制造方法
含改质天然纤维的生质高分子材料及其制造方法技术领域
本发明攸关于一种有机材料，且特别是关于一种生质高分子材料及其制造方法。
背景技术：
由于石化原料日渐竭尽、空气污染日趋严重且全球气候诡谲多变，人们已意识到开发替代原料的需要。这些替代原料中，生质材料由于具备低二氧化碳净排放量、低污染、高分解及高生物兼容等优点，因此广受人们青睐。凡举目前日常生活中经常使用的塑料制品，像是雨衣、鞋材、塑料袋、餐具，即为利用生质材料来取代此制品中的部分的石化原料。虽然生质材料解决了上述问题，但是例如美国发明专利证书号第8，080，596号及第8，080，589号中揭示的内容，均使用淀粉作为生质材料。然而，淀粉为可食用的，且是人类及牲畜主要的营养源。近年全球天灾、人祸不断，已造成部分区域粮食危机相当严重，倘若过度地使用淀粉为生质材料，恐怕会造成粮食危机更加严重。
职是之故，开发一种含非粮料源的高分子材料，此高分子材料除了会避免粮食危机更为严重外，尚保有业界所需的性质，乃为从事高分子材料的相关人士或业者，极欲解决的问题。 发明内容
本发明的一目的在于提出一种新颖的高分子材料，其不仅具备业界所要求的性质夕卜，也可遏止粮食危机更为严重。
根据前述及/或其它目的，本发明提供一种生质高分子材料，其包括:一塑料原料及一改质纤维。改质纤维是藉由一含下述步骤的方法制得的:研磨一非食用植物纤维，以得到一纤维颗粒；混合纤维颗粒及一溶剂，以制备成一纤维浆液；纯化纤维浆液中的纤维颗粒，以形成一纯化纤维；酯化纯化纤维，以形成一酯化纤维；以及干燥酯化纤维，以得到改质纤维。
根据本发明，改质纤维是从非食用植物纤维转变形成的，并与塑料原料组合。如此一来，非食用植物纤维取代了以往可食用的淀粉，使得粮食危机获致暂缓。另一方面，非食用植物纤维经过一系列步骤转变形成改质纤维，提供了改质纤维较高的接触面积来与塑料原料结合，并提升改质纤维与塑料原料之间的兼容性。再一方面，经标准的检测方法测试后，本发明提出的生质高分子材料虽然在成分上不同于以往，但其仍符合业界所需的性质。因此不影响本发明提出的生质高分子材料的应用范畴，特别是应用于鞋材，像是鞋中底、鞋大底或鞋垫均为适用者。
本发明的另一目的在于提出一种生质高分子材料的制造方法，其包括以下步骤:研磨一非食用植物纤维，以得到一纤维颗粒；混合纤维颗粒及一溶剂，以制备成一纤维浆液；纯化纤维浆液中的纤维颗粒，以形成一纯化纤维；酯化纯化纤维，以形成一酯化纤维；干燥酯化纤维，以得到一改质纤维；以及混炼改质纤维及一塑料原料，以形成生质高分子材料。
根据本发明，先将非食用植物纤维经一系列步骤转变成改质纤维后，再将改质纤维与塑料原料混炼。由于非食用植物纤维乃不同于以往使用的淀粉，系为不可食用的，如此得以缓和粮食危机。另一方面，非食用植物纤维经过一系列步骤转变成改质纤维，提供了改质纤维较高的接触面积来与塑料原料结合，并增加改质纤维与塑料原料之间的兼容性。再一方面，经标准的检测方法测试后，本发明提出的制造方法得到的生质高分子材料及其后续产品仍符合业界所要求的性质，因此生质高分子材料及其后续产品的应用范畴不受影响，尤其是应用于鞋材，像是鞋中底、鞋大底或鞋垫均于适用的范畴内。
图1系为一流程图，说明着本发明一较佳实施例的生质高分子材料的制造方法。
具体实施例方式为让本发明上述及/或其它目的、功效或特征能更明显易懂，下文特举较佳实施例，做详细说明。请参照图1，系说明着本发明一较佳实施例的生质高分子材料的制造方法，其详细步骤如下所述。首先，提供一非食用植物纤维。本文中所使用的术语「非食用植物纤维」乙词，意指不可供作为人类或牲畜食用的植物纤维，其例子可以为但不限于稻壳、稻杆、蔗渣、米糠、麸皮、麦杆、玉米杆或其任一组合。接着，研磨非食用植物纤维，以得到一纤维颗粒。研磨时，是利用任何市面上取得的研磨装置研磨非食用植物纤维，以得到纤维颗粒，而得到的纤维颗粒可依生质高分子材料后续的用途呈现不同的粒径尺寸。接着，混合纤维颗粒及一溶 剂，以制备成一纤维浆液。溶剂的例子可以为但不限于水。混合时，可视需要地另加入一添加剂至纤维浆液。添加剂的例子可以为但不限于乳酸(lactic acid)、朽1 檬酸(citric acid)、酒石酸(tartaric acid)、氢氧化钠、娃酸钠、乙二胺四乙酸(ethylene d1-amine tetra-acetic acid, EDTA)、硫代硫酸钠、硫酸镁、界面活性剂或其任一组合。之后，纯化纤维浆液中的纤维颗粒，以形成一纯化纤维。纯化时，是加入一纯化助剂至纤维浆液，以形成纯化纤维。此外，纯化时，更可视需要地将含纯化助剂及纤维浆液的混合浆液置于温度约70-100°C下约3-5小时，以形成纯化纤维。本文中所使用的术语「纯化助剂」乙词，意指可以协助纯化纤维颗粒的物质，其例子可以为但不限于过氧化氢。之后，酯化纯化纤维，以形成一酯化纤维。酯化时，是加入一酯化助剂至纯化纤维，以形成酯化纤维。此外，酯化时，更可视需要地将含有酯化助剂及纯化纤维的混合液置于PH值8.0-8.5及温度40-50°C的条件下，以形成纯化纤维。本文中所使用的术语「酯化助剂」乙词，意指可以协助酯化纯化纤维进行的物质，其例子可以为但不限于无机酸或酸酐。较佳地，无机酸为乙酸、丙酸或其任一组合。较佳地，酸酐为乙酸酐、丙酸酐或其任一组合。于一更佳实施例中，得到的酯化纤维的酯化度为0.1-0.5。需要注意的是，为调整并维持酯化时需要的条件中的pH值于要求的范围内，酯化时，可加入一碱类至混合液中。碱类的例子可以为但不限于为氢氧化钠。
然后，干燥酯化纤维，以得到一改质纤维。干燥时，是将酯化纤维置于任何市面上购得的喷雾造粒装置，并利用喷雾造粒的方式干燥酯化纤维，以得到改质纤维。于一更佳实施例中，得到的改质纤维的粒径约为10-50 μ m，且其含水率约为2-8%。干燥时采用喷雾造粒的方式的用意在于:使得改质纤维的粒径及含水率较为一致，如此有利于后续步骤与其它物质混合。
然后，混炼改质纤维及一塑料原料，以形成生质高分子材料。混炼时，是于温度100-130°C的条件下，混炼改质纤维及塑料原料约6-15分钟，以形成生质高分子材料。塑料原料可依生质高分子材料后续的用途选择不同的材料来源，其例子可以为但不限于乙烯醋酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA)。
为多样化生质高分子材料后续的用途，混炼时，更可添加一附加剂至改质纤维及塑料原料，以形成生质高分子 材料。于一更佳实施例中，塑料原料的含量为40-80重量份，改质纤维的含量为20-60重量份，附加剂的含量为14-40重量份。
而附加剂包含一含量为10-30重量份的填充剂、一含量为2-5重量份的发泡剂、一含量为0.8-1.0重量份的架桥剂、一含量为0.8-1.2重量份的加工助剂及一含量为1-5重量份的发泡助剂。填充剂的例子可以为但不限于碳酸钙、滑石粉、碳酸镁、高岭土或其任一组合。架桥剂的例子可以为但不限于过氧化物。于一更佳实施例中，架桥剂为过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide,DCP)。加工助剂的例子可以为但不限于硬脂酸。发泡助剂的例子可以为但不限于氧化锌粉。
最后，使生质高分子材料成形，以适应于生质高分子材料后续的用途。举例来说，于双滚轮设备中使生质高分子材料出片成形，以形成一高分子片材。之后，取多个高分子片材堆积为一预定重量，并置于一油压台模具内(温度设定为165-175°C、压力设定为160-200kg/cm2) 20-40分钟进行架桥及发泡作用，以成形为一发泡板材。发泡板材经裁切后，则可作为鞋中底或鞋垫。再举例来说，也可于造粒设备中使生质高分子材料造粒成形，以形成一高分子粒材。之后，将高分子粒材置于一射出发泡成形装置(温度设定为165-180°C、压力设定为160-200 kg/cm2)中直接射出成形一发泡板材。发泡板材即可作为鞋大底或鞋中底。
兹以下列具体例以进一步例示说明本发明。
<制备例I > 取7，648克的稻壳颗粒，并与22，500克的水混合配制成一稻谷浆液。加入如表I列示的添加物组成至稻壳浆液中且均匀混合，再加热稻壳浆液至85°C。于此温度下，缓缓加入303克的50%过氧化氢水溶液至稻壳浆液中，而于加入完毕后，于此温度下静置得到的混合浆液4小时，以进行纯化反应形成纯化纤维。
表I
权利要求
1.一种生质高分子材料，系包括: 一塑料原料；以及 一改质纤维； 其中，该改质纤维系藉由一含下述步骤的方法制得的: 研磨一非食用植物纤维，以得到一纤维颗粒； 混合该纤维颗粒及一溶剂，以制备成一纤维浆液； 纯化该纤维浆液中的纤维颗粒，以形成一纯化纤维； 酯化该纯化纤维，以形成一酯化纤维；以及 干燥该酯化纤维，以得到该改质纤维。
2.如权利要求1所述的生质高分子材料，其中该塑料原料系为乙烯醋酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA)。
3.如权利要求1或2所述的生质高分子材料，更包括:一附加剂。
4.如权利要求3所述的生质高分子材料，其中该塑料原料的含量系为40-80重量份，该改质纤维的含量系为20-60重量份,而该附加剂的含量系为14-40重量份。
5.如权利要求3所述的生质高分子材料，其中该附加剂系包括:一填充剂、一发泡剂、一架桥剂、一加工助剂及一发泡助剂。
6.一种生质高分子材料的制造方法，系包括: 研磨一非食用植物纤维，以得到一纤维颗粒； 混合该纤维颗粒及一溶剂，以制备成一纤维浆液； 纯化该纤维浆液中的纤维颗粒，以形成一纯化纤维； 酯化该纯化纤维，以形成一酯化纤维； 干燥该酯化纤维，以得到一改质纤维；以及 混炼该改质纤维及一塑料原料，以形成该生质高分子材料。
7.如权利要求6所述的制造方法，更包括:使该生质高分子材料成形。
8.如权利要求6所述的制造方法，其中该非食用植物纤维系为稻壳、稻杆、蔗渣、米糠、麸皮、麦杆、玉米杆或其组合。
9.如权利要求6所述的制造方法，其中该纯化步骤系包括加入一纯化助剂至该纤维浆液。
10.如权利要求9所述的制造方法，其中该纯化助剂系为过氧化氢。
11.如权利要求6所述的制造方法，其中该酯化纤维的酯化度系为0.1-0.5。
12.如权利要求6所述的制造方法，其中该酯化步骤系包括混合一酯化助剂及该纯化纤维。
13.如权利要求12所述的制造方法，其中该酯化助剂系为无机酸或酸酐。
14.如权利要求6所述的制造方法，其中该改质纤维的粒径系为10-50μ m,且其含水率系为2-8%。
全文摘要
本发明关于一种生质高分子材料及其制造方法。此制造方法，系包括以下步骤研磨一非食用植物纤维，以得到一纤维颗粒；混合纤维颗粒及一溶剂，以制备成一纤维浆液；纯化纤维浆液中的纤维颗粒，以形成一纯化纤维；酯化纯化纤维，以形成一酯化纤维；干燥酯化纤维，以得到一改质纤维；以及混炼改质纤维及一塑料原料，以形成生质高分子材料。
文档编号C08K5/14GK103146051SQ20131004303
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者吴石乙, 朱世坚, 王明磊, 马志宏, 吕英明, 赖国铭, 何宗勋 申请人:宝成工业股份有限公司, 逢甲大学