CN107011542A - 一种可生物降解的发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可生物降解的发泡材料和制备方法,将如下以重量计算的乙烯‑醋酸乙烯共聚物EVA 10‑15Phr、再生低密度高压聚乙烯LDPE 10‑15Phr、生物降解材料50‑60Phr、发泡剂1‑3Phr、氧化锌0.5~2Phr、硬脂酸0.5~2Phr、过氧化物交联剂0.5‑1Phr、碳酸钙15‑20Phr、色料1phr;通过混料、开炼、出片、硫化发泡、冷却成型、加工的工艺流程制备成可生物降解的发泡材料,不仅在物理性能上能够满足其各种使用需求,还具有优异的弹性和柔韧性,兼具容易生物降解的特性,环保安全,无毒无味,对人体无害,降低对环境造成的污染。
Description
技术领域
本发明涉及发泡材料领域,尤其涉及一种可生物降解的发泡材料及其制备方法。
背景技术
发泡材料具有重量轻、比强度高、绝缘性能优异、缓冲能力显著以及吸附能力强的优势,已经被广泛的应用在了汽车工业、建筑工业、包装工业、农业、水处理和空气过滤等领域。但是目前绝大部分商业化发泡材料均是石油基聚合物的末端产品,如聚苯乙烯(EPS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PUR)、聚乙烯((PE)等,这些石油基聚合物泡沫材料由于能耐高温,耐酸碱,且具有低吸水性及较好的耐候性,在自然环境中性质稳定,不易降解,引起了严重的白色污染,对土地、水质以及生态景观造成了极大的影响。
传统泡沫塑料的不可生物降解性和废弃物处理困难的弊端已经给环境带来很大的威胁,同时原材料的不可再生性也限制了其应用和发展。因此研制和开发一种新型的可生物降解型发泡材料极有必要。
淀粉和木质素等生物降解材料容易受到微生物侵蚀,具有优良的生物降解性能,因此,开发生物可降解的发泡材料不仅为了更好地利用丰富的天然资源开辟了一条新的途径,也为发泡材料破坏环境找到了有效的解决方式。
发明内容
发明目的:为了解决现有技术中所存在的问题,本发明提出了一种在保证优异的弹性和柔韧性的同时,兼具优异的生物降解性,低碳环保的可生物降解的发泡材料和方法。
技术方案:为达以上目的,本发明采取以下技术方案:一种可生物降解的发泡材料,包括如下以重量计算的制备原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10-15Phr、再生低密度高压聚乙烯LDPE 15-20Phr、生物降解材料50-60Phr、发泡剂1-3Phr、氧化锌0.5~2Phr、硬脂酸0.5~2Phr、过氧化物交联剂0.5-1Phr、碳酸钙15-20Phr,色料1phr;
各种原料的用量必须严格按比例严格控制配合:
合适的乙烯-醋酸乙烯共聚物的添加比例可以提高产品的柔韧性、弹性,过量添加将会增加成本。
再生低密度高压聚乙烯LDPE的合适添加可以提高产品的耐寒性、耐热性、耐磨性和耐化学性,过量添加则会导致产品表面粗糙,手感不好,弹性降低。
发泡剂的作用在于调节产品的密度和硬度。
氧化锌为助发泡剂,用于调节发泡速度,与发泡剂的量配合进行调节,过低则发泡剂发气量太小会造成发泡剂量的浪费、发泡速度减慢、硫化发泡时间延长、能耗增加的弊端,过多则发泡太快造成闭孔率下降,产品回弹性差的问题。
硬脂酸用作助发泡和润滑剂,调节发泡速度与操作过程中防粘作用,太少发泡稍变慢,物料在操作中稍粘设备,太多则发泡稍变快,混炼时打滑升温慢,开炼过程在开炼机上易脱辊。
过氧化物交联剂,合适的添加可以调节材料交联密度;过少添加则会造成硫化发泡过程中交联密度低,从而熔体强度低以至包不住气体而形成连续孔结构或无法发泡;过多的添加则会造成硫化发泡过程中交联密度太高造成熔体强度太高而发泡倍率小或无法发泡。
碳酸钙,用作填充剂,合适的添加可以降低成本、改善发泡成核泡孔质量;过多的添加只会造成产品密度高、强度回弹变差,手感变差。
更为优选的,所述生物降解材料为热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL按照5:4:1的质量比进行共混挤出得到。
更进一步的,所述热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL的目数都高于200目。
更为优选的,所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
更为优选的,所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯中的一种。
本发明还公开了上述一种可生物降解的发泡材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)混料:按将所需原料按需备好,置于密炼机进行混料处理,其中密炼机内冷却水温为75-85℃,压缩空气压力为0.7-0.9MPa、料温为105-115℃时排出物料;
(2)开炼:将密炼机排出的物料送入开炼机进行开炼,前辊温度为80-90℃,后辊温度为70-80℃,辊距为0.3-0.7mm,补炼3-5遍;
(3)出片:将开炼后的物料送入出片机进行加工,得到料片后冷却,冷却水温≤35℃;
(4)硫化发泡:将出片后的料片送入平板硫化机进行硫化发泡处理,蒸汽压力为0.75-0.8MPa,硫化时间=模具厚度×1.1min/mm;
(5)冷却成型、加工:冷却时间≥48小时,冷却水温为75-85℃,成型后切割、冲裁、印刷,得到所需发泡材料。
更为优选的,步骤(1)中的混料工艺的加料顺序为先将乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、再生低密度高压聚乙烯LDPE、生物降解材料、碳酸钙和硬脂酸加入密炼机混炼一次,等到大料抱团后再添加发泡剂、过氧化物交联剂、氧化锌,待所有物料混匀均匀后,出料。
更为优选的,步骤(1)加料过程中温度不高于110℃,防止发泡剂分解和DCP交联。
更为优选的,所述步骤(4)中模具规格为600mm×200mm×12mm,硫化时间为16min。
有益效果:本发明提供的一种可生物降解的发泡材料和制备方法,将如下以重量计算的乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10-15Phr、再生低密度高压聚乙烯LDPE15-20Phr、生物降解材料50-60Phr、发泡剂1-3Phr、氧化锌0.5~2Phr、硬脂酸0.5~2Phr、过氧化物交联剂0.5-1Phr、碳酸钙15-20Phr,色料1phr;通过混料、开炼、出片、硫化发泡、冷却成型、加工的工艺流程制备成可生物降解的发泡材料,不仅在物理性能上能够满足其各种使用需求,还具有优异的弹性和柔韧性,兼具容易生物降解的特性,环保安全,无毒无味,对人体无害,降低对环境造成的污染。
具体实施方式
实施例1:
一种可生物降解的发泡材料,包括如下以重量计算的制备原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 15Phr、再生低密度高压聚乙烯LDPE 20Phr、生物降解材料60Phr、发泡剂1Phr、氧化锌1Phr、硬脂酸1Phr、过氧化物交联剂0.8Phr、碳酸钙15Phr、色料1phr。
其中,所述生物降解材料为热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL按照5:4:1的质量比进行共混挤出得到;且所述热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL的目数都高于200目;所述发泡剂为偶氮二甲酰胺;所述过氧化物交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
实施例2:
一种可生物降解的发泡材料,包括如下以重量计算的制备原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10Phr、再生低密度高压聚乙烯LDPE 15Phr、生物降解材料60Phr、发泡剂3Phr、氧化锌1Phr、硬脂酸1Phr、过氧化物交联剂0.7Phr、碳酸钙15Phr、色料1phr。
其中,所述生物降解材料为热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL按照5:4:1的质量比进行共混挤出得到;且所述热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL的目数都高于200目;所述发泡剂为偶氮二甲酰胺;所述过氧化物交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
实施例3:
一种可生物降解的发泡材料,包括如下以重量计算的制备原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 15Phr、再生低密度高压聚乙烯LDPE 15Phr、生物降解材料50Phr、发泡剂2Phr、氧化锌1Phr、硬脂酸1Phr、过氧化物交联剂0.7Phr、碳酸钙20Phr、色料1phr。
其中,所述生物降解材料为热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL按照5:4:1的质量比进行共混挤出得到;且所述热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL的目数都高于200目;所述发泡剂为偶氮二甲酰胺;所述过氧化物交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
采取实施例1的配比,上述一种可生物降解的发泡材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)混料:按将所需原料按需备好,置于密炼机进行混料处理,其中密炼机内冷却水温为75-85℃,压缩空气压力为0.7-0.9MPa、料温为105-115℃时排出物料;其中加料过程中温度不高于110℃,加料顺序为先将乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、再生低密度高压聚乙烯LDPE、生物降解材料、碳酸钙和硬脂酸加入密炼机混炼一次,等到大料抱团后再添加发泡剂、过氧化物交联剂、氧化锌,待所有物料混匀均匀后,出料;
(2)开炼:将密炼机排出的物料送入开炼机进行开炼,前辊温度为80-90℃,后辊温度为70-80℃,辊距为0.3-0.7mm,补炼3-5遍;
(3)出片:将开炼后的物料送入出片机进行加工,得到料片后冷却,冷却水温≤35℃;
(4)硫化发泡:将出片后的料片送入平板硫化机进行硫化发泡处理,蒸汽压力为0.75-0.8MPa,硫化时间=模具厚度×1.1min/mm;模具规格为600mm×200mm×12mm,硫化时间为16min;
(5)冷却成型、加工:冷却时间≥48小时,冷却水温为75-85℃,成型后切割、冲裁、印刷,得到所需可生物降解发泡材料。
取本发明实施例4制备的可生物降解发泡材料与市售普通发泡材料分别取一定量的材料进行两项对比试验:
(1)进行实验室模拟的6个月的生物降解试验,条件尽量接近自然条件模拟,分别于3个月、6个月后对两种材料进行质量减少比例测试。
(2)将两种材料置于露天实验区的自然条件中进行生物降解试验,分别于6个月、1年、1年半以及2年后对两种材料进行质量减少比例测试。
具体结果如表1所示:
表1与市售普通发泡材料降解情况对比(质量减少比例)
从表1数据可清晰的看出,本发明一种可生物降解发泡材料与市售普通发泡材料相比,其生物降解性极佳,2年内基本可以完全降解,环保无压力。
应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可生物降解的发泡材料,其特征在于包括如下以重量计算的制备原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10-15Phr、再生低密度高压聚乙烯LDPE 15-20Phr、生物降解材料50-60Phr、发泡剂1-3Phr、氧化锌0.5~2Phr、硬脂酸0.5~2Phr、过氧化物交联剂0.5-1Phr、碳酸钙15-20Phr,色料1phr。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的发泡材料,其特征在于:所述生物降解材料为热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL按照5:4:1的质量比进行共混挤出得到。
3.根据权利要求2所述的可生物降解的发泡材料,其特征在于:所述热塑性淀粉、聚乳酸PLA和聚已内酯PCL的目数都高于200目。
4.根据权利要求1所述的可生物降解的发泡材料,其特征在于:所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
5.根据权利要求1所述的可生物降解的发泡材料,其特征在于:所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯中的一种。
6.如权利要求1所述的可生物降解的发泡材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)混料:按将所需原料按需备好,置于密炼机进行混料处理,其中密炼机内冷却水温为75-85℃,压缩空气压力为0.7-0.9MPa、料温为105-115℃时排出物料;
(2)开炼:将密炼机排出的物料送入开炼机进行开炼,前辊温度为80-90℃,后辊温度为70-80℃,辊距为0.3-0.7mm,补炼3-5遍;
(3)出片:将开炼后的物料送入出片机进行加工,得到料片后冷却,冷却水温≤35℃;
(4)硫化发泡:将出片后的料片送入平板硫化机进行硫化发泡处理,蒸汽压力为0.75-0.8MPa,硫化时间=模具厚度×1.1min/mm;
(5)冷却成型、加工:冷却时间≥48小时,冷却水温为75-85℃,成型后切割、冲裁、印刷,得到所需发泡材料。
7.根据权利要求6所述的可生物降解的发泡材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中的混料工艺的加料顺序为先将乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、再生低密度高压聚乙烯LDPE、生物降解材料、碳酸钙和硬脂酸加入密炼机混炼一次,等到大料抱团后再添加发泡剂、过氧化物交联剂、氧化锌,待所有物料混匀均匀后,出料。
8.根据权利要求7所述的可生物降解的发泡材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)加料过程中温度不高于110℃。
9.根据权利要求7所述的可生物降解的发泡材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中模具规格为600mm×200mm×12mm,硫化时间为16min。
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