CN108587129A - 一种可降解环保材料及其制备方法 - Google Patents

一种可降解环保材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可降解环保材料及其制备方法，由以下成分制备而成：聚乳酸、聚酰胺纤维、乙烯‑丙烯酸乙酯共聚物、聚乙烯蜡、马来酸酐、改性淀粉、填料、热稳定剂、抑烟剂、交联剂、分散剂、润滑增塑剂和水。本发明制备的环保材料易降解、热变形温度高，应用领域广，并且其机械强度高，加工性能优异，聚乳酸用量少，使得制备成本大大的降低。

Description

一种可降解环保材料及其制备方法
技术领域
本发明属于环保材料技术领域，具体涉及一种可降解环保材料及其制备方法。
背景技术
目前，随着石油资源的日趋紧张，环境污染又成为人类生存最主要的几大问题之一，可降解非石油基高分子材料越来越得到人们的重视。聚乳酸作为一种来源于可再生植物资源的人工合成高分子材料，拥有可完全生物降解性，良好的加工成型能力及优良的力学性能，作为可降解塑料，已经受到广泛的关注与重视。
中国发明专利ZL200610010449.1中公开了一种复合无机材料补强耐高温生物降解母粒的制备方法，其采用的生物降解树脂含量较大，按重量百分比计达30％～60％，导致成本较高，并且工艺加工上较困难，经济效益低；中国发明专利ZL200410061416.0中公开了一种淀粉类可生物降解塑料母料及其制备方法，其胶粘树脂重量份达30～300份，含量较高，成本加大，而且采用了胶粘树脂接枝反应引发剂过氧化二异丙苯和过氧化氢异丙苯，使材料回收利用困难；中国发明专利ZL03135999.X中公开了一种生物可降解聚合物，其以天然淀粉和聚乳酸为原料，适用于农用塑料膜和食品包装材料，但由于大部分生物降解树脂的玻璃化温度很低(50～70℃)，使得制成品的应用领域受到限制。
综上所述，因此需要一种更好的可降解环保材料来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降解环保材料及其制备方法，本发明制备的环保材料易降解、热变形温度高，应用领域广，并且其机械强度高，加工性能优异，聚乳酸用量少，使得制备成本大大的降低。
本发明提供了如下的技术方案：
一种可降解环保材料，包括以下重量份的原料：聚乳酸13-18份、聚酰胺纤维22-28份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物14-19份、聚乙烯蜡17-22份、马来酸酐14-17份、改性淀粉18-23份、填料12-22份、热稳定剂5-9份、抑烟剂3-7份、交联剂4-9份、分散剂8-13份、润滑增塑剂6-12份和水16-22份。
优选的，所述环保材料包括以下重量份的原料：聚乳酸13-15份、聚酰胺纤维22-26份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物14-17份、聚乙烯蜡17-20份、马来酸酐14-16份、改性淀粉18-21份、填料15-20份、热稳定剂5-8份、抑烟剂5-7份、交联剂6-9份、分散剂10-13份、润滑增塑剂9-12份和水16-20份。
优选的，所述环保材料包括以下重量份的原料：聚乳酸15份、聚酰胺纤维22份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物17份、聚乙烯蜡20份、马来酸酐16份、改性淀粉18份、填料18份、热稳定剂8份、抑烟剂5份、交联剂9份、分散剂10份、润滑增塑剂12份和水18份。
一种可降解环保材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将聚乳酸、聚乙烯蜡、填料和交联剂混合，导入反应釜中，在55-65℃下加热反应1-2h，再加入聚酰胺纤维，在120-160r/min的转速下搅拌20-30min，得到混合物一；
b、将改性淀粉、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、分散剂和润滑增塑剂混合，在70-75℃下加热进行糊化处理30-45min，再降温至40-50℃，搅拌制成粘稠状浆料；
c、将混合物一与浆料一同导入混料机中，再加入马来酸酐、热稳定剂和水，在70-80℃下高速剪切30-40min，得到混合物二；
d、将混合物二导入双螺杆机中熔融挤出，导入模具中，置于干燥箱中脱水干燥，再进行加压成型，冷却后，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的填料的制备方法为：将植物短纤维、碳酸钙、滑石粉、炭黑混合，置于80-100℃烘干箱中烘烤1-2h，然后送入高速混料机，边搅拌边加入表面处理剂，搅拌均匀，即可得到填料。
优选的，所述步骤b的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉在40-45℃下烘干，再投入高速混合机中搅拌10-15min，加入改性剂、助降解剂，再将温度升至70-90℃，高速搅拌20-30min，冷却后，即得改性淀粉。
优选的，所述步骤b的润滑增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、聚乙二醇和甘油的混合。
优选的，所述步骤c的热稳定剂为硬脂酸钠和硬脂酸钙的混合。
本发明的有益效果是：
本发明制备的环保材料易降解、热变形温度高，应用领域广，并且其机械强度高，加工性能优异，聚乳酸用量少，使得制备成本大大的降低。
本发明中的填料成分含有植物纤维、碳酸钙、滑石粉和炭黑，可以有效增强环保材料的强度，并且填料的成分也是易降解且无污染的；填料配合改性淀粉的使用，可以大大的减少聚乳酸的添加，从而降低生产成本，并且可以提高制备的环保材料的韧性，改性淀粉可以提高其拉伸强度和断裂伸长率，使得其加工性能更为优异，可塑性更强。
具体实施方式
实施例1
一种可降解环保材料，包括以下重量份的原料：聚乳酸13份、聚酰胺纤维22份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物14份、聚乙烯蜡22份、马来酸酐17份、改性淀粉18份、填料22份、热稳定剂5份、抑烟剂7份、交联剂4份、分散剂13份、润滑增塑剂6份和水22份。
一种可降解环保材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将聚乳酸、聚乙烯蜡、填料和交联剂混合，导入反应釜中，在55℃下加热反应2h，再加入聚酰胺纤维，在120r/min的转速下搅拌20min，得到混合物一；
b、将改性淀粉、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、分散剂和润滑增塑剂混合，在75℃下加热进行糊化处理30min，再降温至50℃，搅拌制成粘稠状浆料；
c、将混合物一与浆料一同导入混料机中，再加入马来酸酐、热稳定剂和水，在70℃下高速剪切40min，得到混合物二；
d、将混合物二导入双螺杆机中熔融挤出，导入模具中，置于干燥箱中脱水干燥，再进行加压成型，冷却后，即可得到成品。
步骤a的填料的制备方法为：将植物短纤维、碳酸钙、滑石粉、炭黑混合，置于80℃烘干箱中烘烤1h，然后送入高速混料机，边搅拌边加入表面处理剂，搅拌均匀，即可得到填料。
步骤b的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉在4℃下烘干，再投入高速混合机中搅拌15min，加入改性剂、助降解剂，再将温度升至70℃，高速搅拌30min，冷却后，即得改性淀粉。
步骤b的润滑增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、聚乙二醇和甘油的混合。
步骤c的热稳定剂为硬脂酸钠和硬脂酸钙的混合。
实施例2
一种可降解环保材料，包括以下重量份的原料： 聚乳酸15份、聚酰胺纤维22份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物14份、聚乙烯蜡20份、马来酸酐14份、改性淀粉18份、填料15份、热稳定剂8份、抑烟剂5份、交联剂6份、分散剂13份、润滑增塑剂12份和水16份。
一种可降解环保材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将聚乳酸、聚乙烯蜡、填料和交联剂混合，导入反应釜中，在55℃下加热反应1h，再加入聚酰胺纤维，在120r/min的转速下搅拌20min，得到混合物一；
b、将改性淀粉、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、分散剂和润滑增塑剂混合，在70℃下加热进行糊化处理35min，再降温至40℃，搅拌制成粘稠状浆料；
c、将混合物一与浆料一同导入混料机中，再加入马来酸酐、热稳定剂和水，在70-80℃下高速剪切30min，得到混合物二；
d、将混合物二导入双螺杆机中熔融挤出，导入模具中，置于干燥箱中脱水干燥，再进行加压成型，冷却后，即可得到成品。
步骤a的填料的制备方法为：将植物短纤维、碳酸钙、滑石粉、炭黑混合，置于80℃烘干箱中烘烤1h，然后送入高速混料机，边搅拌边加入表面处理剂，搅拌均匀，即可得到填料。
步骤b的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉在40℃下烘干，再投入高速混合机中搅拌10min，加入改性剂、助降解剂，再将温度升至70℃，高速搅拌20min，冷却后，即得改性淀粉。
步骤b的润滑增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、聚乙二醇和甘油的混合。
步骤c的热稳定剂为硬脂酸钠和硬脂酸钙的混合。
实施例3
一种可降解环保材料，包括以下重量份的原料：聚乳酸15份、聚酰胺纤维22份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物17份、聚乙烯蜡20份、马来酸酐16份、改性淀粉18份、填料18份、热稳定剂8份、抑烟剂5份、交联剂9份、分散剂10份、润滑增塑剂12份和水18份。
一种可降解环保材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将聚乳酸、聚乙烯蜡、填料和交联剂混合，导入反应釜中，在65℃下加热反应2h，再加入聚酰胺纤维，在160r/min的转速下搅拌30min，得到混合物一；
b、将改性淀粉、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、分散剂和润滑增塑剂混合，在75℃下加热进行糊化处理45min，再降温至50℃，搅拌制成粘稠状浆料；
c、将混合物一与浆料一同导入混料机中，再加入马来酸酐、热稳定剂和水，在70℃下高速剪切40min，得到混合物二；
d、将混合物二导入双螺杆机中熔融挤出，导入模具中，置于干燥箱中脱水干燥，再进行加压成型，冷却后，即可得到成品。
步骤a的填料的制备方法为：将植物短纤维、碳酸钙、滑石粉、炭黑混合，置于100℃烘干箱中烘烤1h，然后送入高速混料机，边搅拌边加入表面处理剂，搅拌均匀，即可得到填料。
步骤b的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉在45℃下烘干，再投入高速混合机中搅拌15min，加入改性剂、助降解剂，再将温度升至90℃，高速搅拌30min，冷却后，即得改性淀粉。
步骤b的润滑增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、聚乙二醇和甘油的混合。
步骤c的热稳定剂为硬脂酸钠和硬脂酸钙的混合。
检测以上实施例制备的成品，得到以下实验数据：
表一：
项目 实施例1 实施例2 实施例3
降解性能（ISO14855） 50天≧60% 45天≧60% 48天≧60%
拉伸强度（MPa） 58 62 63
热变形温度（℃） 106 106 105
断裂伸长率（%） 680 630 650
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可降解环保材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚乳酸13-18份、聚酰胺纤维22-28份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物14-19份、聚乙烯蜡17-22份、马来酸酐14-17份、改性淀粉18-23份、填料12-22份、热稳定剂5-9份、抑烟剂3-7份、交联剂4-9份、分散剂8-13份、润滑增塑剂6-12份和水16-22份。
2.根据权利要求1所述的一种可降解环保材料，其特征在于，所述环保材料包括以下重量份的原料：聚乳酸13-15份、聚酰胺纤维22-26份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物14-17份、聚乙烯蜡17-20份、马来酸酐14-16份、改性淀粉18-21份、填料15-20份、热稳定剂5-8份、抑烟剂5-7份、交联剂6-9份、分散剂10-13份、润滑增塑剂9-12份和水16-20份。
3.根据权利要求1所述的一种可降解环保材料，其特征在于，所述环保材料包括以下重量份的原料：聚乳酸15份、聚酰胺纤维22份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物17份、聚乙烯蜡20份、马来酸酐16份、改性淀粉18份、填料18份、热稳定剂8份、抑烟剂5份、交联剂9份、分散剂10份、润滑增塑剂12份和水18份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种可降解环保材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将聚乳酸、聚乙烯蜡、填料和交联剂混合，导入反应釜中，在55-65℃下加热反应1-2h，再加入聚酰胺纤维，在120-160r/min的转速下搅拌20-30min，得到混合物一；
b、将改性淀粉、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、分散剂和润滑增塑剂混合，在70-75℃下加热进行糊化处理30-45min，再降温至40-50℃，搅拌制成粘稠状浆料；
c、将混合物一与浆料一同导入混料机中，再加入马来酸酐、热稳定剂和水，在70-80℃下高速剪切30-40min，得到混合物二；
d、将混合物二导入双螺杆机中熔融挤出，导入模具中，置于干燥箱中脱水干燥，再进行加压成型，冷却后，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种可降解环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的填料的制备方法为：将植物短纤维、碳酸钙、滑石粉、炭黑混合，置于80-100℃烘干箱中烘烤1-2h，然后送入高速混料机，边搅拌边加入表面处理剂，搅拌均匀，即可得到填料。
6.根据权利要求4所述的一种可降解环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉在40-45℃下烘干，再投入高速混合机中搅拌10-15min，加入改性剂、助降解剂，再将温度升至70-90℃，高速搅拌20-30min，冷却后，即得改性淀粉。
7.根据权利要求4所述的一种可降解环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的润滑增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、聚乙二醇和甘油的混合。
8.根据权利要求4所述的一种可降解环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的热稳定剂为硬脂酸钠和硬脂酸钙的混合。
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