CN111087775A - 一种可生物降解复合材料、制备方法及可生物降解集装箱底板 - Google Patents
一种可生物降解复合材料、制备方法及可生物降解集装箱底板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可生物降解复合材料,包括可降解树脂PLA、可降解韧性树脂、填料、增塑剂和助剂,以及不低于总重量的5wt%的造纸废弃物,可降解韧性树脂选自聚对PBAT、PPC、PCL中的至少一种,造纸废弃物选自腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的至少一种。本发明公开了一种可生物降解集装箱底板,其制备方法包括如下步骤:将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂、造纸废弃物、填料、增塑剂、助剂,按比例置于高速混合机中混合均匀,将初混物料加入平行双螺杆挤出机料斗,加热、剪切塑化造粒,再经锥形双螺杆挤出机料斗,通过挤压成型制得。本发明改善了PLA脆性大的问题,且提高了材料的无缺口冲击强度。
Description
技术领域
本发明涉及可降解复合材料技术领域,具体涉及一种可生物降解集装箱底板及其制备方法。
背景技术
集装箱主要靠地板承受重量,因此,集装箱底板对力学性能、表观质量、耐冲击性能及耐老化性能都有较高要求。而现有的竹木复合板并不能满足集装箱底板的要求,竹木复合板的承重主要集中于竹板和木板胶合完成,另外,在使用过程中,由于货物摩擦,竹木复合板表面会出现明显的磨损。PE、PP类集装箱底板则采用传统类塑料,这类塑料大多由不可再生资源合成,这些不可再生资源证日益枯竭;其次,传统塑料都是不可降解的,使得“白色污染”问题越来越严重,因此,开发出可再生、可降解的材料显得尤为重要。
可降解材料的发展较晚、产业化进程较慢,其合成与加工成本较高,限制了其商业化应用。
发明内容
本发明旨在提供一种可生物降解集装箱底板及其制备方法,以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的:
一种可生物降解复合材料,包括可降解树脂PLA、可降解韧性树脂、填料、增塑剂和助剂,以及不低于总重量的5wt%的造纸废弃物,所述可降解韧性树脂选自PBAT(聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯)、PPC(聚碳酸亚丙酯)、PCL(聚己内酯)中的至少一种,所述造纸废弃物选自腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的至少一种。
进一步的,所述可生物降解复合材料中各组分的重量份数如下:
进一步的,所述可降解韧性树脂优选PBAT。
进一步的,所述造纸废弃物优选含硅白泥。
优选的,所述填料选自玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、阳离子改性淀粉和阴离子改性淀粉中的至少一种,更优选玉米淀粉。
优选的,所述增塑剂选自丙三醇、环氧大豆油、和乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)中的至少一种,更优选丙三醇。
所述助剂包括但不限于润滑剂和抗氧剂。优选的,所述润滑剂选自硬脂酸、EBS(乙撑双硬脂酰胺)、聚乙烯蜡中的至少一种,更优选EBS;所述抗氧剂选自抗氧剂168(三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)、抗氧剂1010(四[β(3,5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂618和抗氧剂626(双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯)中的至少一种,更优选抗氧剂1010。
当所述助剂为润滑剂和抗氧剂时,其用量分别为:润滑剂0.5-10重量份、抗氧剂0.5-5重量份。
本发明还提供上述可生物降解复合材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂、造纸废弃物、填料、增塑剂、助剂,按照比例置于高速混合机中混合均匀,得到初混物料;
步骤二,将初混物料加入平行双螺杆挤出机料斗,加热、剪切塑化造粒,制得所述可生物降解复合材料。
优选的,步骤一中混合时间为5-90min;混料转速为50-500rpm。
优选的,步骤二中挤出条件为一区到六区温度130-210℃,机头温度140-210℃,转速为100-300rpm。
本发明还提供一种可生物降解集装箱底板,是由上述可生物降解复合材料经锥形双螺杆挤出机料斗,通过挤压成型。
优选的,挤出条件为主机温度120-200℃,螺杆温度110-190℃,主机转速50-300rpm,喂料转速20-200rpm。
本发明选用弯曲性能好的PLA做主体材料,可降解韧性树脂的加入改善了PLA脆性大的问题,增塑剂的加入改少了PLA树脂与填料间相容性。另外,填料、造纸废弃物的添加不仅降低了材料成本,并且造纸废弃物的添加出乎意料地提高了降解材料的无缺口冲击强度,使得可生物降解材料得到更广泛应用及推广。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述,但并不限制本发明。各原料如无具体说明,均为常规市售产品。
实施例1
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA50份,可降解韧性树脂(PPC)20份,造纸废弃物(浆渣)10份,填料(玉米淀粉)20份,增塑剂(丙三醇)5份,润滑剂(PE蜡)2份,抗氧剂1681份。
本发明可生物降解集装箱底板及其制备方法,包括如下步骤:
(1)将造纸废弃物(浆渣)干燥、粉碎、过筛,得到50-2000目的造纸废弃物粉末;
(2)将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂(PPC)、造纸废弃物(浆渣)、填料(玉米淀粉)、增塑剂(丙三醇)、润滑剂(PE蜡)、抗氧剂168,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为170℃,175℃,180℃,180℃,180℃,180℃,机头温度180℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(4)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,通过挤出制得可生物降解集装箱底板。
实施例2
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA50份,可降解韧性树脂(PPC)20份,造纸废弃物(浆渣)10份,填料(木薯淀粉)20份,增塑剂(乙酰柠檬酸三丁酯)5份,润滑剂(PE蜡)2份,抗氧剂1681份。
本发明可生物降解集装箱底板的制备方法,包括如下步骤:
(1)将造纸废弃物(浆渣)干燥、粉碎、过筛,得到50-2000目的造纸废弃物粉末;
(2)将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂(PPC)、造纸废弃物(浆渣)、填料(木薯淀粉)、增塑剂(乙酰柠檬酸三丁酯)、润滑剂(PE蜡)、抗氧剂168,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为170℃,175℃,180℃,180℃,180℃,180℃,机头温度180℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(4)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,通过挤出制得可生物降解集装箱底板。
实施例3
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA50份,可降解韧性树脂(PPC)20份,造纸废弃物(含硅白泥)20份,填料(木薯淀粉)10份,增塑剂(丙三醇)5份,润滑剂(EBS)2份,抗氧剂10101份。
本发明可生物降解集装箱底板的制备方法,包括如下步骤:
(1)将造纸废弃物(含硅白泥)干燥、粉碎、过筛,得到50-2000目的造纸废弃物粉末;
(2)将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂(PPC)、造纸废弃物(含硅白泥)、填料(木薯淀粉)、增塑剂(丙三醇)、润滑剂(EBS)、抗氧剂1010,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为165℃,170℃,175℃,175℃,机头温度175℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(4)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,通过挤出制得可生物降解集装箱底板。
实施例4
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA50份,可降解韧性树脂(PBAT)20份,造纸废弃物(含硅白泥)20份,填料(玉米淀粉)10份,增塑剂(丙三醇)1份,润滑剂(EBS)2份,抗氧剂10101份。
本发明可生物降解集装箱底板的制备方法,包括如下步骤:
(1)将造纸废弃物(含硅白泥)干燥、粉碎、过筛,得到200目的造纸废弃物粉末;
(2)将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂(PBAT)、造纸废弃物(含硅白泥)、填料(玉米淀粉)、增塑剂(丙三醇)、润滑剂(EBS)、抗氧剂1010,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为165℃,170℃,175℃,175℃,175℃,175℃,机头温度175℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(4)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,通过挤出制得可生物降解集装箱底板。
实施例5
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA50份,可降解韧性树脂(PBAT)10份,造纸废弃物(制浆废液提取物)20份,填料(马铃薯淀粉)20份,增塑剂(环氧大豆油)10份,润滑剂(EBS)2份,抗氧剂1680.5份,抗氧剂10100.5份。
本发明可生物降解集装箱底板的制备方法,包括如下步骤:
(1)将造纸废弃物(制浆废液提取物)干燥、粉碎、过筛,得到50-2000目的造纸废弃物粉末;
(2)将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂(PBAT)、造纸废弃物(制浆废液提取物)、填料(马铃薯淀粉)、增塑剂(环氧大豆油)、润滑剂(EBS)、抗氧剂168、抗氧剂1010,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为165℃,170℃,175℃,175℃,175℃,175℃,机头温度175℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(4)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,通过挤出制得可生物降解集装箱底板。
实施例6
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA50份,可降解韧性树脂(PBAT)10份,可降解韧性树脂(PPC)10份,造纸废弃物(制浆废液提取物)20份,填料(马铃薯淀粉)10份,增塑剂(丙三醇)5份,润滑剂(PE蜡)2份,抗氧剂1680.5份,抗氧剂10100.5份。
本发明可生物降解集装箱底板及其制备方法,包括如下步骤:
(1)将造纸废弃物(制浆废液提取物)干燥、粉碎、过筛,得到50-2000目的造纸废弃物粉末;
(2)将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂(PBAT)、可降解韧性树脂(PPC)、造纸废弃物(制浆废液提取物)、填料(马铃薯淀粉)、增塑剂(丙三醇)、润滑剂(PE蜡)、抗氧剂168、抗氧剂1010,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为165℃,170℃,175℃,175℃,175℃,175℃,机头温度175℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(4)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,通过挤出制得可生物降解集装箱底板。
对比例1
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA70份,填料(玉米淀粉)30份,增塑剂(丙三醇)5份,润滑剂(EBS)2份,抗氧剂1681份。
本发明可生物降解集装箱底板的制备方法,包括如下步骤:
(1)将可降解树脂PLA、填料(玉米淀粉)、增塑剂(丙三醇)、润滑剂(EBS)、抗氧剂168,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(2)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为170℃,175℃,180℃,180℃,180℃,180℃,机头温度180℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(3)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,经挤出制得可生物降解集装箱底板。
对比例2
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA70份,填料(木薯淀粉)30份,增塑剂(环氧大豆油)10份,润滑剂(PE蜡)2份,抗氧剂168。
本发明可生物降解集装箱底板的制备方法,包括如下步骤:
(1)将可降解树脂PLA、填料(木薯淀粉)、增塑剂(环氧大豆油)、润滑剂(PE蜡)、抗氧剂168,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(2)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为170℃,175℃,180℃,180℃,180℃,180℃,机头温度180℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(3)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,经挤出制得可生物降解集装箱底板。
对比例3
一种可生物降解集装箱底板,其重量份组分为:可降解树脂PLA50份,可降解韧性树脂(PBAT)20份,填料(玉米淀粉)30份,增塑剂(丙三醇)1份,润滑剂(EBS)2份,抗氧剂10101份。
本发明可生物降解集装箱底板的制备方法,包括如下步骤:
(1)将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂(PBAT)、填料(玉米淀粉)、增塑剂(丙三醇)、润滑剂(EBS)、抗氧剂1010,置于高速混合机中,于室温、转速100rpm下,混合30min,得到初混物料。
(2)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒,一区到六区温度为165℃,170℃,175℃,175℃,175℃,175℃,机头温度175℃,螺杆转速200rpm,制得可降解颗粒。
(3)将上述可降解颗粒加入锥形双螺杆挤出机料斗,主机一区到四区温度为145℃,150℃,155℃,165℃;螺杆一区到四区温度为140℃,145℃,150℃,160℃,主机转速200rpm,喂料转速80rpm,经挤出制得可生物降解集装箱底板。
试验例
依据GB/T9341-2008/ISO178:2001《塑料弯曲性能的测定》以及GB/T1043.1-2008/ISO179-1:2000《塑料简支梁冲击性能的测定》对上述实施例1-6和对比例1-3进行性能检测。检测结果如表1所示:
表1可生物降解集装箱底板性能检测
从上述检测结果可以看出:本发明可生物降解复合材料中加入可降解韧性树脂和造纸废弃物,制成的可生物降解集装箱底板与对比例相比,具有弯曲强度高、无缺口冲击强度大的优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种可生物降解复合材料,其特征在于,包括可降解树脂PLA、可降解韧性树脂、填料、增塑剂和助剂,以及不低于总重量的5wt%的造纸废弃物,所述可降解韧性树脂选自聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯中的至少一种,所述造纸废弃物选自腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的至少一种。
3.如权利要求1所述的可生物降解复合材料,其特征在于,所述填料选自玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、阳离子改性淀粉和阴离子改性淀粉中的至少一种;所述增塑剂选自丙三醇、环氧大豆油、和乙酰柠檬酸三丁酯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的可生物降解复合材料,其特征在于,所述助剂包括润滑剂和抗氧剂,用量分别为:润滑剂0.5-10重量份、抗氧剂0.5-5重量份。
5.如权利要求1所述的可生物降解复合材料,其特征在于,所述润滑剂选自硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的至少一种;所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂618和抗氧剂626中的至少一种。
6.一种可生物降解复合材料,其特征在于,由如下重量份的组分组成:可降解树脂PLA50份、聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯20份、含硅白泥20份、玉米淀粉10份、丙三醇1份、乙撑双硬脂酰胺2份和抗氧剂1010 1份。
7.制备如权利要求1-6所述可生物降解复合材料的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,将可降解树脂PLA、可降解韧性树脂、造纸废弃物、填料、增塑剂、助剂,按照比例置于高速混合机中混合均匀,得到初混物料;
步骤二,将初混物料加入平行双螺杆挤出机料斗,加热、剪切塑化造粒,制得所述可生物降解复合材料。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤一中混合时间为5-90min;混料转速为50-500rpm,步骤二中挤出条件为一区到六区温度130-210℃,机头温度140-210℃,转速为100-300rpm。
9.一种可生物降解集装箱底板,是由权利要求7或8制备的所述可生物降解复合材料经锥形双螺杆挤出机料斗,通过挤压成型。
10.如权利要求9所述的可生物降解集装箱底板,其特征在于,所述锥形双螺杆挤出机的挤出条件为主机温度120-200℃,螺杆温度110-190℃,主机转速50-300rpm,喂料转速20-200rpm。
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