CN111825996A - 一种生物基可降解材料的配方及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

一种生物基可降解材料的配方，包含以下重量份数的原料：生物填料30‑100份，PCL 1‑10份，可降解的液体增韧剂1‑10份。一种生物基可降解材料的制备方法，包括以下步骤：将上述各原料按比例称好，放入高速搅拌机中搅拌均匀，然后倒入环磨机或平磨机中造粒，形成生物基可降解材料。本发明可使可降解树脂与填料之间的界面粘结力增大，提高可降解材料整体的热塑性加工性能，同时可降低成本。

Description

一种生物基可降解材料的配方及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及可降解复合材料技术领域，更具体的说涉及一种生物基可降解材料的配方及其制备方法与应用。
背景技术
现在各国对可降解树脂的要求在增大，但是现在市面上的可降解树脂，不是成本太高，就是性能本身满足不了使用要求，没有办法广泛推广起来。
现有一些常见的可降解材料存在以下诸多缺点：有的韧性大，流动性差；有的很脆没柔性，延伸性很差；大部分降解树脂都需要改性后使用，而且可降解树脂的生产成本太高市场推广难，应用领域窄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物基可降解材料的配方及其制备方法与应用，其可使可降解树脂与填料之间的界面粘结力增大，提高可降解材料整体的热塑性加工性能，同时可降低成本。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种生物基可降解材料的配方，包含以下重量份数的原料：生物填料30-100份，包括PCL1-10份，可降解的液体增韧剂1-10份。
进一步，生物填料为竹粉、甘蔗渣、稻壳粉、玉米粉、淀粉或糯米粉的其中一种。
进一步，可降解的液体增韧剂为甘油、柠檬酸酯类或合成植物酯的其中一种或多种复配。
优选地，生物填料为40-60份，PCL为3-7份，可降解的液体增韧剂为3-7份。
一种生物基可降解材料的制备方法，包括以下步骤：将上述生物基可降解材料配方中的各原料按比例称好，将原料放入高速搅拌机中搅拌均匀，然后倒入环磨机或平磨机中造粒，形成生物基可降解材料。
一种生物基可降解材料的应用，将上述生物基可降解材料和可降解树脂、添加剂混合搅拌均匀，然后倒入双螺杆挤出机中造粒，制得可降解材料。
进一步，可降解树脂为PBAT、PBS、PLA、PHA、PVA、PHB或PHBV，添加剂为抗氧剂。
采用上述方案后，本发明提供了一种生物基可降解材料，将生物基可降解材料添加到与之相容的可降解树脂中，可使可降解树脂与填料之间的界面粘结力增大，提高可降解材料整体的热塑性加工性能，改善可降解塑料的流动性，提高生产效率，同时也可间接减少材料成本。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明揭示了一种生物基可降解材料的配方，包含以下重量份数的原料：生物填料30-100份，PCL（聚己内酯） 1-10份，可降解的液体增韧剂1-10份。其中，生物填料可为竹粉、甘蔗渣、稻壳粉、玉米粉、淀粉或糯米粉等植物纤维粉中的其中一种。可降解的液体增韧剂可为甘油、柠檬酸酯类或合成植物酯的其中一种或多种复配。优选地，以40份-60份生物填料，3份-7份的PCL（聚己内酯），3份-7份的可降解的液体增韧剂，为较优生物粒料区间，根据上述重量比得到的生物基可降解材料和可降解树脂共混，造出来的可降解材料能保留较好性能。
本发明同时揭示了上述生物基可降解材料的制备方法，包括以下步骤：将上述生物基可降解材料配方中的各原料按比例称好后，将3种原料放入高速搅拌机中搅拌均匀，然后直接倒入环磨机或平磨机中造粒，形成生物基可降解材料。
由以上方法造出的生物基可降解材料形成粒料，可作为中间料应用在可降解材料的制备，将生物基可降解材料直接和可降解树脂、添加剂等原料混合搅拌均匀，然后倒入双螺杆挤出机中造粒，制成可降解材料。其中，可降解树脂可为PBAT、PBS、PLA、PHA、PVA、PHB或PHBV等，添加剂可为抗氧剂，由于抗氧剂在造粒过程中大部分都已经热氧反应掉了，在材料中残留很少，对制得材料的降解几乎不产生影响。
上述方法得到的生物基可降解材料的粒料可以具有以下优点：
1、可以增加生物填料（如竹粉）与可降解树脂之间的界面结合力、增加韧性，增加可降解性，由于竹粉等植物纤维及粉末便宜，添加量大，减少了树脂的含量，可降低材料成本；
2、通过先形成生物基可降解材料，将生物填料以预处理过的颗粒的形式添加到可降解树脂中，可以增加生物填料的填充量，因为生物填料粉体直接和可降解树脂搅拌，会因密度和形态的原因很容易造成分层，导致造出来的颗粒的均匀性很差，与直接添加粉体的生物填料造粒相比，对生物填料进行预处理还可以有效提高生物填料粉体的分散问题；
3、用可降解的液体增韧剂和PCL对生物填料进行预处理，PCL为无定型粉末，很容易被分散成非常细小的颗粒，和甘油一起附在生物填料表面，对生物填料进行表面修饰，对后面加入的可降解树脂可以形成细致均匀的结构。
4、可降解的液体增韧剂的加入改善了可降解树脂的流动性，可降解的液体增韧剂是小分子，可以进入到可降解树脂中，破坏可降解树脂氢键，抑制它们的结晶，从而提高可降解树脂的热塑性，进一步的就提高了复合材料的流动性，复合材料流动性提高，生产效率就进一步得到改善。
以下通过列举一实施例进行说明：
生物基可降解材料的配方中，生物填料为竹粉：50份，PCL：5份，甘油：5份。
母粒制备：先称好竹粉、PCL粉以及甘油倒入高速搅拌机中进行高速搅拌，然后将搅拌均匀的混合物倒入环磨机或平磨机中造粒，得到生物基可降解材料来作为母粒。
竹粉经过预处理后形成的生物基可降解材料（以下简称竹粉母粒），其可以直接与PBAT等可降解树脂混合造粒。上述得到竹粉母粒和可降解树脂、添加剂混合搅拌均匀，可降解树脂为PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯），添加剂为抗氧剂，然后再次倒入双螺杆挤出机中造粒，制得可降解材料。
由于PCL具有很好的热塑性和加工性能，易成型，可以很好地粘结竹粉，甘油对竹粉的表面进行了改性，甘油是小分子物质，可以嵌在PCL和PBAT的分子链之间，它可以破坏可降解树脂的规整排列，从而抑制可降解树脂的结晶，提高可降解树脂的热塑性加工性能。同时，由于竹粉便宜，添加量大，减少了树脂的含量，间接减少了整体的成本。
下述表格中以添加入3种不同重量比例的竹粉母粒进行比较。以下对比PBAT的硬度为例，PBAT的硬度低，纯的PBAT的邵氏硬度只有39D，增加生物基可降解材料混合造粒形成可降解材料后的性能对比如下：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE002
经由上述测试结果可看出，通过生物基可降解材料的增加，由于其包含了大量的粉体或纤维类发热填料，填料的增加可以增加PBAT树脂的硬度，从而使制得的可降解材料的邵氏硬度可得到增强，同时可在生产过程中提高可降解树脂的热塑性加工性能以及减少材料成本。
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (7)

1.一种生物基可降解材料的配方，其特征在于，包含以下重量份数的原料：生物填料30-100份，PCL 1-10份，可降解的液体增韧剂1-10份。
2.如权利要求1所述的一种生物基可降解材料的配方，其特征在于：生物填料为竹粉、甘蔗渣、稻壳粉、玉米粉、淀粉或糯米粉的其中一种。
3.如权利要求1所述的一种生物基可降解材料的配方，其特征在于：可降解的液体增韧剂为甘油、柠檬酸酯类或合成植物酯的其中一种或多种复配。
4.如权利要求1所述的一种生物基可降解材料的配方，其特征在于：优选地，生物填料为40-60份，PCL为3-7份，可降解的液体增韧剂为3-7份。
5.一种生物基可降解材料的制备方法，包括以下步骤：将权利要求1至4中任意一项所述生物基可降解材料配方中的各原料按比例称好，将原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀，然后倒入环磨机或平磨机中造粒，形成生物基可降解材料。
6.如权利要求5制备的一种生物基可降解材料的应用，其特征在于：所述生物基可降解材料和可降解树脂、添加剂混合搅拌均匀，然后倒入双螺杆挤出机中造粒，制得可降解材料。
7.如权利要求6所述的一种生物基可降解材料的应用，其特征在于：可降解树脂为PBAT、PBS、PLA、PHA、PVA、PHB或PHBV，添加剂为抗氧剂。
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