CN112759800A - 一种薄壁注塑用生物基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物基复合材料技术领域,具体涉及一种薄壁注塑用生物基复合材料,包括按重量份数计的如下组分:天然高分子100份、树脂粉料0‑60份、增溶剂4~6份、无机填料10‑20份;其中,所述增溶剂为对甲苯磺酸、二月桂酸二丁基锡、聚乙二醇中的一种或几种;其制备方法为:先将天然高分子和增溶剂加入至高速均质机中进行改性,然后将得到的改性天然高分子与树脂粉料和无机填料充分混合均匀后,投入双螺杆挤出机中挤出造粒,风冷切粒后即得薄壁注塑用生物基复合材料。本发明采用天然高分子为主要材料,通过增溶剂对其进行改性后与树脂粉料和无机填料混合经挤出造粒、风冷切粒制得的生物基复合材料的熔指≥50g/10min(230℃、2160g),拉伸强度≥18MPa,断裂伸长率≥15%。
Description
技术领域
本发明属于生物基复合材料技术领域,具体涉及一种薄壁注塑用生物基复合材料及其制备方法。
背景技术
薄壁注塑件制品已广泛应用在人们的日常生活中,如在食品包装、日化产品、医药、文具等领域。采用薄壁化的优点:减小产品重量、便于集成设计及装配、缩短生产周期、节约材料和降低成本;薄壁化已成为塑料消费行业追求的目标,提升为一个新的研究热点。在工业生产时受到成型工艺局限和材料选择的影响,目前市场上流通的薄壁注塑件制品,大多数采用聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)材质制备而成,其原材料都属于石油基资源。随着石油资源的日渐枯竭和环境问题的凸显,人们开始意识到环保材料的重要性,寻求替代石油基资源的材料也已成为当今的热点。采用环境友好型的天然高分子为原料,替代聚烯烃树脂,能够节约资源,降低二氧化碳排放,符合低碳生产和消费需求,符合循环可持续发展经济的要求。
而现有的高分子材料一般流动性较差,只适合较厚注塑制品,重量大且力学性能差,生产周期长,不能满足薄壁注塑制品的实际应用需求。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种薄壁注塑用生物基复合材料,至少可以解决现有技术在存在的部分缺陷。
为实现上述目的,本发明的技术方案为一种薄壁注塑用生物基复合材料,包括按重量份数计的如下组分:天然高分子100份、树脂粉料0-60份、增溶剂4~6份、无机填料10-20份;其中,所述增溶剂为对甲苯磺酸、二月桂酸二丁基锡、聚乙二醇中的一种或几种。
进一步地,所述天然高分子为玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或几种。
进一步地,所述树脂粉料为聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种。
进一步地,所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、钛白粉、蒙脱石中的一种或几种。
优选地,所述薄壁注塑用生物基复合材料包括按重量份数计的如下组分:玉米淀粉100份、聚丙烯40份、对甲苯磺酸5份、碳酸钙20份。
优选地,所述薄壁注塑用生物基复合材料包括按重量份数计的如下组分:木薯淀粉50份、马铃薯淀粉50份、聚乙烯10份、二月桂酸二丁基锡6份、滑石粉10份。
优选地,所述薄壁注塑用生物基复合材料包括按重量份数计的如下组分:马铃薯淀粉100份、聚乙烯30份、聚丙烯30份,对甲苯磺酸2份、聚乙二醇2份、蒙脱石15份。
另外,本发明还提供上述的薄壁注塑用生物基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
1)将天然高分子和增溶剂加入至高速均质机中,设定高速均质机加热温度升至120℃,搅拌速度为800rpm,进行30min改性,得到改性天然高分子;
2)将得到的改性天然高分子与树脂粉料和无机填料充分混合均匀后,投入双螺杆挤出机中挤出造粒,风冷切粒后即得薄壁注塑用生物基复合材料。
进一步地,所述双螺杆挤出机的长径比≥36,且混合物料在双螺杆挤出机中的挤出温度为150℃~170℃,挤出转速为150~250rpm。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提供的这种薄壁注塑用生物基复合材料具有优异的流动性、生产速度快、克重轻、质地均匀、高强度和高韧性,提高了其质感和实际使用性能;
(2)本发明提供的这种薄壁注塑用生物基复合材料是采用天然高分子为主要材料,通过增溶剂对其进行改性后与树脂粉料和无机填料混合经挤出造粒、风冷切粒得到,同时通过对增溶剂的筛选优化,提高材料的流动性,使制得的生物基复合材料的熔指≥50g/10min(230℃、2160g),拉伸强度≥18MPa,断裂伸长率≥15%,适用于薄壁注射成型并产生具有良好机械强度注塑制品,采用此生物基复合材料制得的薄壁制品厚度≤0.5mm、深度≥8cm。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种薄壁注塑用生物基复合材料,包括按重量份数计的如下组分:天然高分子100份、树脂粉料0-60份、增溶剂4~6份、无机填料10-20份。
其中,所述增溶剂为对甲苯磺酸、二月桂酸二丁基锡、聚乙二醇中的一种或几种;所述天然高分子为玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或几种;所述树脂粉料为聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种;所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、钛白粉、蒙脱石中的一种或几种。
下面通过具体实施例说明本发明薄壁注塑用生物基复合材料的技术效果。
实施例1
本实施例提供一种薄壁注塑用生物基复合材料,包括按重量份数计的如下组分:玉米淀粉100份、聚丙烯40份、对甲苯磺酸5份、碳酸钙20份。
本实施例的薄壁注塑用生物基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
1)将粒径为100目的玉米淀粉100份和对甲苯磺酸5份加入至高速均质机中,设定高速均质机加热温度升至120℃,搅拌速度为800rpm,进行30min改性,得到改性玉米淀粉;
2)将得到的改性玉米淀粉与聚丙烯40份和碳酸钙20份充分混合均匀后,投入长径比≥36的双螺杆挤出机中挤出造粒,挤出温度为150℃~170℃,挤出转速为150~250rpm,风冷切粒后即得薄壁注塑用生物基复合材料。
将本实施例制得的生物基复合材料采用薄壁注塑机进行薄壁注塑,其注塑过程的工艺参数设置如下:注塑机前段温度185~205℃,中段温度180~195℃,尾段温度170~185℃,模具温度45~80℃;注射压力1级:120~135MPa,注射速度1级:80~90%,注射压力2级:80~100MPa,注射速度2级:60~75%。本实施例成型后的薄壁制品厚度为0.5mm、深度为8cm。
实施例2
本实施例提供一种薄壁注塑用生物基复合材料,包括按重量份数计的如下组分:木薯淀粉50份、马铃薯淀粉50份、聚乙烯10份、二月桂酸二丁基锡6份、滑石粉10份。
本实施例的薄壁注塑用生物基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
1)将粒径为100目的木薯淀粉50份、马铃薯淀粉50份和二月桂酸二丁基锡6份加入至高速均质机中,设定高速均质机加热温度升至120℃,搅拌速度为800rpm,进行30min改性,得到改性混合淀粉;
2)将得到的改性混合淀粉与聚乙烯10份和滑石粉10份充分混合均匀后,投入长径比≥36的双螺杆挤出机中挤出造粒,挤出温度为150℃~170℃,挤出转速为150~250rpm,风冷切粒后即得薄壁注塑用生物基复合材料。
将本实施例制得的生物基复合材料采用薄壁注塑机进行薄壁注塑,其注塑过程的工艺参数设置如下:注塑机前段温度180~200℃,中段温度175~195℃,尾段温度170~185℃,模具温度45~80℃;注射压力1级:120~135MPa,注射速度1级:80~90%,注射压力2级:80~100MPa,注射速度2级:60~75%。本实施例成型后的薄壁制品厚度为0.5mm、深度为8cm。
实施例3
本实施例提供一种薄壁注塑用生物基复合材料,包括按重量份数计的如下组分:马铃薯淀粉100份、聚乙烯30份、聚丙烯30份,对甲苯磺酸2份、聚乙二醇2份、蒙脱石15份。
本实施例的薄壁注塑用生物基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
1)将粒径为100目的马铃薯淀粉100份和对甲苯磺酸2份、聚乙二醇2份加入至高速均质机中,设定高速均质机加热温度升至120℃,搅拌速度为800rpm,进行30min改性,得到改性马铃薯淀粉;
2)将得到的改性马铃薯淀粉与聚乙烯30份、聚丙烯30份和蒙脱石15份充分混合均匀后,投入长径比≥36的双螺杆挤出机中挤出造粒,挤出温度为150℃~170℃,挤出转速为150~250rpm,风冷切粒后即得薄壁注塑用生物基复合材料。
将本实施例制得的生物基复合材料采用薄壁注塑机进行薄壁注塑,其注塑过程的工艺参数设置如下:注塑机前段温度180~200℃,中段温度175~195℃,尾段温度170~185℃,模具温度45~80℃;注射压力1级:120~135MPa,注射速度1级:80~90%,注射压力2级:80~100MPa,注射速度2级:60~75%。本实施例成型后的薄壁制品厚度为0.5mm、深度为8cm。
对比例1
本对比例提供了一种生物基复合材料,包括按重量份数计的如下组分:玉米淀粉100份、聚丙烯40份、过氧化苯甲酰5份、碳酸钙20份;其制备方法与实施例1大致相同,所不同之处在于,将实施例1中的对甲苯磺酸替换为过氧化苯甲酰。
对比例2
本对比例提供了一种生物基复合材料,包括按重量份数计的如下组分:木薯淀粉50份、马铃薯淀粉50份、聚乙烯10份、过氧化苯甲酰6份、滑石粉10份;其制备方法与实施例2大致相同,所不同之处在于,将实施例2中的二月桂酸二丁基锡替换为过氧化苯甲酰。
对上述实施例1~3以及对比例1~2制得的生物基复合材料熔指进行检测,并对采用其生物基复合材料制得的薄壁制品的性能进行检测,其结果如表1所示。
表1生物基复合材料的性能
由表1可知,本发明的薄壁注塑用生物基复合材料的材料熔指≥50g/10min(230℃、2160g),拉伸强度≥18MPa,断裂伸长率≥15%,可适用于薄壁注塑,并且采用此生物基复合材料制得的薄壁制品厚度≤0.5mm、深度≥8cm。由实施例1-2与对比例1-2的对比结果可知,通过对增溶剂进行筛选优化,大大提高了其生物基复合材料熔指,增强了采用该生物基复合材料制备薄壁制品过程中的流动性,进而可适用于薄壁注塑。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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 (9)
1.一种薄壁注塑用生物基复合材料,其特征在于,包括按重量份数计的如下组分:天然高分子100份、树脂粉料0-60份、增溶剂4~6份、无机填料10-20份;其中,所述增溶剂为对甲苯磺酸、二月桂酸二丁基锡、聚乙二醇中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的一种薄壁注塑用生物基复合材料,其特征在于:所述天然高分子为玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种薄壁注塑用生物基复合材料,其特征在于:所述树脂粉料为聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种薄壁注塑用生物基复合材料,其特征在于:所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、钛白粉、蒙脱石中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种薄壁注塑用生物基复合材料,其特征在于:包括按重量份数计的如下组分:玉米淀粉100份、聚丙烯40份、对甲苯磺酸5份、碳酸钙20份。
6.如权利要求1所述的一种薄壁注塑用生物基复合材料,其特征在于:包括按重量份数计的如下组分:木薯淀粉50份、马铃薯淀粉50份、聚乙烯10份、二月桂酸二丁基锡6份、滑石粉10份。
7.如权利要求1所述的一种薄壁注塑用生物基复合材料,其特征在于:包括按重量份数计的如下组分:马铃薯淀粉100份、聚乙烯30份、聚丙烯30份,对甲苯磺酸2份、聚乙二醇2份、蒙脱石15份。
8.一种如权利要求1~7任一项所述的薄壁注塑用生物基复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将天然高分子和增溶剂加入至高速均质机中,设定高速均质机加热温度升至120℃,搅拌速度为800rpm,进行30min改性,得到改性天然高分子;
2)将得到的改性天然高分子与树脂粉料和无机填料充分混合均匀后,投入双螺杆挤出机中挤出造粒,风冷切粒后即得薄壁注塑用生物基复合材料。
9.如权利要求8所述的薄壁注塑用生物基复合材料的制备方法,其特征在于:所述双螺杆挤出机的长径比≥36,且混合物料在双螺杆挤出机中的挤出温度为150℃~170℃,挤出转速为150~250rpm。
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