CN112778722A - 一种耐热全生物降解吸管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料加工技术领域，具体涉及一种耐热全生物降解吸管，包括按质量份数计的如下成分：全生物降解树脂100份，成核剂3‑5份，扩链剂2‑4份，无机填料20‑35份，润滑剂1‑2份，增容剂1‑2份，生物质填料20‑30份；其制备方法为：先将无机填料、生物质填料、润滑剂和增容剂放入高温混合设备中高速搅拌改性，再加入全生物降解树脂、扩链剂、成核剂混合均匀后放入密炼机中密炼，将密炼后的共混物投入双螺杆挤出机中挤出造粒后加入吸管挤出机挤出成管型，之后伸入后处理设备并快速通过进行二次结晶；最后割成预定长度。本发明可以显著提高全生物降解吸管的耐热性能，使之可以应用在更多使用场景中，提高产品价值，并且加工效率高，获得更优的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料加工技术领域，具体涉及一种耐热全生物降解吸管及其制备方法。
背景技术
我国的废弃塑料量居全球第一，这些废弃塑料不仅污染环境、危害健康，还占用宝贵的土地资源。可降解塑料的替代正在实现。而在一次性吸管领域，由于塑料的单体用量低，容易污染，难以高效分离，这使得可降解塑料更有机会在这个领域成为传统塑料的替代品。
而目前市面上的全降解吸管产品良莠不齐，大部分不符合使用标准，由于性能不佳，特别是由于耐热性不好，不能用于热饮，极大限制了使用范围。
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耐热全生物降解吸管及其制备方法，可以显著提高全生物降解吸管的耐热性能，使之可以应用在更多使用场景中，并且加工效率高，降低加工成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种耐热全生物降解吸管，包括按质量份数计的如下成分：全生物降解树脂100份，成核剂3-5份，扩链剂2-4份，无机填料20-35份，润滑剂1-2份，增容剂1-2份，生物质填料20-30份。
进一步地，所述全生物降解树脂包括聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯中的一种或几种。
进一步地，所述成核剂为硅酸盐、纳米二氧化硅、乙撑双硬脂酰胺、苯三羧酰胺中的任意一种。
进一步地，所述扩链剂为环氧化物、异氰酸酯类化合物、酸酐化合物、双官能团酸衍生物中的任意一种。
进一步地，所述无机填料包括碳酸钙、方解石、高岭土、滑石粉、硫酸钡、硫酸镁、二氧化硅中的至少一种。
进一步地，所述润滑剂包括单甘脂、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸、硬脂酸锌、液体石蜡中的任意一种。
进一步地，所述增容剂包括铝酸酯、钛酸酯中的至少一种。
进一步地，所述生物质填料包括淀粉、竹粉、谷壳、微晶纤维素、咖啡渣中的至少一种。
本发明还提供上述的耐热全生物降解吸管的制备方法，包括如下步骤：
1)将无机填料、生物质填料、润滑剂和增容剂放入高温混合设备中，在130～150℃下高速搅拌15～20min；
2)向步骤1)制得的混合物中加入全生物降解树脂、扩链剂、成核剂，混合均匀，放入120～220℃密炼机中密炼10～15min；
3)将步骤2)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在130～220℃下挤出造粒，得到耐热全生物降解吸管材料；
4)将制得的耐热全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
5)将步骤4)制得的管材伸入后处理设备，后处理设备内部的加热温度为室温～200℃，控制管材以1～10m/s的速度通过后处理设备内部，进行二次结晶；
6)将结晶后的管材切割成预定长度，得到耐热全生物降解吸管。
进一步地，步骤1)中高速搅拌的转速为1000rpm～3000rpm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明可以显著提高全生物降解吸管的耐热性能，使之可以应用在更多使用场景中，扩大全生物降解吸管的使用范围；
(2)本发明采用后处理设备对吸管进行均匀加热，吸管在后处理设备中快速通过，即进行二次结晶过程，对比现有吸管制作流程，仅是将待切割管材快速通过后处理设备，对生产效率没有任何影响，但可以获得具有耐热性能的产品，提高产品价值，获得更优的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例4提供的后处理设备的整体结构示意图；
图2为本发明实施例4提供的后处理设备的前视图；
图3为本发明实施例4提供的后处理设备的去掉保温顶板后的俯视图；
图4为本发明实施例4提供的后处理设备的侧视图；
图中：1、加热底板；2、加热侧板；3、吸管导引板；4、保温顶板；5、吸管导引器；6、吸管导引孔；7、加热电阻丝。
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。
本发明提供一种耐热全生物降解吸管，包括按质量份数计的如下成分：全生物降解树脂100份，成核剂3-5份，扩链剂2-4份，无机填料20-35份，润滑剂1-2份，增容剂1-2份，生物质填料20-30份。
其中，所述全生物降解树脂包括聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯中的一种或几种；所述成核剂为硅酸盐、纳米二氧化硅、乙撑双硬脂酰胺、苯三羧酰胺中的任意一种；所述扩链剂为环氧化物、异氰酸酯类化合物、酸酐化合物、双官能团酸衍生物中的任意一种；所述无机填料包括碳酸钙、方解石、高岭土、滑石粉、硫酸钡、硫酸镁、二氧化硅中的至少一种；所述润滑剂包括单甘脂、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸、硬脂酸锌、液体石蜡中的任意一种；所述增容剂包括铝酸酯、钛酸酯中的至少一种；所述生物质填料包括淀粉、竹粉、谷壳、微晶纤维素、咖啡渣中的至少一种。
本发明还提供上述的耐热全生物降解吸管的制备方法，包括如下步骤：
1)将无机填料、生物质填料、润滑剂和增容剂放入高温混合设备中，在130～150℃下，以1000rpm～3000rpm搅拌15～20min；
2)向步骤1)制得的混合物中加入全生物降解树脂、扩链剂、成核剂，混合均匀，放入120～220℃密炼机中密炼10～15min；
3)将步骤2)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在130～220℃下挤出造粒，得到耐热全生物降解吸管材料；
4)将制得的耐热全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
5)将步骤4)制得的管材伸入后处理设备，后处理设备内部的加热温度为室温～200℃，控制管材以1～10m/s的速度通过后处理设备内部，进行二次结晶；
6)将结晶后的管材切割成预定长度，得到耐热全生物降解吸管。
下面通过具体实施例说明本发明的耐热全生物降解吸管的技术效果。
实施例1
本实施例提供一种耐热全生物降解吸管，包括按质量份数计的如下成分：聚乳酸100份，硅酸钠3份，二异氰酸酯2份，碳酸钙30份，铝酸酯1份，硬脂酸钙1份，淀粉25份。
本实施例还提供上述的耐热全生物降解吸管的制备方法，包括如下步骤：
1)将碳酸钙、淀粉、硬脂酸钙和铝酸酯放入高温混合设备中，在135℃下，以2000rpm搅拌15min；
2)向步骤1)制得的混合物中加入聚乳酸、二异氰酸酯、硅酸钠，混合均匀，放入135℃密炼机中密炼10min；
3)将步骤2)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在180℃下挤出造粒，得到耐热全生物降解吸管材料；
4)将造好粒的耐热全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
5)将步骤4)制得的管材伸入后处理设备，后处理设备内部的加热温度为110℃，控制管材以2m/s的速度通过后处理设备内部，进行二次结晶，提升耐热性；
6)将结晶后的管材切割成预定长度，得到耐热全生物降解吸管。
对比例1
本对比例提供一种耐热全生物降解吸管，其成分和实施例1完全一致，不同之处在于，该耐热全生物降解吸管的制备方法，包括如下步骤：
1)将碳酸钙、淀粉、硬脂酸钙和铝酸酯放入高温混合设备中，在135℃下，以2000rpm搅拌15min；
2)向步骤1)制得的混合物中加入聚乳酸、二异氰酸酯、硅酸钠，混合均匀，放入135℃密炼机中密炼10min；
3)将步骤2)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在180℃下挤出造粒，得到耐热全生物降解吸管材料；
4)将造好粒的耐热全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
5)将制得的管材切割成预定长度，得到耐热全生物降解吸管。
实施例2
本实施例提供一种耐热全生物降解吸管，其包括按质量份数计的如下成分：聚乳酸70份，聚丁二酸丁二醇30份，乙撑双硬脂酰胺4份，对苯二异氰酸酯3份，滑石粉30份，铝酸酯1.5份，硬脂酸1份，淀粉20份。
本实施例还提供上述耐热全生物降解吸管的制备方法，包括如下步骤：
1)将滑石粉、淀粉、硬脂酸和铝酸酯放入高温混合设备中，在140℃下，以1500rpm搅拌15min；
2)向步骤1)制得的混合物中加入聚乳酸、聚丁二酸丁二醇、对苯二异氰酸酯、乙撑双硬脂酰胺，混合均匀，放入135℃密炼机中密炼15min；
3)将步骤2)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在180℃下挤出造粒，得到耐热全生物降解吸管材料；
4)将造好粒的耐热全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
5)将步骤4)制得的管材伸入后处理设备，后处理设备内部的加热温度为100℃，控制管材以1.5m/s的速度通过后处理设备内部，进行二次结晶，提升耐热性；
6)将结晶后的管材切割成预定长度，得到耐热全生物降解吸管。
对比例2
本对比例提供提供一种全生物降解吸管，其包括按质量份数计的如下成分：聚乳酸70份，聚丁二酸丁二醇30份。
本对比例还提供上述全生物降解吸管的制备方法，包括如下步骤：
1)将聚乳酸、聚丁二酸丁二醇混合均匀，放入135℃密炼机中密炼15min；
2)将步骤1)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在180℃下挤出造粒，得到全生物降解吸管材料；
3)将造好粒的全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
4)将步骤3)制得的管材伸入后处理设备，后处理设备内部的加热温度为100℃，控制管材以1.5m/s的速度通过后处理设备内部，进行二次结晶；
5)将结晶后的管材切割成预定长度，得到全生物降解吸管。
实施例3
本实施例提供一种耐热全生物降解吸管，其包括按质量份数计的如下成分：聚乳酸50份，聚丁二酸丁二醇50份，乙撑双硬脂酰胺3份，二异氰酸酯3份，方解石30份，钛酸酯1份，硬脂酸锌1份，竹粉25份。
本实施例还提供上述耐热全生物降解吸管的制备方法，包括如下步骤：
1)将方解石、竹粉、硬脂酸锌和钛酸酯放入高温混合设备中，在150℃下，以3000rpm搅拌15min；
2)向步骤1)制得的混合物中加入聚乳酸、聚丁二酸丁二醇、二异氰酸酯、乙撑双硬脂酰胺，混合均匀，放入145℃密炼机中密炼20min；
3)将步骤2)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在180℃下挤出造粒，即得到耐热全生物降解吸管材料；
4)将造好粒的耐热全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
5)将步骤4)制得的管材伸入后处理设备，后处理设备内部的加热温度为120℃，控制管材以3m/s的速度通过后处理设备内部，进行二次结晶，提升耐热性；
6)将结晶后的管材切割成预定长度，得到耐热全生物降解吸管。
对比例3
本对比例提供一种全生物降解吸管，其包括按质量份数计的如下成分：聚聚乳酸50份，聚丁二酸丁二醇50份。
本对比例还提供上述全生物降解吸管的制备方法，包括如下步骤：
1)将聚乳酸、聚丁二酸丁二醇放入145℃密炼机中密炼20min；
2)将步骤1)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在180℃挤出造粒，即得到全生物降解吸管材料；
3)将造好粒的全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
4)将步骤3)制得的管材伸入后处理设备，后处理设备内部的加热温度为120℃，控制管材以3m/s的速度通过后处理设备内部，进行二次结晶；
5)将结晶后的管材切割成预定长度，得到全生物降解吸管。
实施例4
本实施例提供一种用于提高全生物降解吸管耐热性的后处理设备，其可以作为实施例1、实施例2、实施例3、对比例2和对比例3的制备方法中使用的后处理设备，用于对管材进行均匀加热，使管材在后处理设备中快速通过过程中进行二次结晶；该后处理设备包括加热底板1，加热底板1的左右两侧相对设置有加热侧板2，前后两侧相对设置有用于定位吸管的吸管导引板3，加热侧板2和吸管导引板3围合形成容纳吸管的加热空间，加热底板1和加热侧板2上均设有用于对吸管加热的加热件。吸管通过吸管导引板3进入加热侧板2和吸管导引板3围合形成的加热空间中，利用加热底板1和加热侧板2上设置的加热件对吸管进行快速、均匀加热，使其二次结晶，随后吸管进入牵引装置中，完成后续拉伸、切管步骤，经过本实施例提供的后处理设备处理后的吸管在短时间内受热结晶，耐温性得到了显著提高。
进一步的，用于固定整套后处理设备的加热底板1的四周边缘设置滑槽，加热侧板2和吸管导引板3通过滑槽与加热底板1可拆卸连接，便于整个后处理设备的拆装清理。
在细化的实施方式中，加热件为加热电阻丝7，加热电阻丝7均匀布置于加热底板1和加热侧板2的内侧壁上，作业时，开启加热电阻丝7调节加热空间内的温度，对吸管进行多方位无死角的加热。
为了方便拆装清理，吸管导引板3上嵌有吸管导引器5，吸管导引器5中间开设有吸管导引孔6，吸管从前一工序的冷却水槽中出来后，经由两个吸管导引板3上的吸管导引孔6贯穿该后处理设备的加热空间。具体的，两个吸管导引板3上的吸管导引器5正对布置，能更好的固定吸管，使吸管均匀受热。吸管导引器5优选布置在吸管导引板3上靠近加热底板1一侧，提高后处理设备的加热效率。
该后处理设备还包括保温顶板4，保温顶板4连接在加热侧板2和吸管导引板3顶部，覆盖住整个加热空间，降低了加热空间内热量消散速度，进一步提高后处理设备的加热效率。
下面对实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3制得的吸管材料及吸管性能进行测试，结果如表1所示。
表1吸管材料及吸管的性能
从表1可以看出，在相同的材料配方下，采用本发明提供的制备方法将管材进行后处理二次结晶，制得的吸管无论力学性能还是耐热性能均更优越；在相同的加工工艺下，采用本发明提供的制备方法将材料进行改性，提升材料结晶性能，再将管材进行后处理二次结晶，制得的吸管亦无论力学性能还是耐热性能均更优越。
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 (10)
1.一种耐热全生物降解吸管，其特征在于，包括按质量份数计的如下成分：全生物降解树脂100份，成核剂3-5份，扩链剂2-4份，无机填料20-35份，润滑剂1-2份，增容剂1-2份，生物质填料20-30份。
2.如权利要求1所述的一种耐热全生物降解吸管，其特征在于：所述全生物降解树脂包括聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种耐热全生物降解吸管，其特征在于：所述成核剂为硅酸盐、纳米二氧化硅、乙撑双硬脂酰胺、苯三羧酰胺中的任意一种。
4.如权利要求1所述的一种耐热全生物降解吸管，其特征在于：所述扩链剂为环氧化物、异氰酸酯类化合物、酸酐化合物、双官能团酸衍生物中的任意一种。
5.如权利要求1所述的一种耐热全生物降解吸管，其特征在于：所述无机填料包括碳酸钙、方解石、高岭土、滑石粉、硫酸钡、硫酸镁、二氧化硅中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种耐热全生物降解吸管，其特征在于：所述润滑剂包括单甘脂、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸、硬脂酸锌、液体石蜡中的任意一种。
7.如权利要求1所述的一种耐热全生物降解吸管，其特征在于：所述增容剂包括铝酸酯、钛酸酯中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种耐热全生物降解吸管，其特征在于：所述生物质填料包括淀粉、竹粉、谷壳、微晶纤维素、咖啡渣中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的耐热全生物降解吸管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将无机填料、生物质填料、润滑剂和增容剂放入高温混合设备中，在130～150℃下高速搅拌15～20min；
2)向步骤1)制得的混合物中加入全生物降解树脂、扩链剂、成核剂，混合均匀，放入120～220℃密炼机中密炼10～15min；
3)将步骤2)密炼后得到的共混物投入双螺杆挤出机中，在130～220℃下挤出造粒，得到耐热全生物降解吸管材料；
4)将制得的耐热全生物降解吸管材料用吸管挤出机挤出成管型；
5)将步骤4)制得的管材伸入后处理设备，后处理设备内部的加热温度为室温～200℃，控制管材以1～10m/s的速度通过后处理设备内部，进行二次结晶；
6)将结晶后的管材切割成预定长度，得到耐热全生物降解吸管。
10.如权利要求9所述的耐热全生物降解吸管的制备方法，其特征在于：步骤1)中高速搅拌的转速为1000rpm～3000rpm。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210511 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |