CN113308097A - 一种全生物降解材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种全生物降解材料及其制备方法，它涉及生物降解材料技术领域。按重量计，所述全生物降解材料包含：PBAT 60‑80份；PLA 3‑8份；增强物10‑20份；填充物15‑35份；偶联剂0.5‑3份；自由基引发剂0.05‑0.2份。所述全生物降解材料的制备方法如下：步骤一：按所述比例备料；步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至50‑70℃；步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至120‑150℃混炼至熔融状态；步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出，并先后进行冷却和切粒处理，即为成品。采用上述技术方案具有柔韧性强、环保、降解速度快、制备工艺简单优势。
Description
技术领域
本发明涉及生物降解材料技术领域，具体涉及一种全生物降解材料及其制备方法。
背景技术
生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料，如PLA、PBAT等。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。“纸”是一种典型的生物降解材料，而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。
现有的由生物降解吹膜材料制成的产品，如由生物降解材料例如PLA、PBAT或其合成材料吹塑而成的产品存在材质稀松、较脆、易拉断、易产生孔洞等问题，不能满足部分产品的设计要求或使用场合，不利于大规模的工业化应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种全生物降解材料及其制备方法，具有柔韧性强、环保、降解速度快、制备工艺简单优势。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 60-80份；PLA 3-8份；增强物10-20份；填充物15-35份；偶联剂0.5-3份；自由基引发剂0.05-0.2份。
所述增强物为植物淀粉或木质素。
当所述增强物为植物淀粉时，植物淀粉为木薯粉、红薯粉或土豆粉。
所述填充物为5-15份滑石粉和10-20份的碳酸钙或纳米活性碳酸钙。
所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
一种全生物降解材料的制备方法，所述制备方法如下：步骤一：按所述比例备料；步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至50-70℃；步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至120-150℃混炼至熔融状态；步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出，并先后进行冷却和切粒处理，即为成品。
步骤二中预热时间为8-15分钟。
步骤二中混炼时间为1-3分钟。
步骤四中处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒。
所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
1、以PBAT作为基材，加入PLA和植物淀粉或木质素来改善PBAT基材的柔韧性和增强拉伸强度。通过偶联剂的有机官能基的相容性，降低了PBAT与PLA和植物淀粉之间的界面张力，使得PLA和植物淀粉能够稳定且均匀地分散在PBAT连续相中，进而有效改善材料体系的加工流动性，在兼顾材料自身强度的同时，还可提高材料的冲击韧性；此外，作为环保材料的木质素对PBAT和PLA进行改型修饰，使得本生物降解材料在力学性能上明显提升，拉升强度和柔韧性得到了增强。
2、通过该全生物降解材料吹塑制成的成品，其表面具有较大的强度，其内部具有较强的柔韧性，能很好地解决现有吹塑产品材质稀松、较脆、易拉断、易产生孔洞等问题，而且吹塑产品弃用后，能够在约180天的堆肥条件下完全降解，最终在微生物吞噬及消化作用下，主要分解为二氧化碳和水，符合EN13432标准，达到绿色环保的要求。
3、在PBAT中加入PLA、增强物、偶联剂、自由基引发剂和填充物，经混合后，进行预热，然后注入到造粒基础设备中进行加热混炼至熔融状态，再由造粒挤出设备的膜孔挤出，最后经风冷设备冷却处理后进行切粒便能获得该全生物降解材料，本发明的制备工艺步骤简单，同时，对于大量使用PBAT和PLA的生物降解材料，节省了PBAT和PLA原料，降低了生产成本。利于工业生产。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 70份；PLA 5份；木薯粉15份；碳酸钙15份；滑石粉10份；硅烷偶联剂1.5份；自由基引发剂0.1份。
该全生物降解材料的制备方法如下：
步骤一：按所述比例备料；
步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至60℃，预热时间为10分钟；
步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至130℃混炼2分钟至熔融状态；
步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒，制袋包装，即为成品。
优选地，所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
实施例2
一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 80份；PLA 8份；红薯粉20份；碳酸钙10份；滑石粉10份；硅烷偶联剂3份；自由基引发剂0.2份。
该全生物降解材料的制备方法如下：
步骤一：按所述比例备料；
步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至60℃，预热时间为10分钟；
步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至130℃混炼2分钟至熔融状态；
步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒，制袋包装，即为成品。
优选地，所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
实施例3
一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 60份；PLA 3份；土豆粉10份；碳酸钙10份；滑石粉5份；硅烷偶联剂0.5份；自由基引发剂0.05份。
实施例4
一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 65份；PLA 8份；土豆粉10份；纳米活性碳酸钙10份；滑石粉10份；钛酸酯偶联剂2份；自由基引发剂0.1份。
该全生物降解材料的制备方法如下：
步骤一：按所述比例备料；
步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至60℃，预热时间为10分钟；
步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至130℃混炼2分钟至熔融状态；
步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒，制袋包装，即为成品。
优选地，所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
实施例5
一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 70份；PLA 5份；木质素15份；碳酸钙15份；滑石粉10份；硅烷偶联剂1.5份；自由基引发剂0.1份。
该全生物降解材料的制备方法如下：
步骤一：按所述比例备料；
步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至60℃，预热时间为10分钟；
步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至130℃混炼2分钟至熔融状态；
步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒，制袋包装，即为成品。
优选地，所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
实施例6
一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 80份；PLA 8份；木质素20份；碳酸钙10份；滑石粉10份；硅烷偶联剂3份；自由基引发剂0.2份。
该全生物降解材料的制备方法如下：
步骤一：按所述比例备料；
步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至60℃，预热时间为10分钟；
步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至130℃混炼2分钟至熔融状态；
步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒，制袋包装，即为成品。
优选地，所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
实施例7
一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 60份；PLA 3份；木质素10份；碳酸钙10份；滑石粉5份；硅烷偶联剂0.5份；自由基引发剂0.05份。
该全生物降解材料的制备方法如下：
步骤一：按所述比例备料；
步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至60℃，预热时间为10分钟；
步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至130℃混炼2分钟至熔融状态；
步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒，制袋包装，即为成品。
优选地，所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
实施例8
一种全生物降解材料，按重量计，包括：PBAT 65份；PLA 8份；木质素10份；纳米活性碳酸钙10份；滑石粉10份；钛酸酯偶联剂2份；自由基引发剂0.1份。
该全生物降解材料的制备方法如下：
步骤一：按所述比例备料；
步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至60℃，预热时间为10分钟；
步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至130℃混炼2分钟至熔融状态；
步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒，制袋包装，即为成品。
优选地，所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种全生物降解材料，其特征在于，按重量计，包括：
PBAT 60-80份；PLA 3-8份；增强物10-20份；填充物15-35份；偶联剂0.5-3份；自由基引发剂0.05-0.2份。
2.根据权利要求1所述的全生物降解材料，其特征在于，所述增强物为植物淀粉或木质素。
3.根据权利要求2所述的全生物降解材料，其特征在于，当所述增强物为植物淀粉时，植物淀粉为木薯粉、红薯粉或土豆粉。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的全生物降解材料，其特征在于，所述填充物为5-15份滑石粉和10-20份的碳酸钙或纳米活性碳酸钙。
5.根据权利要求1所述的全生物降解材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.一种全生物降解材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：
步骤一：按权利要求1至5中任意一项所述比例备料；
步骤二：将步骤一中各组分混合后预热至50-70℃；
步骤三：将步骤二中的混合物注入造粒挤出设备中，加热至120-150℃混炼至熔融状态；
步骤四：处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出，并先后进行冷却和切粒处理，即为成品。
7.根据权利要求6所述的全生物降解材料，其特征在于，步骤二中预热时间为8-15分钟。
8.根据权利要求6所述的全生物降解材料，其特征在于，步骤二中混炼时间为1-3分钟。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的全生物降解材料，其特征在于，步骤四中处于熔融状态的混合物通过造粒挤出设备的膜孔挤出后，先后经风冷设备冷却处理，及切粒设备进行切粒。
10.根据权利要求6所述的全生物降解材料，其特征在于，所有所述步骤二至步骤四均通过挤出造粒生产线完成。
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