CN113789037A - 一种可生物降解的塑料及其制得的快递包装袋 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种可生物降解的塑料及其制得的快递包装袋，可生物降解的塑料包括以下组分：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、结晶引发剂；结晶引发剂的制备方法包括以下步骤：步骤（1），将原硅土矿石经破碎和一次研磨得到硅土中间品；步骤（2），将水和分散剂混匀，然后边搅拌边加入硅土中间品，接着进行二次研磨，得到水浆；步骤（3），水浆干燥得到结晶引发剂，结晶引发剂的含水率低于0.5%，结晶引发剂的单体直径为0.8‑1.5μm，厚度为0.08‑0.15μm。本申请具有使得可生物降解塑料的拉伸强度提高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种可生物降解的塑料及其制得的快递包装袋。
背景技术
快递袋是指快递行业运送文件、单据、资料以及货物等所包装用的袋子。
快递袋属于一次性使用的包装袋，其在使用方便的同时也容易带来环境污染，为此，人们将可生物降解的材料聚乳酸或聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯作为制备快递袋的塑料，但是聚乳酸或聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的拉伸强度差，难以满足快递包装行业的普遍需求。
发明内容
为了提高可生物降解塑料的拉伸强度，本申请提供一种可生物降解的塑料及其制得的快递包装袋。
一种可生物降解的塑料包括以下质量份数的组分：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯55-80份
聚乳酸10-15份
结晶引发剂20-30份；
所述结晶引发剂的制备方法包括以下步骤：
步骤(1)，将原硅土矿石经破碎和一次研磨得到硅土中间品；
步骤(2)，将水和分散剂混匀，然后边搅拌边加入硅土中间品，接着进行二次研磨，得到水浆，其中，按照质量百分比计，硅土中间品的质量百分比为35-40％，分散剂的质量百分比为0.2-0.5％，余量为水；
步骤(3)，所述水浆干燥得到结晶引发剂，所述结晶引发剂的含水率低于0.5％，所述结晶引发剂的单体直径为0.8-1.5μm，厚度为0.08-0.15μm。
通过控制水浆干燥得到结晶引发剂的含水量低于0.5％，使得结晶引发剂在加工过程中不易因水分带出造成表面缺陷，从而不易影响可生物降解的塑料的结晶效果。通过结晶引发剂的单体直径为0.8-1.5μm，厚度为0.08-0.15μm，使得结晶引发剂的粒径十分小，结晶引发剂能够均匀分散在聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸中。
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸均具有较佳的降解性，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯是一种半结晶型聚合物，结晶度大概在30％左右，聚乳酸是结晶性聚合物，在加工过程中会出现结晶现象。上述工艺制备的结晶引发剂具有独特的片状结构，其具有优异的导热速度，在聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸混合物冷却定型过程中，结晶引发剂能够促进聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸混合物在结晶生长过程中朝向结晶引发剂的片状结构中的水平方向生长结晶，从而改善聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸混合物的结晶性能，进而提高可生物降解的塑料的拉伸强度。
通过结晶引发剂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸以特定的比例配合，从而控制结晶成核的数量以及晶核的生产速度，有利于提高可生物降解的塑料的冲击强度以及拉伸强度，使得可生物降解塑料制得的快递包装袋不易破损。
同时，由于结晶引发剂为薄片结构，其加入后能够提高可生物降解的塑料在制备快递包装袋时的成膜速度，从而提高快递包装袋的的生产效率。结晶引发剂的原料为硅土，其含有较多对于土壤有利的钾元素，因此该结晶引发剂降解后对土壤十分有利。
优选的，所述硅土中间品的粒径为250-325目，所述二次研磨后，水浆中硅土中间体的粒径为3-5μm。
通过控制步骤(1)中硅土中间品的粒径为250-325目，所述二次研磨后，水浆中硅土中间体的粒径为3-5μm，使得硅土的粒径逐步减少，有利于获得粒径更低的叠层片状的硅土产品。
优选的，所述水浆为喷雾干燥：控制水浆的进料速度为9-12吨/小时，将水浆雾化成小液滴，同时与温度为360-380℃、速度为5-8m/s的热风接触，得到结晶引发剂。
通过水浆的进料速度和热风的温度以及速度控制，使得水浆干燥的效果较佳，从而使得所述结晶引发剂的含水率低于0.5％，从而使得结晶引发剂在后续加工过程中片状结构不易被破坏，从而使得结晶引发剂诱导可生物降解的塑料的结晶效果较佳。
优选的，所述步骤(2)中，边搅拌边加入硅土中间品时的转速为20-30r/min。
通过控制转速为20-30r/min，使得比重较高的硅土中间品在投料过程中不易沉底，使得硅土中间品在水浆中的分散性较佳，有利于提高硅土中间品在水浆中的研磨效果。
优选的，所述分散剂为聚羧酸盐类分散剂。
如罗门哈斯分散剂ACUMER 9400，不但具有很高的分散效率，能够维持硅土中间品的分散稳定性，而且能够降低高固含量的硅土中间品的水溶液的黏度，有利于减少硅土中间品的研磨阻力，提高硅土中间品的研磨效果。
优选的，所述可生物降解的塑料中还包括以下质量份数的组分：
增韧剂10-15份
抗老化剂3-8份。
第二方面，本申请采用一种可生物降解的塑料的制备方法，采用如下技术方案：
一种可生物降解的塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸和结晶引发剂在55-65℃、40-50℃和75-85℃下分别干燥处理5-7h；
步骤二，将干燥后的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸和结晶引发剂熔融共混，挤出造粒，得到可生物降解塑料。
优选的，所述步骤二中，在加入聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸和结晶引发剂时还加入有增韧剂和抗老化剂。
第三方面，本申请采用一种可生物降解的快递包装袋，采用如下技术方案：
一种可生物降解的快递包装袋，由上述可生物降解塑料通过吹膜工艺制得。
在吹膜作用下，可生物降解塑料中结晶引发剂更容易为平铺的状态，从而生成多层的片晶结构，不但能够提高聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸的结晶生长效果，使得快递包装袋获得较佳的拉伸效果，还能提高快递包装袋的阻水阻气能力。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、在聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸混合物冷却定型过程中，结晶引发剂能够促进聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸混合物朝向结晶引发剂的片状结构中的水平方向生长结晶，从而改善聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸混合物的结晶性能，进而提高可生物降解的塑料的拉断力和拉伸强度。
2、通过控制步骤(1)中硅土中间品的粒径为250-325目，二次研磨后，水浆中硅土中间体的粒径为3-5μm，有利于获得粒径更低的叠层片状的硅土产品。
3、快递包装袋的制备过程中，结晶引发剂在吹膜时更容易为平铺的状态，从而生成多层的片晶结构，有利于提高聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸的结晶生长效果，有利于提高快递包装袋的拉伸强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本实施例及对比例所使用的原料均可通过市售获得，其中聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯购自东莞是中厅塑胶化工有限公司，型号为THJS-6802-E。聚乳酸购自苏州仁孚塑胶有限公司，型号为6202D。增韧剂为聚酯增塑剂，购自佛山市佐高塑化有限公司，型号为G1603。抗老化剂为巴斯夫抗氧剂1010，型号为抗氧剂AO-60(1010)。聚羧酸盐类分散剂为罗门哈斯分散剂ACUMER 9400。
实施例1
一种可生物降解的塑料，由8kg聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、1kg聚乳酸和2kg结晶引发剂组成。
其中，结晶引发剂由35kg硅土中间品、64.8kg水和0.2kg分散剂组成，分散剂为六偏磷酸钠，结晶引发剂的制备方法包括以下步骤：
步骤(1)，将原硅土矿石依次经鄂破机和锤破机破碎，接着再继续继续拧研磨分级机进行一次研磨，得到硅土中间品，硅土中间品的粒径为250目；
步骤(2)，将64.8kg水和0.2kg六偏磷酸钠一起加入配料罐中，在转速为60r/min下搅拌5min，使水和六偏磷酸钠混合均匀，然后在转速为20r/min下边搅拌边加入步骤(1)制备的35kg硅土中间品，以保证硅土中间品在加入过程中不产生沉淀，得到浆料，之后通过浆料泵将浆料打进立式研磨机的下面进口以进行二次研磨，磨机的分散盘高速运转，带动设备内的锆球转动。从下方打入的浆料在向上升的过程中，被不断研磨，最终从上方出口溢出，得到水浆，水浆中硅土中间品的平均粒径为8μm。
步骤(3)，控制水浆的进料速度为12吨/小时，将水浆泵送到雾化器上，雾化成小液滴，同时与温度为360℃、速度为5m/s的热风接触，干燥得到结晶引发剂。结晶引发剂的含水率为0.5％，结晶引发剂的单体直径为1.5μm，厚度为0.15μm。
一种可生物降解的塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将8kg聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在55-65℃干燥处理5h，1kg聚乳酸在40-50℃干燥处理干燥处理7h，2kg结晶引发剂在75-85℃干燥处理5h；
步骤二，将干燥后的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸和结晶引发剂熔融共混，挤出造粒，得到可生物降解塑料。
实施例2
与实施例1的区别在于：分散剂为聚羧酸盐类分散剂。步骤(2)中，将59.5kg水和0.5kg聚羧酸盐类分散剂一起加入配料罐中，在转速为50r/min下搅拌10min，使水和聚羧酸盐类分散剂混合均匀，然后在转速为30r/min下边搅拌边加入步骤(1)制备的40kg硅土中间品，以保证硅土中间品在加入过程中不产生沉淀，得到浆料。
实施例3
与实施例2的区别在于：步骤(2)中，二次研磨后，水浆中硅土中间体的粒径为5μm。
步骤(3)的工艺条件不变，得到结晶引发剂的含水率为0.5％，结晶引发剂的单体直径为1.3μm，厚度为0.15μm。
实施例4
与实施例2的区别在于：步骤(2)中，二次研磨后，水浆中硅土中间体的粒径为3μm。
步骤(3)的工艺条件不变，得到结晶引发剂的含水率为0.5％，结晶引发剂的单体直径为1.1μm，厚度为0.15μm。
实施例5
与实施例4的区别在于：步骤(3)中，控制水浆的进料速度为9吨/小时，将水浆泵送到雾化器上，雾化成小液滴，同时与温度为370℃、速度为8m/s的热风接触，干燥得到结晶引发剂。结晶引发剂的含水率为0.3％，结晶引发剂的单体直径为0.9μm，厚度为0.12μm。
实施例6
与实施例4的区别在于：步骤(3)中，控制水浆的进料速度为10.5吨/小时，将水浆泵送到雾化器上，雾化成小液滴，同时与温度为380℃、速度为8m/s的热风接触，干燥得到结晶引发剂。结晶引发剂的含水率为0.1％，结晶引发剂的单体直径为0.7μm，厚度为0.8μm。
实施例7
与实施例5的区别在于：可生物降解的塑料中还加入有0.5kg增韧剂和0.3kg抗老化剂。
可生物降解的塑料的制备方法的步骤一中，0.5kg增韧剂在55℃干燥处理7h，0.3kg抗老化剂在55℃干燥处理5h。
实施例8
与实施例7的区别在于：可生物降解的塑料由5.5kg聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、1.5kg聚乳酸、3.0kg结晶引发剂、1kg增韧剂和0.5kg抗老化剂组成。
一种可生物降解的塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将5.5kg聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯在55℃干燥处理5h，1.5kg聚乳酸在40℃干燥处理干燥处理7h，3kg结晶引发剂在75℃干燥处理5h，1kg增韧剂在55℃干燥处理5h，0.5kg抗老化剂在55℃干燥处理7h。
步骤二，将干燥后的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、结晶引发剂、增韧剂和抗老化剂熔融共混，挤出造粒，得到可生物降解塑料。
对比实施例1
与实施例2的区别在于：步骤(1)中，硅土中间品的粒径为100目。
对比实施例2
与实施例2的区别在于：步骤(2)中，水浆中硅土中间品的粒径为12μm。
对比实施例3
与实施例2的区别在于：步骤(3)中，结晶引发剂的含水率为1％，结晶引发剂的单体直径为2μm，厚度为2μm。
应用例1
一种可生物降解的快递包装袋，将实施例1制备的可生物降解塑料在50℃下干燥5h，接着经吹膜机吹膜制得快递包装袋。
应用例2-8
与应用例1的区别在于：分别采用实施例2-8制备的可生物降解塑料等量替代实施例1制备的可生物降解塑料，具体详见表1。
对比应用例1-3
与应用例1的区别在于：分别采用对比实施例1-3制备的可生物降解塑料等量替代实施例1制备的可生物降解塑料，具体详见表1。
表1
实验1
根据GB/T1040.3-2006检测各应用例以及对比应用例制得的快递包装袋，试样宽度为15mm，采用i-STRENREK智能电子拉力试验机，在速度为500mm/min下，检验结果以拉断力和拉伸强度表示。
检测结果详见表2。
表2
根据表2中应用例2与对比应用例1的数据对比可得，通过控制步骤(1)中硅土中间品的粒径为250目，样品的拉力以及拉伸强度明显提高，证明步骤(1)中硅土中间品的粒径控制在250目到325目之间，有利于提高结晶引发剂的结晶效果，从而使得结晶引发剂加入聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯后，聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的结晶成核以及结晶生长效果提高，从而使得样品的拉力以及拉伸强度明显提高。
根据表2中实施例2与对比应用例2的数据对比可得，通过控制步骤(2)的水浆中硅土中间品的粒径为3-8μm，样品的拉力以及拉伸强度明显提高，证明在结晶引发剂制备过程中控制硅土中间品的粒径为3-8μm，有利于提高结晶引发剂对聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯结晶的促进效果，从而使得聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的成核数量以及结晶生产效果提高，进而使得样品的拉力以及拉伸强度明显提高。
根据表2中实施例2与对比应用例3的数据对比可得，通过控制步骤(3)中结晶引发剂的含水率、单体直径以及厚度，样品的拉力以及拉伸强度明显提高，证明通过控制结晶引发剂的含水率、单体直径以及厚度在一定范围内，能够提高聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的成核数量以及结晶生长效果，从而改变样品的宏观结构，使得样品的拉断力和拉伸强度提高。
根据表2中实施例2与对比应用例1-3的数据综合对比可知，结晶引发剂的制备过程中，通过控制步骤(1)和步骤(2)中硅土中间品的粒径以及步骤(3)中结晶引发剂的含水率、单体粒径以及厚度，有利于提高样品的成核数量以及结晶生长效果，从而改变样品的宏观结构，使得样品的拉断力和拉伸强度提高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1. 一种可生物降解的塑料，其特征在于：包括以下质量份数的组分：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯55-80份
聚乳酸10-15份
结晶引发剂20-30份；
所述结晶引发剂的制备方法包括以下步骤：
步骤（1），将原硅土矿石经破碎和一次研磨得到硅土中间品；
步骤（2），将水和分散剂混匀，然后边搅拌边加入硅土中间品，接着进行二次研磨，得到水浆，其中，按照质量百分比计，硅土中间品的质量百分比为35-40%，分散剂的质量百分比为0.2-0.5%，余量为水；
步骤（3），所述水浆干燥得到结晶引发剂，所述结晶引发剂的含水率低于0.5%，所述结晶引发剂的单体直径为0.8-1.5μm，厚度为0.08-0.15μm。
2.根据权利要求1所述的一种可生物降解的塑料，其特征在于：所述硅土中间品的粒径为250-325目，所述二次研磨后，水浆中硅土中间体的粒径为3-5μm。
3.根据权利要求1所述的一种可生物降解的塑料，其特征在于：所述水浆为喷雾干燥：控制水浆的进料速度为9-12吨/小时，将水浆雾化成小液滴，同时与温度为360-380℃、速度为5-8m/s的热风接触，得到结晶引发剂。
4.根据权利要求1所述的一种可生物降解的塑料，其特征在于：所述步骤（2）中，边搅拌边加入硅土中间品时的转速为20-30r/min。
5.根据权利要求1所述的一种可生物降解的塑料，其特征在于：所述分散剂为聚羧酸盐类分散剂。
6. 根据权利要求1所述的一种可生物降解的塑料，其特征在于：所述可生物降解的塑料中还包括以下质量份数的组分：
增韧剂5-10份
抗老化剂3-8份。
7.一种可生物降解的塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸和结晶引发剂在55-65℃、40-50℃和75-85℃下分别干燥处理5-7h；
步骤二，将干燥后的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸和结晶引发剂熔融共混，挤出造粒，得到可生物降解塑料。
8.一种可生物降解的塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，在加入聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸和结晶引发剂时还加入有质量份数为0.5-1份的增韧剂和质量份数为0.3-0.5份的抗老化剂。
9.一种可生物降解的快递包装袋，其特征在于：由权利要求1-6任一所述的可生物降解塑料或者权利要求7-8任一制备的可生物降解的塑料通过吹膜工艺制得。
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