CN114621564A - 一种环保可降解塑料的制作工艺、应用 - Google Patents

一种环保可降解塑料的制作工艺、应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保可降解塑料的制作工艺、应用。环保可降解塑料的制作工艺包括以下步骤：S1提供改性基础料、复合添加剂、填料、弹性颗粒、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉。S2得到呈网状结构的基材。S3得到活化填料。S4将基材置于搅拌机中，后加入复合添加剂，搅拌混合得到混合物A。S5将活化填料、弹性颗粒和陶瓷纤维置入混炼机中，后加入混合物A进行混炼，得到混合物B。S6依次于混合物B中加入抗静电剂和导电粉进行混炼改性，得到熔融物。S7挤出处理得到塑料。本发明可显著对塑料进行增韧增强，提高塑料尺寸的稳定性，可得到的呈网状结构的基材作为塑料骨架，和后续共混的填料和弹性颗粒进行协同配合，使得塑料的弹力和抗拉伸力提高。

Description

一种环保可降解塑料的制作工艺、应用
技术领域
本发明涉及降解塑料领域，特别是涉及一种环保可降解塑料的制作工艺，还涉及采用所述制作工艺制作得到的环保可降解塑料、所述环保可降解塑料的应用。
背景技术
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，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。然而，当下降解塑料，在使用时的韧度和抗静电力不佳，影响了耐用度，给推广使用造成了限制。
发明内容
基于此，有必要针对当下降解塑料，在使用时的韧度和抗静电力不佳，影响了耐用度，给推广使用造成了限制的问题，提供一种环保可降解塑料的制作工艺、应用。
一种环保可降解塑料的制作工艺，包括以下步骤：
S1提供改性基础料、复合添加剂、填料、弹性颗粒、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉；
S2对所述改性基础料进行编织交联处理，得到呈网状结构的基材；
S3使用偶联剂活化处理所述填料，得到活化填料，备用；
S4将所述基材置于搅拌机中，后加入所述复合添加剂，搅拌混合得到混合物A；
S5将所述活化填料、弹性颗粒和陶瓷纤维置入混炼机中，后加入混合物A进行混炼，得到混合物B；
S6依次于所述混合物B中加入抗静电剂和导电粉进行混炼改性，得到熔融物；
S7对所述熔融物进行挤出处理，得到塑料。
上述制作工艺可显著对塑料进行增韧增强，提高塑料尺寸的稳定性，基于编织交联处理，得到的呈网状结构的基材作为塑料骨架，和后续共混的填料和弹性颗粒进行协同配合，使得塑料的弹力和抗拉伸力提高。
在其中一个实施例中，所述改性基础料采用PBAT 、PHA、PLA和淀粉中的至少两种共混得到。
在其中一个实施例中，采用植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、增容剂和扩链剂混配得到所述复合添加剂。
在其中一个实施例中，所述填料采用CaCO3、黏土、硅灰石和蒙脱土中的至少一种；所述弹性颗粒采用聚丙烯酸酯或苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体。
在其中一个实施例中，所述混炼改性的方法，其具体操作如下：
S61所述混合物B在100℃的温度条件下混炼4h，获得熔融体。
S62在高剪切作用下依次于所述熔融体中加入抗静电剂和导电粉混炼30min，得到熔融物。
一种环保可降解塑料，其采用所述的一种环保可降解塑料的制作工艺制作得到，所述塑料具备以下组分：改性基础料、复合添加剂、填料、弹性颗粒、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉按比例制作得到所述塑料；其中，所述填料、弹性颗粒和陶瓷纤维的重量份配比为2：3：1；所述抗静电剂和所述导电粉的重量份配比为1：1。
上述塑料具备高弹强韧的特点，且可进行内外协同防静电，补充塑料使用过程中被磨蚀的抗静电能力，并转移静电来进行外部除静电，从而使得塑料的防静电能力优异，扩大应用范围，增强应用的安全性。
在其中一个实施例中，所述塑料的重量份组成如下：改性基础料200-250份、复合添加剂30-45份、填料2-6份、弹性颗粒3-9份、陶瓷纤维1-3份、抗静电剂4-6份、导电粉4-6份；所述复合添加剂的重量份组成如下：植物纤维素7-9份、钛白粉4-7份、相容剂3-5份、抗氧剂5-8份、润滑剂3-5份、增容剂3-5份、扩链剂11-14份。
进一步地，所述润滑剂采用EVA 蜡或甘油；所述扩链剂采用三羟甲基丙烷或二羟甲基丙酸。
一种环保可降解塑料在作为碳源供微生物的降解和再利用中的应用。
在其中一个实施例中，所述应用的操作如下：
提供环保可降解塑料；
对所述环保可降解塑料进行人工堆肥处理，获得溶液；
所述溶液作为微生物碳源，供于微生物的培养使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明，基于偶联剂活化处理填料，从而对共混体系进行增强改性，形成弹性颗粒/玻璃纤维/填料的三元复合增韧体系，显著对塑料进行增韧增强，通过玻璃纤维提高塑料的拉伸强度，增强塑料尺寸的稳定性。
本发明，基于编织交联处理，得到的呈网状结构的基材作为塑料骨架，和后续共混的填料和弹性颗粒进行协同配合，使得塑料的弹力和抗拉伸力提高。
本发明，掺入1：1混配的抗静电剂和导电粉来进行内外协同防静电，基于抗静电剂补充塑料使用过程中被磨蚀的抗静电能力，配合导电粉转移静电来进行外部除静电，从而使得塑料的防静电能力优异，扩大应用范围，增强应用的安全性。
附图说明
图1所示为本发明进行塑料拉伸性能试验的实验结果图，图中纵轴标表示拉伸强度/MPa。
图2所示为本发明进行塑料冲击性能的测定试验的实验结果图，图中纵轴标表示冲击强度（J/m）。
具体实施方式
下面对本发明进行详细的描述。需要说明的是，下述中的各组分物质均为市售可得。
本发明提供了一种环保可降解塑料，其具备以下组分：改性基础料、复合添加剂、填料、弹性颗粒、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉按比例制作得到所述塑料，其中，所述填料、弹性颗粒和陶瓷纤维的重量份配比为2：3：1。所述抗静电剂和所述导电粉的重量份配比为1：1。本发明中，掺入1：1混配的抗静电剂和导电粉来进行内外协同防静电，基于抗静电剂补充塑料使用过程中被磨蚀的抗静电能力，配合导电粉转移静电来进行外部除静电，从而使得塑料的防静电能力优异，扩大应用范围，增强应用的安全性。
所述塑料的重量份组成如下：改性基础料200-250份、复合添加剂30-45份、填料2-6份、弹性颗粒3-9份、陶瓷纤维1-3份、抗静电剂4-6份、导电粉4-6份。所述复合添加剂的重量份组成如下：植物纤维素7-9份、钛白粉4-7份、相容剂3-5份、抗氧剂5-8份、润滑剂3-5份、增容剂3-5份、扩链剂11-14份。
本发明中，采用弹性颗粒和改性基础料进行共混改性，基于弹性颗粒吸收冲击能量，从而大幅度的提升塑料的冲击强度的效果，并且，可有效改善塑料的韧性。基于弹性颗粒/玻璃纤维/填料的三元复合增韧体系，显著对塑料进行增韧增强，通过玻璃纤维提高塑料的拉伸强度，增强塑料尺寸的稳定性。
本发明还提供了一种环保可降解塑料的制作工艺，其用于制作得到上述的一种环保可降解塑料。制作工艺包括以下步骤：
S1提供改性基础料、复合添加剂、填料、弹性颗粒、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉。
所述改性基础料采用PBAT 、PHA、PLA和淀粉中的至少两种共混得到，采用植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、增容剂和扩链剂混配得到所述复合添加剂，所述填料采用CaCO3、黏土、硅灰石和蒙脱土中的至少一种，所述弹性颗粒采用聚丙烯酸酯或苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体。
S2对所述改性基础料进行编织交联处理，得到呈网状结构的基材。
将改性基础料投入搅拌机，加热混合后将熔融物置于编织机中进行交联编织处理，待静置冷却后得到呈网状结构的基材。本发明中，基于编织交联处理，得到的呈网状结构的基材作为塑料骨架，和后续共混的填料和弹性颗粒进行协同配合，使得塑料的弹力和抗拉伸力提高。
S3使用偶联剂活化处理所述填料，得到活化填料，备用。
S4将所述基材置于搅拌机中，后加入所述复合添加剂，搅拌混合得到混合物A。
S5将所述活化填料、弹性颗粒和陶瓷纤维置入混炼机中，后加入混合物A进行混炼，得到混合物B。
S6依次于所述混合物B中加入抗静电剂和导电粉进行混炼改性，得到熔融物。
所述混炼改性的方法的具体操作如下：
S61所述混合物B在100℃的温度条件下混炼4h，获得熔融体。
S62在高剪切作用下依次于所述熔融体中加入抗静电剂和导电粉混炼30min，得到熔融物。
S7对所述熔融物进行挤出处理，得到塑料。
本发明的制作工艺，基于偶联剂活化处理填料，从而对共混体系进行增强改性，形成弹性颗粒/玻璃纤维/填料的三元复合增韧体系，显著对塑料进行增韧增强，通过玻璃纤维提高塑料的拉伸强度，增强塑料尺寸的稳定性。基于编织交联处理，得到的呈网状结构的基材作为塑料骨架，和后续共混的填料和弹性颗粒进行协同配合，使得塑料的弹力和抗拉伸力提高。
实施例1
本实施例提供了一种环保可降解塑料，其重量份组成如下：改性基础料200份、复合添加剂30份、CaCO32份、聚丙烯酸酯3份、陶瓷纤维1份、抗静电剂4份、导电粉4份。改性基础料为PBAT和PHA共混物。所述复合添加剂的重量份组成如下：植物纤维素7份、钛白粉4份、相容剂3份、抗氧剂5份、润滑剂3份、马来酸酐3份、扩链剂11份。
本实施例的一种环保可降解塑料，其制作工艺如下：
S1提供改性基础料（PBAT和PHA共混物）、复合添加剂（植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、马来酸酐和扩链剂）、CaCO3、聚丙烯酸酯、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉。
S2对所述改性基础料（PBAT和PHA共混物）进行编织交联处理，得到呈网状结构的基材。
将改性基础料（PBAT和PHA共混物）投入搅拌机，加热混合后将熔融物置于编织机中进行交联编织处理，待静置冷却后得到呈网状结构的基材。本发明中，基于编织交联处理，得到的呈网状结构的基材作为塑料骨架，和后续共混的CaCO3和聚丙烯酸酯进行协同配合，使得塑料的弹力和抗拉伸力提高。
S3使用偶联剂活化处理所述CaCO3，得到活化CaCO3，备用。
S4将所述基材置于搅拌机中，后加入所述复合添加剂（植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、马来酸酐和扩链剂），搅拌混合得到混合物A。
S5将所述活化CaCO3、聚丙烯酸酯和陶瓷纤维置入混炼机中，后加入混合物A进行混炼，得到混合物B。
S6依次于所述混合物B中加入抗静电剂和导电粉进行混炼改性，得到熔融物。
所述混炼改性的方法的具体操作如下：
S61所述混合物B在100℃的温度条件下混炼4h，获得熔融体。
S62在高剪切作用下依次于所述熔融体中加入抗静电剂和导电粉混炼30min，得到熔融物。
S7对所述熔融物进行挤出处理，得到塑料。
实施例2
本实施例提供了一种环保可降解塑料，其重量份组成如下：改性基础料230份、复合添加剂40份、硅灰石4份、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体6份、陶瓷纤维2份、抗静电剂6份、导电粉6份。改性基础料为PBAT、PHA和PLA的共混物。所述复合添加剂的重量份组成如下：植物纤维素8份、钛白粉6份、相容剂4份、抗氧剂6份、润滑剂4份、马来酸酐4份、扩链剂13份。
本实施例的一种环保可降解塑料，其制作工艺如下：
S1提供改性基础料（PBAT、PHA和PLA的共混物）、复合添加剂（植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、马来酸酐和扩链剂）、硅灰石、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉。
S2对所述改性基础料（PBAT、PHA和PLA的共混物）进行编织交联处理，得到呈网状结构的基材。
将改性基础料（PBAT、PHA和PLA的共混物）投入搅拌机，加热混合后将熔融物置于编织机中进行交联编织处理，待静置冷却后得到呈网状结构的基材。本发明中，基于编织交联处理，得到的呈网状结构的基材作为塑料骨架，和后续共混的硅灰石和苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体进行协同配合，使得塑料的弹力和抗拉伸力提高。
S3使用偶联剂活化处理所述硅灰石，得到活化硅灰石，备用。
S4将所述基材置于搅拌机中，后加入所述复合添加剂（植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、马来酸酐和扩链剂），搅拌混合得到混合物A。
S5将所述活化硅灰石、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体和陶瓷纤维置入混炼机中，后加入混合物A进行混炼，得到混合物B。
S6依次于所述混合物B中加入抗静电剂和导电粉进行混炼改性，得到熔融物。
所述混炼改性的方法的具体操作如下：
S61所述混合物B在100℃的温度条件下混炼4h，获得熔融体。
S62在高剪切作用下依次于所述熔融体中加入抗静电剂和导电粉混炼30min，得到熔融物。
S7对所述熔融物进行挤出处理，得到塑料。
实施例3
本实施例提供了一种环保可降解塑料，其重量份组成如下：改性基础料250份、复合添加剂45份、黏土6份、聚丙烯酸酯9份、陶瓷纤维3份、抗静电剂5份、导电粉5份。改性基础料为PBAT和淀粉的共混物。所述复合添加剂的重量份组成如下：植物纤维素9份、钛白粉7份、相容剂5份、抗氧剂8份、润滑剂5份、马来酸酐5份、扩链剂14份。
本实施例的一种环保可降解塑料，其制作工艺如下：
S1提供改性基础料（PBAT和淀粉的共混物）、复合添加剂（植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、马来酸酐和扩链剂）、黏土、聚丙烯酸酯、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉。
S2对所述改性基础料（PBAT和淀粉的共混物）进行编织交联处理，得到呈网状结构的基材。
将改性基础料（PBAT和淀粉的共混物）投入搅拌机，加热混合后将熔融物置于编织机中进行交联编织处理，待静置冷却后得到呈网状结构的基材。本发明中，基于编织交联处理，得到的呈网状结构的基材作为塑料骨架，和后续共混的黏土和聚丙烯酸酯进行协同配合，使得塑料的弹力和抗拉伸力提高。
S3使用偶联剂活化处理所述黏土，得到活化黏土，备用。
S4将所述基材置于搅拌机中，后加入所述复合添加剂（植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、马来酸酐和扩链剂），搅拌混合得到混合物A。
S5将所述活化黏土、聚丙烯酸酯和陶瓷纤维置入混炼机中，后加入混合物A进行混炼，得到混合物B。
S6依次于所述混合物B中加入抗静电剂和导电粉进行混炼改性，得到熔融物。
所述混炼改性的方法的具体操作如下：
S61所述混合物B在100℃的温度条件下混炼4h，获得熔融体。
S62在高剪切作用下依次于所述熔融体中加入抗静电剂和导电粉混炼30min，得到熔融物。
S7对所述熔融物进行挤出处理，得到塑料。
下面对由实施例1-3制作得到的塑料和市售塑料袋进行对照试验。使用实施例1的塑料制作得到塑料袋，标记为实验组1；使用实施例2的塑料制作得到塑料袋，标记为实验组2；使用实施例3的塑料制作得到塑料袋，标记为实验组3；选取市售塑料袋，标记为对照组。
一、依次对实验组1、2、3以及对照组进行提吊试验，观察提吊后塑料的变形程度和卸力后提拉处是否回弹，试验结果如表1所示。需要说明的是，实验组1、2、3以及对照组在进行提吊试验时，载重的重量一致，并且所承载的物品完全相同。
表1：
变形程度 卸力后提拉处是否回弹
实验组1 轻微变形 是
实验组2 轻微变形 是
实验组3 轻微变形 是
对照组 中度变形 否
分析表1可知，由实施例1-3制作得到的塑料相较于市售塑料袋，在同等载重下进行提吊后，变形程度更小且提吊卸力后，提拉处的形变可进行回缩，这证明了采用本发明的制作工艺可制得增韧增强、拉伸强度好和尺寸的稳定性好的塑料。
二、按GB1040-92塑料拉伸性能试验方法依次对实验组1、2、3以及对照组进行拉伸试验，测得的拉伸强度结果见图1所示。
分析图1可知，相较于市售塑料袋，在同等条件下，采用本发明的制作工艺制得的塑料（实验组1的拉伸强度为32MPa、实验组2的拉伸强度为33MPa、实验组3的拉伸强度为34MPa），其在拉伸强度上明显高于市售塑料（对照组的拉伸强度为18MPa），这证明了，本发明的塑料具备拉伸强度高、韧性好的优点。
三、按 GB/T 1043.1-2008塑料冲击性能的测定方法依次对实验组1、2、3以及对照组进行冲击试验，测得的冲击强度结果如图2所示。
分析图2可知，相较于市售塑料袋，在同等条件下，采用本发明的制作工艺制得的塑料（实验组1的冲击强度为1.5J/m、实验组2的冲击强度为1.55J/m、实验组3的冲击强度为1.6J/m），其在拉伸强度上明显高于市售塑料（对照组的冲击强度为0.5J/m），这证明了，本发明的塑料具备冲击强度高、机械性能好的优点。
本实施例还提供了一种环保可降解塑料在作为碳源供微生物的降解和再利用中的应用。上述应用的操作如下：
步骤一、提供环保可降解塑料。
步骤二、对所述环保可降解塑料进行人工堆肥处理（堆肥温度60℃），获得溶液。
步骤三、所述溶液作为微生物碳源，供于微生物的培养使用。
本实施例介绍了如实施例1至3制作得到的塑料在进行降解后，作为次生碳源以供微生物的降解和再利用使用，有效解决了环境污染和资源浪费的问题，为微生物研究和培养基的研究提供了资源。

Claims (10)

1.一种环保可降解塑料的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1提供改性基础料、复合添加剂、填料、弹性颗粒、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉；
S2对所述改性基础料进行编织交联处理，得到呈网状结构的基材；
S3使用偶联剂活化处理所述填料，得到活化填料，备用；
S4将所述基材置于搅拌机中，后加入所述复合添加剂，搅拌混合得到混合物A；
S5将所述活化填料、弹性颗粒和陶瓷纤维置入混炼机中，后加入混合物A进行混炼，得到混合物B；
S6依次于所述混合物B中加入抗静电剂和导电粉进行混炼改性，得到熔融物；
S7对所述熔融物进行挤出处理，得到塑料。
2.根据权利要求1所述的一种环保可降解塑料的制作工艺，其特征在于，所述改性基础料采用PBAT 、PHA、PLA和淀粉中的至少两种共混得到。
3.根据权利要求1所述的一种环保可降解塑料的制作工艺，其特征在于，采用植物纤维素、钛白粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、增容剂和扩链剂混配得到所述复合添加剂。
4.根据权利要求1所述的一种环保可降解塑料的制作工艺，其特征在于，所述填料采用CaCO3、黏土、硅灰石和蒙脱土中的至少一种；
所述弹性颗粒采用聚丙烯酸酯或苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体。
5.根据权利要求1所述的一种环保可降解塑料的制作工艺，其特征在于，所述混炼改性的方法，其具体操作如下：
S61所述混合物B在100℃的温度条件下混炼4h，获得熔融体；
S62在高剪切作用下依次于所述熔融体中加入抗静电剂和导电粉混炼30min，得到熔融物。
6.一种环保可降解塑料，其采用如权利要求1至5中任意一项所述的一种环保可降解塑料的制作工艺制作得到，其特征在于，所述塑料具备以下组分：改性基础料、复合添加剂、填料、弹性颗粒、陶瓷纤维、抗静电剂和导电粉按比例制作得到所述塑料；其中，所述填料、弹性颗粒和陶瓷纤维的重量份配比为2：3：1；所述抗静电剂和所述导电粉的重量份配比为1：1。
7.根据权利要求6所述的一种环保可降解塑料，其特征在于，所述塑料的重量份组成如下：改性基础料200-250份、复合添加剂30-45份、填料2-6份、弹性颗粒3-9份、陶瓷纤维1-3份、抗静电剂4-6份、导电粉4-6份；
所述复合添加剂的重量份组成如下：植物纤维素7-9份、钛白粉4-7份、相容剂3-5份、抗氧剂5-8份、润滑剂3-5份、增容剂3-5份、扩链剂11-14份。
8.根据权利要求7所述的一种环保可降解塑料，其特征在于，所述润滑剂采用EVA 蜡或甘油；
所述扩链剂采用三羟甲基丙烷或二羟甲基丙酸。
9.一种环保可降解塑料在作为碳源供微生物的降解和再利用中的应用。
10.根据权利要求9所述的一种环保可降解塑料在作为碳源供微生物的降解和再利用中的应用，其特征在于，所述应用的操作如下：
提供环保可降解塑料；
对所述环保可降解塑料进行人工堆肥处理，获得溶液；
所述溶液作为微生物碳源，供于微生物的培养使用。
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