CN115028977A - 一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，配方包括：PHA、生物基填充料、分散剂、塑化剂、界面剂和增韧剂，各组分的重量份数分别是：55‑90份的PHA、10‑45份的生物基填充料、1‑2份的分散剂、2‑4份的塑化剂、1‑3份的界面剂和3‑5份的增韧剂；加工工艺，包括以下步骤：步骤一，磨粉；步骤二，除湿；步骤三，干燥；步骤四，高混；步骤五，挤出；步骤六，铸片；步骤七，压光；步骤八，切边；步骤九，卷取；步骤十，成品；该发明，使用的PHA与椰壳两种材料均属于极性生物材料经外面后生物相容性好，天然成分，有利于环保，同时便于降解，且使用的分散剂、塑化剂、界面剂和增韧剂均为生物基添加剂，具有的高生物基可降解性。
Description
技术领域
本发明涉及改性材料技术领域，具体为一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材。
背景技术
改性材料的应用广泛，并且在在家电、汽车、电子、通信等行业实际应用，同时收到了很好的经济和社会效益，但现有的改性材料不易降解，从而增加了对环境的污染，同时在对改性材料进行处理时，增加了处理费用，因此设计一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，配方包括：PHA、生物基填充料、分散剂、塑化剂、界面剂和增韧剂，各组分的重量份数分别是：55-90份的PHA、10-45份的生物基填充料、1-2份的分散剂、2-4份的塑化剂、1-3份的界面剂和3-5份的增韧剂。
优选的，所述生物基填充料不限于椰壳粉，同时还包括竹、木、茶、秸秆、咖啡渣、谷物纤维粉、生物钙类、天然贝壳、鸡蛋、牡蛎壳以及动物骨粉，，同时PHA选用不限于选用聚羟基丁酸酯(PHB)、羟基戊酸共聚酯(PHBV)以及羟基丁酸已酸共聚酯中的其中一种或两种共混，其中PBAT是以二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。
优选的，所述分散剂为EBs、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙和锌中的其中一种。
优选的，所述塑化剂为环氧大豆油ECo和聚酯多元醇中的其中一种。
优选的，所述界面剂为甘油脂肪酸酯。
优选的，所述增韧剂为马来酸酐天然橡胶和Tpee聚醚酯弹性体中的其中一种。
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，磨粉；步骤二，除湿；步骤三，干燥；步骤四，高混；步骤五，挤出；步骤六，铸片；步骤七，压光；步骤八，切边；步骤九，卷取；步骤十，成品；
其中上述步骤一中，生物基填充料选用椰壳粉，将选用的椰壳首先进行磨粉处理得到椰壳粉；
其中上述步骤二中，椰壳粉经过可调温高速搅拌机转速调800-1500r/min，加温85-100C除水时间30分钟除到含水量达2-3％即可得到干基椰壳粉；
其中上述步骤三中，先将PHA原料预干燥处理、湿度设置露点负40、温度65C干燥3小时、原料水份在45-50ppm；
其中上述步骤四中，第一步先倒入10-45份步骤二中得到的干基椰壳粉与1-3份的界面剂高混拌料机偶联处理25分钟，第二步再投入55-90份的PHA原料、1-2份的分散剂、2-4份的塑化剂和3-5份的增韧剂再搅拌15分钟，
其中上述步骤五中，将所有拌匀物料混料投入低速冷拌桶降温到45c后出料投入平行双螺杆挤出机中；目的是去除余下的水份及灰份、螺杆转速180-250R/min，且平行双螺杆挤出机的抽真空形真空度在-0.099MPA；
其中上述步骤六中，随后通过T型模头、三辊铸片冷却得到半成品片材；且三辊辊温中的上辊温度为65C，中辊温度为68C以及下辊温度为45C，同时上辊的辊筒直径为40cm、中辊的辊筒直径为50cm以及下辊的辊筒直径为50cm，同时T型模头的模头温度195-200C；
其中上述步骤七中，将步骤六中得到的半成品片材进行压光处理；
其中上述步骤八中，将步骤七中得到的半成品片材进行切边处理；
其中上述步骤九中，将上述步骤八中切边后的半成品片材根据所需的规格进行卷取处理；
其中上述步骤十中，将步骤九中卷取后的半成品片材进行包装即可得到成品共混改性片材。
优选的，所述步骤五中，挤出机加热区分八区：其中1区温度在60-80C、2区温度为80-130C、3区温度为130-150C、4区温度为150-170C、5区温度为170-180C、6区温度为180-190C、7区温度为190-195C、8区温度为195C。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明，使用的PHA与椰壳两种材料均属于极性生物材料经外面后生物相容性好，天然成分，不含有有害物质，遇到高温燃烧后环境不会产生有害气体，同时椰壳(渣、碎)易得价廉回收再利用零排放，能在自然环境条件下较快地降解并随时间的推移进一步降解为二氧化碳和水，最终回归自然，使土地更加肥沃；同时椰壳渣粉硬度强、高含木质素、纤维素50％以上且含有20％戍聚糖(多糖)存有螺旋状对交联生物共混性佳、并可生物降解性，且PHA利用葡萄糖、果糖为碳源发酵合成也可细菌合成胞内酯生物新材(无石油依赖)具有高水汽阻隔性、透明性、柔韧性强、可生物降解也可在海水、浅水降解。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：
实施例1：
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，配方包括：PHA、生物基填充料、分散剂、塑化剂、界面剂和增韧剂，各组分的重量份数分别是：90份的PHA、10份的生物基填充料、0.5份的分散剂、1份的塑化剂、1份的界面剂和1份的增韧剂，且生物基填充料选用椰壳粉，分散剂选用Ebs、塑化剂选用聚酯多元醇、界面剂选用单甘油脂肪酸酯以及增韧剂选用Tpee聚醚酯弹性体，PHA选用聚羟基丁酸酯(PHB)。
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，磨粉；步骤二，除湿；步骤三，干燥；步骤四，高混；步骤五，挤出；步骤六，铸片；步骤七，压光；步骤八，切边；步骤九，卷取；步骤十，成品；
其中上述步骤一中，生物基填充料选用椰壳粉，将选用的椰壳首先进行磨粉处理得到椰壳粉；
其中上述步骤二中，椰壳粉经过可调温高速搅拌机转速调800-1500r/min，加温85-100C除水时间30分钟除到含水量达2-3％即可得到干基椰壳粉；且干基椰壳粉(粒径40-75um)，200-300目；
其中上述步骤三中，先将PHA原料预干燥处理、湿度设置露点负40、温度65C干燥3小时、原料水份在45-50ppm；
其中上述步骤四中，第一步先倒入10份步骤二中得到的干基椰壳粉与1份的界面剂高混拌料机偶联处理25分钟，第二步再投入90份的PHA原料、0.5份的分散剂、1份的塑化剂和1份的增韧剂再搅拌15分钟，
其中上述步骤五中，将所有拌匀物料混料投入低速冷拌桶降温到45c后出料投入平行双螺杆挤出机中；目的是去除余下的水份及灰份、螺杆转速180-250R/min，且平行双螺杆挤出机的抽真空形真空度在-0.099MPA；挤出机加热区分八区：其中1区温度在60-80C、2区温度为80-130C、3区温度为130-150C、4区温度为150-170C、5区温度为170-180C、6区温度为180-190C、7区温度为190-195C、8区温度为195C；
其中上述步骤六中，随后通过T型模头、三辊铸片冷却得到半成品片材；且三辊辊温中的上辊温度为65C，中辊温度为68C以及下辊温度为45C，同时上辊的辊筒直径为40cm、中辊的辊筒直径为50cm以及下辊的辊筒直径为50cm，同时T型模头的模头温度195-200C；
其中上述步骤七中，将步骤六中得到的半成品片材进行压光处理；
其中上述步骤八中，将步骤七中得到的半成品片材进行切边处理；
其中上述步骤九中，将上述步骤八中切边后的半成品片材根据所需的规格进行卷取处理；
其中上述步骤十中，将步骤九中卷取后的半成品片材进行包装即可得到成品共混改性片材。
实施例2：
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，配方包括：PHA、生物基填充料、分散剂、塑化剂、界面剂和增韧剂，各组分的重量份数分别是：75份的PHA、25份的生物基填充料、1份的分散剂、1.8份的塑化剂、1.5份的界面剂和2.5份的增韧剂，且生物基填充料选用椰壳粉，分散剂选用Ebs、塑化剂选用聚酯多元醇、界面剂选用单甘油脂肪酸酯以及增韧剂选用Tpee聚醚酯弹性体，PHA选用聚羟基丁酸酯(PHB)。
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，磨粉；步骤二，除湿；步骤三，干燥；步骤四，高混；步骤五，挤出；步骤六，铸片；步骤七，压光；步骤八，切边；步骤九，卷取；步骤十，成品；
其中上述步骤一中，生物基填充料选用椰壳粉，将选用的椰壳首先进行磨粉处理得到椰壳粉；
其中上述步骤二中，椰壳粉经过可调温高速搅拌机转速调800-1500r/min，加温85-100C除水时间30分钟除到含水量达2-3％即可得到干基椰壳粉；且干基椰壳粉(粒径40-75um)，200-300目；
其中上述步骤三中，先将PHA原料预干燥处理、湿度设置露点负40、温度65C干燥3小时、原料水份在45-50ppm；
其中上述步骤四中，第一步先倒入25份步骤二中得到的干基椰壳粉与1.5份的界面剂高混拌料机偶联处理25分钟，第二步再投入75份的PHA原料、1份的分散剂、1.8份的塑化剂和2.5份的增韧剂再搅拌15分钟，
其中上述步骤五中，将所有拌匀物料混料投入低速冷拌桶降温到45c后出料投入平行双螺杆挤出机中；目的是去除余下的水份及灰份、螺杆转速180-250R/min，且平行双螺杆挤出机的抽真空形真空度在-0.099MPA；挤出机加热区分八区：其中1区温度在60-80C、2区温度为80-130C、3区温度为130-150C、4区温度为150-170C、5区温度为170-180C、6区温度为180-190C、7区温度为190-195C、8区温度为195C；
其中上述步骤六中，随后通过T型模头、三辊铸片冷却得到半成品片材；且三辊辊温中的上辊温度为65C，中辊温度为68C以及下辊温度为45C，同时上辊的辊筒直径为40cm、中辊的辊筒直径为50cm以及下辊的辊筒直径为50cm，同时T型模头的模头温度195-200C；
其中上述步骤七中，将步骤六中得到的半成品片材进行压光处理；
其中上述步骤八中，将步骤七中得到的半成品片材进行切边处理；
其中上述步骤九中，将上述步骤八中切边后的半成品片材根据所需的规格进行卷取处理；
其中上述步骤十中，将步骤九中卷取后的半成品片材进行包装即可得到成品共混改性片材。
实施例3：
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，配方包括：PHA、生物基填充料、分散剂、塑化剂、界面剂和增韧剂，各组分的重量份数分别是：65份的PHA、35份的生物基填充料、1份的分散剂、2.5份的塑化剂、2份的界面剂和3份的增韧剂，且生物基填充料选用椰壳粉，分散剂选用Ebs、塑化剂选用聚酯多元醇、界面剂选用单甘油脂肪酸酯以及增韧剂选用Tpee聚醚酯弹性体，PHA选用聚羟基丁酸酯(PHB)。
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，磨粉；步骤二，除湿；步骤三，干燥；步骤四，高混；步骤五，挤出；步骤六，铸片；步骤七，压光；步骤八，切边；步骤九，卷取；步骤十，成品；
其中上述步骤一中，生物基填充料选用椰壳粉，将选用的椰壳首先进行磨粉处理得到椰壳粉；
其中上述步骤二中，椰壳粉经过可调温高速搅拌机转速调800-1500r/min，加温85-100C除水时间30分钟除到含水量达2-3％即可得到干基椰壳粉；且干基椰壳粉(粒径40-75um)，200-300目；
其中上述步骤三中，先将PHA原料预干燥处理、湿度设置露点负40、温度65C干燥3小时、原料水份在45-50ppm；
其中上述步骤四中，第一步先倒入35份步骤二中得到的干基椰壳粉与2份的界面剂高混拌料机偶联处理25分钟，第二步再投入65份的PHA原料、1份的分散剂、2.5份的塑化剂和3份的增韧剂再搅拌15分钟，
其中上述步骤五中，将所有拌匀物料混料投入低速冷拌桶降温到45c后出料投入平行双螺杆挤出机中；目的是去除余下的水份及灰份、螺杆转速180-250R/min，且平行双螺杆挤出机的抽真空形真空度在-0.099MPA；挤出机加热区分八区：其中1区温度在60-80C、2区温度为80-130C、3区温度为130-150C、4区温度为150-170C、5区温度为170-180C、6区温度为180-190C、7区温度为190-195C、8区温度为195C；
其中上述步骤六中，随后通过T型模头、三辊铸片冷却得到半成品片材；且三辊辊温中的上辊温度为65C，中辊温度为68C以及下辊温度为45C，同时上辊的辊筒直径为40cm、中辊的辊筒直径为50cm以及下辊的辊筒直径为50cm，同时T型模头的模头温度195-200C；
其中上述步骤七中，将步骤六中得到的半成品片材进行压光处理；
其中上述步骤八中，将步骤七中得到的半成品片材进行切边处理；
其中上述步骤九中，将上述步骤八中切边后的半成品片材根据所需的规格进行卷取处理；
其中上述步骤十中，将步骤九中卷取后的半成品片材进行包装即可得到成品共混改性片材。
实施例4：
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，配方包括：PHA、生物基填充料、分散剂、塑化剂、界面剂和增韧剂，各组分的重量份数分别是：55份的PHA、45份的生物基填充料、1份的分散剂、3.5份的塑化剂、2份的界面剂和4份的增韧剂，且生物基填充料选用椰壳粉，分散剂选用Ebs、塑化剂选用聚酯多元醇、界面剂选用单甘油脂肪酸酯以及增韧剂选用Tpee聚醚酯弹性体，PHA选用聚羟基丁酸酯(PHB)。
一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，磨粉；步骤二，除湿；步骤三，干燥；步骤四，高混；步骤五，挤出；步骤六，铸片；步骤七，压光；步骤八，切边；步骤九，卷取；步骤十，成品；
其中上述步骤一中，生物基填充料选用椰壳粉，将选用的椰壳首先进行磨粉处理得到椰壳粉；
其中上述步骤二中，椰壳粉经过可调温高速搅拌机转速调800-1500r/min，加温85-100C除水时间30分钟除到含水量达2-3％即可得到干基椰壳粉；且干基椰壳粉(粒径40-75um)，200-300目；
其中上述步骤三中，先将PHA原料预干燥处理、湿度设置露点负40、温度65C干燥3小时、原料水份在45-50ppm；
其中上述步骤四中，第一步先倒入45份步骤二中得到的干基椰壳粉与2份的界面剂高混拌料机偶联处理25分钟，第二步再投入55份的PHA原料、1份的分散剂、3.5份的塑化剂和4份的增韧剂再搅拌15分钟，
其中上述步骤五中，将所有拌匀物料混料投入低速冷拌桶降温到45c后出料投入平行双螺杆挤出机中；目的是去除余下的水份及灰份、螺杆转速180-250R/min，且平行双螺杆挤出机的抽真空形真空度在-0.099MPA；挤出机加热区分八区：其中1区温度在60-80C、2区温度为80-130C、3区温度为130-150C、4区温度为150-170C、5区温度为170-180C、6区温度为180-190C、7区温度为190-195C、8区温度为195C；
其中上述步骤六中，随后通过T型模头、三辊铸片冷却得到半成品片材；且三辊辊温中的上辊温度为65C，中辊温度为68C以及下辊温度为45C，同时上辊的辊筒直径为40cm、中辊的辊筒直径为50cm以及下辊的辊筒直径为50cm，同时T型模头的模头温度195-200C；
其中上述步骤七中，将步骤六中得到的半成品片材进行压光处理；
其中上述步骤八中，将步骤七中得到的半成品片材进行切边处理；
其中上述步骤九中，将上述步骤八中切边后的半成品片材根据所需的规格进行卷取处理；
其中上述步骤十中，将步骤九中卷取后的半成品片材进行包装即可得到成品共混改性片材。
为了验证本发明共混加工工艺得到有益片材，以下通过几种对比实验来验证：将无机碳酸钙与有机椰壳粉在同等质量比情况下，力学、比重的区别：
无机填充与有机填充的区别：
| 无机/有机 | 普通无机填充剂 | 椰子壳粉 |
| 生物基含量pmc | 无 | 98％ |
| 可生物降解率 | 无 | 99％ |
| 堆积面度 | 0.8-1.3g/cm<sup>3</sup> | 0.4-0.6/cm<sup>3</sup> |
PHA与不同椰壳粉不同比例的物性对比
基于上述，本发明的优点在于，PHA与椰壳两种材料均属于极性生物材料经外面后生物相容性好，天然成分，不含有有害物质，遇到高温燃烧后环境不会产生有害气体；同时椰壳(渣、碎)易得价廉回收再利用零排放，能在自然环境条件下较快地降解并随时间的推移进一步降解为二氧化碳和水(土壤中3-6个月内就能降解)最终回归自然；使土地更加肥沃；且PHA/椰壳粉共混后通过GDT/19277.1-2011降解测试120天相对降解率93％、其生物基含量达90％以上通过USDA认证ASTMD6866认证；可生物降解材料不增加环境负荷，属绿源环保材料，便于保护环境。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，配方包括：PHA、生物基填充料、分散剂、塑化剂、界面剂和增韧剂，其特征在于：各组分的重量份数分别是：55-90份的PHA、10-45份的生物基填充料、1-2份的分散剂、2-4份的塑化剂、1-3份的界面剂和3-5份的增韧剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，其特征在于：所述生物基填充料不限于椰壳粉，同时还包括竹、木、茶、秸秆、咖啡渣、谷物纤维粉、生物钙类、天然贝壳、鸡蛋、牡蛎壳以及动物骨粉，同时PHA选用不限于选用聚羟基丁酸酯(PHB)、羟基戊酸共聚酯(PHBV)以及羟基丁酸已酸共聚酯中的其中一种或两种共混，其中PBAT是以二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。
3.根据权利要求1所述的一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，其特征在于：所述分散剂为EBs、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙和锌中的其中一种。
4.根据权利要求1所述的一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，其特征在于：所述塑化剂为环氧大豆油ECo和聚酯多元醇中的其中一种。
5.根据权利要求1所述的一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，其特征在于：所述界面剂为甘油脂肪酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材，其特征在于：所述增韧剂为马来酸酐天然橡胶和Tpee聚醚酯弹性体中的其中一种。
7.一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，磨粉；步骤二，除湿；步骤三，干燥；步骤四，高混；步骤五，挤出；步骤六，铸片；步骤七，压光；步骤八，切边；步骤九，卷取；步骤十，成品；其特征在于：
其中上述步骤一中，生物基填充料选用椰壳粉，将选用的椰壳首先进行磨粉处理得到椰壳粉；
其中上述步骤二中，椰壳粉经过可调温高速搅拌机转速调800-1500r/min，加温85-100C除水时间30分钟除到含水量达2-3％即可得到干基椰壳粉；
其中上述步骤三中，先将PHA原料预干燥处理、湿度设置露点负40、温度65C干燥3小时、原料水份在45-50ppm；
其中上述步骤四中，第一步先倒入10-45份步骤二中得到的干基椰壳粉与1-3份的界面剂高混拌料机偶联处理25分钟，第二步再投入55-90份的PHA原料、1-2份的分散剂、2-4份的塑化剂和3-5份的增韧剂再搅拌15分钟，
其中上述步骤五中，将所有拌匀物料混料投入低速冷拌桶降温到45c后出料投入平行双螺杆挤出机中；目的是去除余下的水份及灰份、螺杆转速180-250R/min，且平行双螺杆挤出机的抽真空形真空度在-0.099MPA；
其中上述步骤六中，随后通过T型模头、三辊铸片冷却得到半成品片材；且三辊辊温中的上辊温度为65C，中辊温度为68C以及下辊温度为45C，同时上辊的辊筒直径为40cm、中辊的辊筒直径为50cm以及下辊的辊筒直径为50cm，同时T型模头的模头温度195-200C；
其中上述步骤七中，将步骤六中得到的半成品片材进行压光处理；
其中上述步骤八中，将步骤七中得到的半成品片材进行切边处理；
其中上述步骤九中，将上述步骤八中切边后的半成品片材根据所需的规格进行卷取处理；
其中上述步骤十中，将步骤九中卷取后的半成品片材进行包装即可得到成品共混改性片材。
8.根据权利要求7所述的一种利用天然生物基与生物可降解原料共混改性片材的加工工艺，其特征在于：所述步骤五中，挤出机加热区分八区：其中1区温度在60-80C、2区温度为80-130C、3区温度为130-150C、4区温度为150-170C、5区温度为170-180C、6区温度为180-190C、7区温度为190-195C、8区温度为195C。
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