CN100390226C - 可生物降解的复合材料及其制法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可生物降解的复合材料及其制造方法和用途，其可用于制造鞋材及包装用抗震片材。所述复合材料以生物降解母料为主料，连同EVA、PE、填充剂、交联剂、发泡剂、稳定剂、润滑剂、着色剂以及成核剂一起混合，经过塑炼、压延、制片、切片、模压、发泡等步骤得到，所述复合材料经冲裁可制得所需的可降解鞋材及可降解包装用抗震片材，得到的产品生物降解度高，不污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种可生物降解的复合材料及其制造方法和用途，特别涉及一种用于可降解鞋材及可降解包装用抗震片材的复合材料，所述复合材料以生物降解母料为主料制得。
背景技术
目前市场上已有的鞋材及包装用抗震片材的主要成份PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙稀)、EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)、橡胶等均为石油化工产品，它们均属高聚物，因聚合度较大，分子间作用力强，高分子链难以断裂分解，从而导致已有的鞋材及包装用抗震片材具有不可降解性，会污染环境。同时石油是地球上不可再生资源，这使得石油产物具有不可再生性，且成本高。
已知含生物降解母料的复合材料具有生物降解性。其中生物降解母料为市场上可购买到的产品，其组成为：纯淀粉、专用交联剂(过氧化物)、化学促进剂(氢过氧化物)、低分子物质(聚乙烯蜡、石蜡油及大分子烷烃)和高分子树脂(PE、PP)。所述生物降解母料一般可按下述方法得到：1、制备变性淀粉：将淀粉在液态下真空脱水，对脱水后的淀粉进行微细化处理，使淀粉粒径降到8微米以下；加入自制的DH改性剂、氧化剂和润滑剂在一定条件下对淀粉进行覆羟改性从而制成变性淀粉。2、将变性淀粉、化学促进剂、助氧化剂、专用交联剂、低分子物质和高分子树脂于低速混合机中混合10～30分钟出料。3、将上述备料用长径双螺杆挤出机挤出造粒即可制得生物降解母料。
中国专利文献公开号为第1263913、1232834、1280146号的专利公报上披露了将含生物降解母料的复合材料制作成塑料薄膜、农用地膜、购物袋、非抗震用片材(快餐盒、托盘)等。在这些制品的制备中，使用100重量份的生物降解母料，100～400重量份的塑料母料，如PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯，包括LDPE、LLDPE、PE)，以及少量填充剂和微量着色剂。在这些专利文献中没有提到含生物降解母料的复合材料可以用于制作鞋材或包装用抗震片材。
发明内容
本发明的发明人发现，以生物降解母料为主料的复合材料可以制成鞋材，如鞋底、鞋中跟和鞋面，及包装用抗震片材，使其具有可降解性，达到不污染环境的目的。
本发明的一个目的在于提供一种以生物降解母料为主料的复合材料。
本发明的另一目的在于提供制备上述以生物降解母料为主料的复合材料的方法。
本发明的还一目的在于实现以生物降解母料为主料的复合材料在鞋材及包装用抗震片材上的应用。
为了实现上述目的，本发明提供一种制造可生物降解的复合材料的方法，其步骤依次包括：
1.1)共混：将混合材料在常温下加入到低速混合机中搅拌5分钟得到备料；所述混合材料的各组份为：生物降解母料100重量份，EVA 10～50重量份，PE 10～50重量份，填充剂10～80重量份，交联剂0.1～0.5重量份，发泡剂2～5重量份，稳定剂0.1～1.5重量份，润滑剂0.1～1重量份，着色剂0.1～0.5重量份，以及成核剂0.02～0.1重量份；
1.2)塑炼：将上述1.1)中的备料在塑炼机上塑炼12～15分钟得到炼胶，其中塑炼机辊温度控制在150～160℃；
1.3)压延：将上述1.2)中炼胶在热压机中热压10分钟得到片材，其中压力控制在12～15Mpa；
1.4)制片：将上述1.3)中片材边角毛刺进行修整；
1.5)切片：将上述1.4)中片材按尺寸用切片机切成小片；
1.6)模压：将上述1.5)中小片放入模压机中压模得到模压材料，其中模压时蒸汽压力控制在0.4～0.6Mpa，模压时间为10分钟；
1.7)发泡：将上述1.6)中模压材料置入发泡室中发泡得到泡材，其中发泡时间控制在500～600秒，物料温度控制在160～180℃；
1.8)冲裁：将上述1.7)中泡材冲裁成一预定形状。
为了实现本发明的目的，本发明提供了另一种制造可生物降解的复合材料的方法，其步骤依次包括：
2.1)共混：将各组份重量比为第一种方法中所述的材料在常温下加入到低速混合机中搅拌5分钟得到备料；
2.2)塑炼：将上述2.1)中的备料在塑炼机上塑炼12～15分钟得到炼胶，其中塑炼机辊温度控制在150～160℃；
2.3)压延：将上述2.2)中炼胶在热压机中热压10分钟得到片材，其中压力控制在12～15Mpa；
2.4)制片：将上述2.3)中片材边角毛刺进行修整；
2.5)切粒：将上述2.4)中片材用造粒机制成颗粒料；
2.6)挤出发泡：将上述2.5)中颗粒料放入挤出机中挤出成型并同时发泡得到泡材，其中发泡时间为1～2分钟，物料温度控制在160～180℃；
2.7)冲裁：将上述2.6)中泡材冲裁成一预定形状。
为了实现本发明的目的，本发明提供了又一种制造可生物降解的复合材料的方法，其步骤依次包括：
3.1)共混：将各组份重量比为第一种方法中所述的材料在常温下加入到低速混合机中搅拌5分钟得到备料；
3.2)塑炼：将上述3.1)中的备料在塑炼机上塑炼12～15分钟得到炼胶，其中塑炼机辊温度控制在150～160℃；
3.3)压延：将上述3.2)中炼胶在热压机中热压10分钟得到片材，其中压力控制在12～15Mpa；
3.4)制片：将上述3.3)中片材边角毛刺进行修整；
3.5)切粒：将上述3.4)中片材用造粒机制成颗粒料；
3.6)注射发泡：将上述3.5)中颗粒料放入注射机中注射成型并同时发泡得到泡材，其中发泡时间为1～2分钟，物料温度控制在160～180℃；
3.7)冲裁：将上述3.6)中泡材冲裁成一预定形状。
在上述各方法中，如果所述泡材用于制造鞋材，在发泡步骤，即步骤1.7)、2.6)和3.6)中，将物料温度控制在160～170℃。
在上述各方法中，所述混合材料的各组份优选为：生物降解母料100重量份，EVA 40～50重量份，LDPE 20～40重量份，填充剂CaCO360～80重量份，交联剂0.2～0.3重量份，发泡剂3～4重量份，稳定剂0.5～0.7重量份，润滑剂0.5～0.7重量份，着色剂0.1～0.5重量份，以及成核剂0.02～0.1重量份。
本发明提供了由上述方法制得的可生物降解的复合材料。在上述各方法中，发泡步骤得到的泡材即为本发明的可生物降解的复合材料。
在上述各方法的冲裁步骤中，可将泡材冲裁为所需的鞋材或者所需的包装用抗震片材的形状，以达到其应用的目的。
在上述各方法中，所用的填充剂可以选自碳酸钙(CaCO3)或轻质碳酸钙(Ca(HCO3)2)，交联剂可以选用DCP(过氧二异丙苯)，发泡剂可以选自Ac(丙烷，丁烷)，稳定剂可以选自硬脂酸钙或硅酸钙，润滑剂可以选用硬脂酸，成核剂可以选自有机酸、碳酸盐及二氧化硅等，着色剂可以选自钛白粉和碳黑等。
按本发明的方法制得的鞋材及包装用抗震片材的物理性能良好，具有柔软、质轻、抗冲击性好的特点，抗震、防震性能佳，耐低温性能好，降解度高，速生资源替代不可再生资源性能突出，同时因为EVA用量减少，使产品成本降低，故本发明的产品替代性好。
具体实施方式
以下将以实施例的方式详细描述本发明的实施过程。在以下实施例中，如无特别声明，所述组份的份数均为重量份。
实施例1
按各组份重量比，将生物降解母料100份，EVA 40份，LDPE40份，填充剂CaCO3 80份，交联剂(DCP)过氧二异丙苯0.3份，发泡剂(Ac)丁烷3份，稳定剂硬脂酸钙0.7份，润滑剂硬脂酸0.5份，成核剂粉末状二氧化硅0.05份，着色剂钛白粉0.4份放入低速搅拌机中搅拌5分钟，制成共混料。将共混料加入塑炼机中塑炼。塑炼机辊温为160℃±2℃，塑炼15分钟拉片，将拉片置于热压机中热压10分钟，压力为12～15Mpa。取出压片修整边角制成规格尺寸片材，将制成的规格尺寸片材用切片机切成小尺寸片材，将小尺寸片材放入模压机中压模，蒸汽压力为0.4～0.6Mpa，模压时间为10分钟，将模压机打开并取出雏模置入发泡室中600秒，发泡室温度控制在160～170℃，取出冲裁成所需鞋材。
所得鞋材的物理性能检测结果和生物降解性能测试结果分别见表1和表3。
实施例2
按各组份重量比，将生物降解母料100份，EVA 40份，LDPE40份、填充剂CaCO3 80份，交联剂(DCP)过氧二异丙苯0.3份，发泡剂(Ac)丁烷3份，稳定剂硬脂酸钙0.7份，润滑剂硬脂酸0.5份，成核剂粉末状二氧化硅0.05份，着色剂钛白粉0.4份放入低速搅拌机中搅拌5分钟，制成共混料。将共混料加入塑炼机中塑炼，塑炼机辊温为160℃±2℃，塑炼12分钟拉片，将拉片置于热压机中热压10分钟，压力为12～15Mpa，取出压片修整边角制成规格尺寸片材。将制成的规格尺寸片材用造粒机制成颗粒料，将颗粒料放入挤出机中，挤出成型并同时发泡，挤出机物料温度控制在165℃±5℃，发泡时间为1～2分钟，将泡材冲裁成所需鞋材。
所得鞋材的物理性能检测结果和生物降解性能测试结果分别见表1和表3。
实施例3
按各组份重量比，将生物降解母料100份，EVA 40份，LDPE40份、填充剂CaCO3 80份，交联剂(DCP)过氧二异丙苯0.3份，发泡剂(Ac)丁烷3份，稳定剂硬脂酸钙0.7份，润滑剂硬脂酸0.5份，成核剂粉末状二氧化硅0.05份，着色剂钛白粉0.4份放入低速搅拌机中搅拌5分钟，制成共混料。将共混料加入塑炼机中塑炼，塑炼机辊温为160℃±2℃，塑炼12分钟拉片，将拉片置于热压机中热压10分钟，压力为12～15Mpa，取出压片修整边角制成规格尺寸片材。将制成的规格尺寸片材用造粒机制成颗粒料，将颗粒料放入注射机中，注射成型并同时发泡，注射机物料温度控制在165℃±5℃，发泡时间为1～2分钟，将泡材冲裁成所需鞋材。
所得鞋材的物理性能检测结果和生物降解性能测试结果分别见表1和表3。
实施例4
按各组份重量比，将生物降解母料100份，EVA 50份，LDPE20份，填充剂CaCO3 60份，交联剂(DCP)过氧二异丙苯0.25份，发泡剂(Ac)丁烷4份，稳定剂硬脂酸钙0.5份，润滑剂硬脂酸0.6份，成核剂粉末状二氧化硅0.08份，着色剂钛白粉0.5份放入低速搅拌机中搅拌5分钟，制成共混料。将共混料加入塑炼机中塑炼。塑炼机辊温为160℃±2℃，塑炼15分钟拉片，将拉片置于热压机中热压10分钟，压力为12～15Mpa。取出压片修整边角制成规格尺寸片材，将制成的规格尺寸片材用切片机切成小尺寸片材，将小尺寸片材放入模压机中压模，蒸汽压力为0.4～0.6Mpa，模压时间为10分钟，将模压机打开并取出雏模置入发泡室中600秒，发泡室温度控制在160～180℃，取出冲裁成所需包装用抗震片材。
所得包装用抗震片材的物理性能检测结果和生物降解性能测试结果分别见表2和表3。
实施例5
按各组份重量比，将生物降解母料100份，EVA 50份，LDPE20份、填充剂CaCO3 60份，交联剂(DCP)过氧二异丙苯0.25份，发泡剂(Ac)丁烷4份，稳定剂硬脂酸钙0.5份，润滑剂硬脂酸0.6份，成核剂粉末状二氧化硅0.08份，着色剂钛白粉0.5份放入低速搅拌机中搅拌5分钟，制成共混料。将共混料加入塑炼机中塑炼，塑炼机辊温为160℃±2℃，塑炼12分钟拉片，将拉片置于热压机中热压10分钟，压力为12～15Mpa，取出压片修整边角制成规格尺寸片材。将制成的规格尺寸片材用造粒机制成颗粒料，将颗粒料放入挤出机中，挤出成型并同时发泡，挤出机物料温度控制在170℃±10℃，发泡时间为1～2分钟，将泡材冲裁成所需包装用抗震片材。
所得包装用抗震片材的物理性能检测结果和生物降解性能测试结果分别见表2和表3。
实施例6
按各组份重量比，将生物降解母料100份，EVA 50份，LDPE20份、填充剂CaCO3 60份，交联剂(DCP)过氧二异丙苯0.25份，发泡剂(Ac)丁烷4份，稳定剂硬脂酸钙0.5份，润滑剂硬脂酸0.6份，成核剂粉末状二氧化硅0.08份，着色剂钛白粉0.5份放入低速搅拌机中搅拌5分钟，制成共混料。将共混料加入塑炼机中塑炼，塑炼机辊温为160℃±2℃，塑炼12分钟拉片，将拉片置于热压机中热压10分钟，压力为12～15Mpa，取出压片修整边角制成规格尺寸片材。将制成的规格尺寸片材用造粒机制成颗粒料，将颗粒料放入注射机中，注射成型并同时发泡，注射机物料温度控制在170℃±10℃，发泡时间为1～2分钟，将泡材冲裁成所需包装用抗震片材。
所得包装用抗震片材的物理性能检测结果和生物降解性能测试结果分别见表2和表3。
表1为鞋材的物理性能检测结果：
表1
| 实施例号 | 抗伸张度(Mpa) | 断裂伸长率(％) | 表观密度(kg/m<sup>3</sup>) | 硬度(HW，度) |
| 1 | 1.62 | 204 | 233 | 61 |
| 2 | 1.54 | 218 | 236 | 71 |
| 3 | 1.61 | 252 | 231 | 63 |
表2为包装用抗震片材的物理性能检测结果：
表2
| 实施例号 | 抗伸张度(Mpa) | 断裂伸长率(％) | 表观密度(kg/m<sup>3</sup>) | 硬度(AW，度) |
| 4 | 1.20 | 268 | 224 | 67 |
| 5 | 1.60 | 296 | 238 | 71 |
| 6 | 1.65 | 279 | 228 | 75 |
表3为鞋材和包装用抗震片材的生物降解性能测试结果：
表3
| 实施例号 | 生物降解度(％) |
| 1 | 22.58 |
| 2 | 23.27 |
| 3 | 22.58 |
| 4 | 21.88 |
| 5 | 21.27 |
| 6 | 24.26 |
Claims (9)
1.一种制造可生物降解的复合材料的方法，其依次包括：
1.1)共混：将混合材料在常温下加入到低速混合机中搅拌5分钟得到备料；所述混合材料的各组份为：生物降解母料100重量份，EVA 10～50重量份，PE 10～50重量份，填充剂10～80重量份，交联剂0.1～0.5重量份，发泡剂2～5重量份，稳定剂0.1～1.5重量份，润滑剂0.1～1重量份，着色剂0.1～0.5重量份，以及成核剂0.02～0.1重量份；
1.2)塑炼：将上述1.1)中的备料在塑炼机上塑炼12～15分钟得到炼胶，其中塑炼机辊温度控制在150～160℃；
1.3)压延：将上述1.2)中炼胶在热压机中热压10分钟得到片材，其中压力控制在12～15Mpa；
1.4)制片：将上述1.3)中片材边角毛刺进行修整；
1.5)切片：将上述1.4)中片材按尺寸用切片机切成小片；
1.6)模压：将上述1.5)中小片放入模压机中压模得到模压材料，其中模压时蒸汽压力控制在0.4～0.6Mpa，模压时间为10分钟；
1.7)发泡：将上述1.6)中模压材料置入发泡室中发泡得到泡材，其中发泡时间控制在500～600秒，物料温度控制在160～180℃；
1.8)冲裁：将上述1.7)中泡材冲裁成一预定形状。
2.一种制造可生物降解的复合材料的方法，其依次包括：
2.1)共混：将各组份重量比为权利要求1中所述的材料在常温下加入到低速混合机中搅拌5分钟得到备料；
2.2)塑炼：将上述2.1)中的备料在塑炼机上塑炼12～15分钟得到炼胶，其中塑炼机辊温度控制在150～160℃；
2.3)压延：将上述2.2)中炼胶在热压机中热压10分钟得到片材，其中压力控制在12～15Mpa；
2.4)制片：将上述2.3)中片材边角毛刺进行修整；
2.5)切粒：将上述2.4)中片材用造粒机制成颗粒料；
2.6)挤出发泡：将上述2.5)中颗粒料放入挤出机中挤出成型并同时发泡得到泡材，其中发泡时间为1～2分钟，物料温度控制在160～180℃；
2.7)冲裁：将上述2.6)中泡材冲裁成一预定形状。
3.一种制造可生物降解的复合材料的方法，其依次包括：
3.1)共混：将各组份重量比为权利要求1中所述的材料在常温下加入到低速混合机中搅拌5分钟得到备料；
3.2)塑炼：将上述3.1)中的备料在塑炼机上塑炼12～15分钟得到炼胶，其中塑炼机辊温度控制在150～160℃；
3.3)压延：将上述3.2)中炼胶在热压机中热压10分钟得到片材，其中压力控制在12～15Mpa；
3.4)制片：将上述3.3)中片材边角毛刺进行修整；
3.5)切粒：将上述3.4)中片材用造粒机制成颗粒料；
3.6)注射发泡：将上述3.5)中颗粒料放入注射机中注射成型并同时发泡得到泡材，其中发泡时间为1～2分钟，物料温度控制在160～180℃；
3.7)冲裁：将上述3.6)中泡材冲裁成一预定形状。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于发泡步骤中的物料温度控制在160～170℃。
5.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于所述混合材料的各组份为：生物降解母料100重量份，EVA 40～50重量份，LDPE 20～40重量份，填充剂CaCO3 60～80重量份，交联剂0.2～0.3重量份，发泡剂3～4重量份，稳定剂0.5～0.7重量份，润滑剂0.5～0.7重量份，着色剂0.1～0.5重量份，以及成核剂0.02～0.1重量份。
6.一种按照权利要求1～3中任一项所述的方法制得的可生物降解的复合材料。
7.一种按照权利要求4中所述方法制得的可生物降解的复合材料。
8.如权利要求6所述的复合材料在可降解的包装用抗震片材中的用途。
9.如权利要求7所述的复合材料在可降解的鞋材中的用途。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Assignee: Fujian Pan Asia science and Technology Development Co., Ltd. Assignor: Ding Shaozhong Contract fulfillment period: 2009.6.20 to 2022.1.30 contract change Contract record no.: 2009350000144 Denomination of invention: Biological gradable composite material, its preparing method and use Granted publication date: 20080528 License type: Exclusive license Record date: 2009.7.23 |
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| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.6.20 TO 2022.1.30; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: FUJIAN FAYA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO. Effective date: 20090723 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080528 Termination date: 20170211 |
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