CN102120841A - 一种可降解合成纸材料及其制备方法 - Google Patents

一种可降解合成纸材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可降解合成纸材料及其制备方法。所述的材料组分配比为：塑料树脂100份、淀粉填料50-600份、无机填料50～300份、助剂10～100份。其制备方法为：将干燥的聚合物树脂、淀粉、改性无机填料以及各类助剂按比例加入带有加热装置的高速混料机中，在80～90℃的温度下共混2～15分钟；随后将上述混合料经双螺杆挤出机挤出造粒；造粒后的粒料经挤出吹塑成型即可得所述的可降解合成纸。本发明具有成本低廉，制备工艺简单，生产过程不污染环境等特点，所述的合成纸可写、可印刷，力学性能优良，可通过土埋法或暴晒法进行可控降解。

Description

一种可降解合成纸材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种塑料可降解合成纸材料及其制备方法。
背景技术
造纸工业是一个与国民经济发展息息相关的重要产业，对国民经济的发展起重要的作用。造纸工业又是一个技术密集、方法复杂、资源消耗量大及产生污染多的工业。我国是个造纸大国，长期以来大多数中小企业一直沿用传统的碱法、硫酸盐法、亚胺法和半化学法等制浆方法，生产过程产生大量的有害液体和气体，污染周围环境，给人民的生活和健康带来极大的危害。
随着全球环保意识的增强，人们对普通纤维纸在制备过程中产成的大量污染问题日益重视。为了解决这一问题，科学家们研究出了合成纸的制备。随着科技的不断发展、新的合成纸品种不断出现，合成纸的应用范围也越来越宽。
同时，随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国的垃圾产量与日俱增，尤其是纸张和塑料包装物的垃圾量增长最快。这些产品在给人们生活带来便利的同时，也造生了大量环境污染，危害生态环境。
我国现有关于合成纸的发明专利已很多，例如专利(CN101760990A)采用改性矿物纤维、热塑性淀粉、纤维素衍生物、相容剂、辅助成分等制备合成纸，大大降低了合成纸的成本。专利(CN101618622)以CaCO3、低压线性聚乙烯、仿纸母料及白色母料为原料制备合成纸，通过各组分合理配比、相互作用，提高了产品的拉伸强度，同时也提高了产品的抗环境应力开裂性、抗低温冲击性能。专利(CN1846984)采用五层共挤双向拉伸制备PP合成纸，五层材料分别由五台挤出机挤出，再经同一模头叠加共挤出一次成型五层复合膜结构，具有密度低、强度高等特点。研究发现以往的发明专利主要集中在解决合成纸的制备，提高表面涂覆性能、印刷性能、机械性能等问题；都没有涉及到合成纸降解性能的研究。而在实际应用中提高合成纸的降解性能对环境保护有着及其重要的意义。所以可降解合成纸的制备就成为如今一个急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种低成本、可降解合成纸材料的制备方法。
本发明的另一目的是解决如何在保证机械性能的基础上增加材料的可降解性以及解决塑料基体材料与填充的淀粉纤维、无机材料之间的相容性、分散性差和加工困难等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可降解合成纸材料，由塑料树脂、淀粉填料、无机填料、助剂组成，其组分的重量份数比如下：
塑料树脂        100份
淀粉填料        50-600份
无机填料        50～300份
助剂            10～100份
其中：高分子聚合物树脂聚乙烯或聚乳酸；聚乙烯为高密度聚乙烯(中国石化上海金山石化分部生产，型号：MH602)、低密度聚乙烯(中国石化上海金山石化分部生产，型号：Q210)、线性低密度聚乙烯(锦州石化生产，型号：DFDA-7042)中的一种或几种；聚乳酸为数均分子量为3×104～6×104的聚乳酸；
所述淀粉填料为工业级淀粉填料；
所述无机填料为碳酸钙(CaCO3：500～2000目的重质碳酸钙)、蒙脱土、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)中的一种或几种；
所述助剂为偶联剂、增韧剂、分散剂、润滑剂中的一种或几种混合物，其中增韧剂为乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯(POE-GMA)；分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)；润滑剂为聚乙烯蜡(PEW)和/或硬脂酸(Hst)；偶联剂是乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，即(A-172)。
优选的技术方案为：增韧剂含量为0～70份、润滑剂0～40份、分散剂0～30份、偶联剂为0～20份，增韧剂、润滑剂、分散剂、偶联剂的取值不同时为0。
本发明还提供一种所述的可降解合成纸的制备方法，包括步骤如下：
(1)原料干燥：将塑料树脂基体、淀粉以及无机填料在80～100℃下干燥4～6小时，然后取出以备用。
(2)原料共混：将塑料树脂基体、淀粉填料、无机填料及助剂按所述比例加入带有加热装置的高速混料机中于80～90℃下共混2～15分钟，然后取出备用；
(3)造粒：将步骤(2)制备的混合料加入双螺杆挤出机中塑化挤出造粒；
(4)成型：对步骤(3)制备的粒料进行挤出吹塑成型，即得到可降解合成纸。
本发明的可降解合成纸材料既可通过挤出吹塑制备可降解合成纸，也可通过注塑制备客户所需的型材、片材等。
有益效果
本发明采用工业级淀粉和碳酸钙(CaCO3)、蒙脱土、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)中的一种或几种作为填料，通过与塑料粒子进行复合得到可降解合成纸材料。所采用的工业级淀粉和无机填料具有成本低廉、环境友好、可生物降解等优点；本发明的可降解合成纸材料采用双螺杆挤出机挤出造粒，具有工艺简单、快捷且绿色环保等特点。最终得到的可降解合成纸环境友好，具有较高的机械性能和印刷性能。
与现有技术相比，本发明的可降解合成纸具有如下有益效果：成本低、绿色环保、可生物降解、工艺简单、适于产业化。
附图说明
图1为可降解合成纸材料的工艺流程图。
具体实施方式
下面实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
实施例1
准确称取75份高密度聚乙烯(中国石化上海金山石化分部生产，型号：MH602)，25份低密度聚乙烯(中国石化上海金山石化分部生产，型号：Q210)，225份工业级淀粉，100份碳酸钙(1500目，重质)烘干后与15份聚乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯，20份乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，10份聚乙烯蜡(PEW)，10份硬脂酸(Hst)，10份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)，10份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，在高速混合机中混合均匀后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的各段温度设定为(从进料口至模头)：100～140～160～180℃，螺杆转速为150rpm，喂料转速为10rpm。将得到的共混物在90-100℃烘干后挤出吹塑成型；所得样品采用土埋法进行降解实验，三个月后，降解失重率为38％。
实施例2
准确称取62.5份高密度聚乙烯(中国石化上海金山石化分部生产，型号：MH602)，37.5份低密度聚乙烯(中国石化上海金山石化分部生产，型号：Q210)，312.5份工业级淀粉，125份碳酸钙(1500目，重质)烘干后与18.75份聚乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯，25份乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，12.5份聚乙烯蜡(PEW)，12.5份硬脂酸(Hst)，12.5份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)，12.5份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，在高速混合机中混合均匀后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的各段温度设定为(从进料口至模头)：100～140～160～180℃，螺杆转速为150rpm，喂料转速为10rpm。将得到的共混物在90-100℃烘干后挤出吹塑成型；所得样品采用土埋法进行降解实验，三个月后，降解失重率为45％。
实施例3
准确称取71.4份高密度聚乙烯(中国石化上海金山石化分部生产，型号：MH602)，28.6份低密度聚乙烯(中国石化上海金山石化分部生产，型号：Q210)，464.3份工业级淀粉，71.4份碳酸钙(1500目，重质)烘干后与14.3份聚乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯，21.4份乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，7.15份聚乙烯蜡(PEW)，14.3份硬脂酸(Hst)，14.3份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)，7.15份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，在高速混合机中混合均匀后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的各段温度设定为(从进料口至模头)：100～140～160～180℃，螺杆转速为150rpm，喂料转速为10rpm。将得到的共混物在90-100℃烘干后挤出吹塑成型；所得样品采用土埋法进行降解实验，三个月后，降解失重率为59％。

Claims (4)

1.一种可降解合成纸材料，由塑料树脂、淀粉填料、无机填料、助剂组成，其特征在于，所述的可降解合成纸材料重量份数比如下：
塑料树脂    100份
淀粉填料    50-600份
无机填料    50～300份
助剂        10～100份
其中：高分子聚合物树脂聚乙烯或聚乳酸；聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或几种；聚乳酸为数均分子量为3×104～6×104的聚乳酸；
所述淀粉填料为工业级淀粉填料；
所述无机填料为碳酸钙、蒙脱土、二氧化钛、二氧化硅中的一种或几种；
所述助剂为偶联剂、增韧剂、分散剂、润滑剂中的一种或几种的混合物。
2.如权利要求1所述的可降解合成纸材料，其特征在于，所述的增韧剂为乙烯醋酸乙烯酯或聚乙烯-1-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸环氧丙酯；分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺；润滑剂为聚乙烯蜡和/或硬脂酸；偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
3.如权利要求1所述的可降解合成纸材料，其特征在于，所述助剂的重量份数比为：偶联剂0～20份、增韧剂0～70份、润滑剂0～40份、分散剂0～30份，偶联剂、增韧剂、润滑剂、分散剂的取值不同时为0。
4.一种如权利要求1所述的可降解合成纸材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)原料干燥：将塑料树脂基体、淀粉填料以及无机填料在80～100℃下干燥4～6小时，然后取出以备用。
(2)原料共混：将塑料树脂基体、淀粉填料、无机填料及助剂按所述比例加入带有加热装置的高速混料机中于80～90℃下共混2～15分钟，然后取出备用；
(3)造粒：将步骤(2)制备的混合料加入双螺杆挤出机中塑化挤出造粒；
(4)成型：对步骤(3)制备的粒料进行挤出吹塑成型，即得到可降解合成纸。
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