CN103087487A - 一种可生物降解树脂及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可生物降解树脂及其生产方法，将树脂所包括的组分：20~40重量份的聚碳酸亚丙酯、40~50重量份的聚乳酸、20~30重量份的淀粉、0.2~0.5重量份的硬脂酸、3~5重量份的增塑剂、3~6重量份的滑石粉、3~5重量份的甘油、6~8重量份的山梨醇进行混合，形成混合物；将混合物添加到双螺杆挤出机熔融挤出，得到可生物降解树脂。由于树脂的组分均为可生物降解成分，按照以上配比成分把各种原料混合，通过双螺杆挤出机熔融挤出，制得树脂，因此本发明的可生物降解树脂具有良好的生物降解性，在生产过程原料不需要进行改性，工序简单，提高生产效率，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及在微生物有机体作用下能自然分解的塑料，尤其涉及一种可生物降解树脂及其生产方法。
背景技术
在世界范围内，白色污染越来越严重，不断破坏我们赖以生存的环境，良田减产，土地沙漠化，使得河流堵塞造成洪涝灾害，严重地影响了人类生存环境，世界各国都在努力地想办法解除白色污染。
我们一直使用的包装膜材料大都是石油合成树脂制造的一次性成品，如聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等，废弃后成为白色污染源，需要200年才能被分解，并且处理过程中容易产生的有害物质污染资源环境。研发采用生物质材料、可生物降解，替代石油基材料制成的产品，是本领域的重中之重。
现有技术中，生产厂家有两种生产可生物降解方式，一种是先将原料淀粉烘干微粉化后经表面酯化处理，再与其它原料混合，经喂料机加入双螺杆挤出机进行混炼、挤出、冷却、切粒、检验、计量、包装、入库；另一种是先将淀粉加入增塑剂后在高混机中均匀混合，混合后经喂料机投入到挤出机进行混炼、挤出、冷却、切粒，做成淀粉母粒，再将淀粉母粒与其它原料共混，再通过喂料机将共混物投入到挤出机进行混炼、挤出、冷却、切粒、检验、计量、包装、入库。这两种工艺都需要对原料淀粉进行改性处理，再生产可生物降解物，这样的做法工序多，而且工艺复杂，品质难控制且设备投资大，能耗高，从而导致生产成本增高。
因此研发一种生物质材料，可生物降解，使得产品更符合经济社会低碳环保的要求，降低环境污染，而且在生产时工艺简单，设备投入少，降低成本，是本领域目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种可生物降解树脂及其生产方法，可以生物降解且制备工艺简单，原料不需经过任何改性。
本发明提供了一种可生物降解树脂，包括以下组分：
20~40重量份的聚碳酸亚丙酯；
40~50重量份的聚乳酸；
20~30重量份的淀粉；
0.2~0.5重量份的硬脂酸；
3~5重量份的增塑剂；
3~6重量份的滑石粉；
3~5重量份的甘油；
6~8重量份的山梨醇。
优选地，所述淀粉为玉米淀粉或木薯淀粉。
本发明还提供了一种可生物降解树脂的生产方法，生产步骤如下：
（1）将20~40重量份的聚碳酸亚丙酯、40~50重量份的聚乳酸、20~30重量份的淀粉、0.2~0.5重量份的硬脂酸、3~5重量份的增塑剂、3~6重量份的滑石粉、3~5重量份的甘油、6~8重量份的山梨醇混合，形成混合物；
（2）将所述混合物添加到双螺杆挤出机熔融挤出，得到可生物降解树脂。
优选地，所述步骤（2）包括：
（21）开启双螺杆挤出机，设定机筒温度为150℃~165℃，进行预热；
（22）预热后，调整双螺杆挤出机的螺杆转速为300~350rpm/min；
（23）将混合物投入到双螺杆挤出机中，经过熔融混炼后挤出，再经过水冷却，得到可生物降解树脂。
优选地，所述步骤（21）中机筒设有十一个区，温度设置为第一区150℃、第二区162℃~165℃、第三区162℃~165℃、第四区162℃~165℃、第五区162℃~165℃、第六区162℃~165℃、第七区160℃~163℃、第八区160℃~163℃、第九区155℃~158℃、第十区155℃~158℃、第十一区155℃~158℃、模头155℃~158℃。
优选地，所述步骤（1）中的混合是在高速搅拌机中进行。
优选地，所述步骤（23）还包括将混合物投入到喂料机中加热，并利用喂料机将混合物喂料到双螺杆挤出机中。
优选地，所述步骤（23）中的水冷却，冷却温度设置为20℃~30℃。
优选地，还包括步骤（24）将可生物降解树脂风干、切粒，所述切粒的直径为2~3mm，长度为3~4mm。
与现有技术相比，本发明提供的一种可生物降解树脂及其生产方法，将树脂所包括的组分：20~40重量份的聚碳酸亚丙酯、40~50重量份的聚乳酸、20~30重量份的淀粉、0.2~0.5重量份的硬脂酸、3~5重量份的增塑剂、3~6重量份的滑石粉、3~5重量份的甘油、6~8重量份的山梨醇进行混合，形成混合物；将混合物添加到双螺杆挤出机熔融挤出，得到可生物降解树脂。由于树脂的组分均为可生物降解成分，把各种原料混合，通过双螺杆挤出机熔融挤出，制得树脂，因此本发明的可生物降解树脂具有良好的生物降解性，在生产过程原料不需要进行改性，工序简单，提高生产效率，成本低。
具体实施方式
本发明提供了一种可生物降解树脂及其生产方法，由可生物降解原料制成，没有经过化学方法改进，具有良好的生物降解性。
本发明的可生物降解树脂的成分包括：20~40重量份的聚碳酸亚丙酯、40~50重量份的聚乳酸、20~30重量份的淀粉、0.2~0.5重量份的硬脂酸、3~5重量份的增塑剂、3~6重量份的滑石粉、3~5重量份的甘油、6~8重量份的山梨醇。
利用以上组分生产成可生物降解树脂的步骤如下：
（1）将20~40重量份的聚碳酸亚丙酯、40~50重量份的聚乳酸、20~30重量份的淀粉、0.2~0.5重量份的硬脂酸、3~5重量份的增塑剂、3~6重量份的滑石粉、3~5重量份的甘油、6~8重量份的山梨醇混合，形成混合物；
（2）将所述混合物添加到双螺杆挤出机熔融挤出，得到可生物降解树脂。
其中步骤（2）包括：
（21）开启双螺杆挤出机，设定机筒温度为150℃~165℃，进行预热；
（22）预热后，调整双螺杆挤出机的螺杆转速为300~350rpm/min；
（23）将混合物投入到双螺杆挤出机中，经过熔融混炼后挤出，再经过水冷却，得到可生物降解树脂。
本发明的树脂由生物降解原料制成，包括组分聚碳酸亚丙酯（PPC）、聚乳酸（PLA）、淀粉、硬脂酸、增塑剂、滑石粉、甘油、山梨醇混合。由于聚乳酸具有较高的模量和拉伸强度，但断裂伸长率低，韧性较差；聚碳酸亚丙酯柔软性强，但拉伸强度和模量较低，因此利用聚乳酸和聚碳酸亚丙酯共混可以改善聚碳酸亚丙酯的力学性能，提高其拉伸强度和模量。又由于聚乳酸的生物降解速率很慢，聚碳酸亚丙酯生物降解速率稍高，淀粉（玉米淀粉或木薯淀粉）是纯天然生物高分子材料，生物降解速率非常高，这三种材料共混是互补的共混体系，可以改善力学性能，还能提高生物降解速率。
本发明的材料是全生物降解成分，是一种全新的生物降解材料，将聚碳酸亚丙酯、聚乳酸和淀粉利用在包装材料上，在使用完以后，丢弃在大自然或垃圾堆中，可以在半年至1年的时间内完全分解成二氧化碳和水等，有利于环境的保护。此可生物降解树脂不含4P（即PE、PP、PVC、PS）和石油基降解材料（PBS、PBAT、PCLA、PBSA），而全国每年用于包装材料上的聚烯烃材料数以万吨计，都是石油产品裂解制得的。
其中，聚碳酸亚丙酯（PPC）为市场上销售产品，例如内蒙古蒙西高新集团有限公司制造的；聚乳酸（PLA）为市场上销售产品，例如美国NatureWorks制造；淀粉为市场上销售的、类别为工业一级；硬脂酸为市场销售产品；增塑剂为市场销售产品；滑石粉为市场销售产品，类别为经过表面酯化处理；甘油为市场销售产品，类别为食品级；山梨醇市场销售产品，类别为食品级。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
可生物降解树脂包括聚碳酸亚丙酯、聚乳酸、淀粉、硬脂酸、增塑剂、滑石粉、甘油和山梨醇。
称取25公斤聚碳酸亚丙酯、41公斤聚乳酸、25公斤玉米淀粉、0.2公斤硬脂酸、5公斤增塑剂、3.5公斤滑石粉和5.5公斤山梨醇加入到200L的高速混合机内，开启混合机的运作按钮，低速搅拌2分钟；称取3.5公斤甘油缓慢均匀加入到高速混合机内，开启高速按钮，运行4分钟，使得以上物料在混合机内能够充分的搅拌均匀；转为低速运行，开启放料口，将混合物放到容器内备用。
进行造粒：开启双螺杆挤出机电源，并打开双螺杆挤出机的预热开关，给双螺杆挤出机加热。由于双螺杆挤出机机筒共十一个区，将温度设定为第一区150℃、第二区165℃、第三区165℃、第四区165℃、第五区165℃、第六区165℃、第七区160℃、第八区160℃、第九区155℃、第十区155℃、第十一区155℃、模头温度为155℃，预热进行，并设定机头温度为155℃、熔体温度160-170℃。
将备用的混合物加入到容积式喂料机，加热一小时；待混合物达到设定温度时，启动双螺杆挤出机主电机，将螺杆转速调整至300rpm/min，启动喂料机向双螺杆挤出机喂料，经过熔融混炼后挤出，拉条，再经过20℃水冷却，进行切粒，可生物降解树脂制作完成。
实施例2
可生物降解树脂包括聚碳酸亚丙酯、聚乳酸、淀粉、硬脂酸、增塑剂、滑石粉、甘油和山梨醇。
称取20公斤聚碳酸亚丙酯、40公斤聚乳酸、30公斤玉米淀粉、0.2公斤硬脂酸、6公斤增塑剂、3公斤滑石粉和5公斤山梨醇加入到200L的高速混合机内，开启混合机的运作按钮，低速搅拌2分钟；称取4公斤甘油缓慢均匀加入到高速混合机内，开启高速按钮，运行3分钟，使得以上物料在混合机内能够充分的搅拌均匀；转为低速运行，开启放料口，将混合物放到容器内备用。
进行造粒：开启双螺杆挤出机电源，并打开双螺杆挤出机的预热开关，给双螺杆挤出机加热。由于双螺杆挤出机机筒共十一个区，将温度设定为第一区150℃、第二区163℃、第三区163℃、第四区163℃、第五区163℃、第六区163℃、第七区160℃、第八区160℃、第九区155℃、第十区155℃、第十一区155℃、模头温度为158℃，预热进行，并设定机头温度为155℃、熔体温度160-170℃。
将备用的混合物加入到容积式喂料机，加热一小时；待混合物达到设定温度时，启动双螺杆挤出机主电机，将螺杆转速调整至350rpm/min，启动喂料机向双螺杆挤出机喂料，经过熔融混炼后挤出，拉条，再经过25℃水冷却，进行切粒，可生物降解树脂制作完成。
实施例3
可生物降解树脂包括聚碳酸亚丙酯、聚乳酸、淀粉、硬脂酸、增塑剂、滑石粉、甘油和山梨醇。
称取30公斤聚碳酸亚丙酯、43公斤聚乳酸、20公斤玉米淀粉、0.2公斤硬脂酸、3公斤增塑剂、3公斤滑石粉和6公斤山梨醇加入到200L的高速混合机内，开启混合机的运作按钮，低速搅拌2分钟；称取3公斤甘油缓慢均匀加入到高速混合机内，开启高速按钮，运行5分钟，使得以上物料在混合机内能够充分的搅拌均匀；转为低速运行，开启放料口，将混合物放到容器内备用。
进行造粒：开启双螺杆挤出机电源，并打开双螺杆挤出机的预热开关，给双螺杆挤出机加热。由于双螺杆挤出机机筒共十一个区，将温度设定为第一区150℃、第二区165℃、第三区165℃、第四区165℃、第五区165℃、第六区165℃、第七区163℃、第八区163℃、第九区158℃、第十区158℃、第十一区158℃、模头温度为156℃，预热进行，并设定机头温度为158℃、熔体温度160-170℃。
将备用的混合物加入到容积式喂料机，加热一小时；待混合物达到设定温度时，启动双螺杆挤出机主电机，将螺杆转速调整至320rpm/min，启动喂料机向双螺杆挤出机喂料，经过熔融混炼后挤出，拉条，再经过26℃水冷却，进行切粒，可生物降解树脂制作完成。
实施例4
可生物降解树脂包括聚碳酸亚丙酯、聚乳酸、淀粉、硬脂酸、增塑剂、滑石粉、甘油和山梨醇。
称取40公斤聚碳酸亚丙酯、50公斤聚乳酸、30公斤木薯淀粉、0.5公斤硬脂酸、5公斤增塑剂、6公斤滑石粉和8公斤山梨醇加入到200L的高速混合机内，开启混合机的运作按钮，低速搅拌2分钟；称取5公斤甘油缓慢均匀加入到高速混合机内，开启高速按钮，运行4分钟，使得以上物料在混合机内能够充分的搅拌均匀；转为低速运行，开启放料口，将混合物放到容器内备用。
进行造粒：开启双螺杆挤出机电源，并打开双螺杆挤出机的预热开关，给双螺杆挤出机加热。由于双螺杆挤出机机筒共十二个区，将温度设定为第一区150℃、第二区165℃、第三区165℃、第四区165℃、第五区165℃、第六区165℃、第七区163℃、第八区163℃、第九区158℃、第十区155℃、第十一区155℃、模头温度为155℃，预热进行，并设定机头温度为155℃、熔体温度160-170℃。
将备用的混合物加入到容积式喂料机，加热一小时；待混合物达到设定温度时，启动双螺杆挤出机主电机，将螺杆转速调整至350rpm/min，启动喂料机向双螺杆挤出机喂料，经过熔融混炼后挤出，拉条，再经过28℃水冷却，进行切粒，可生物降解树脂制作完成。
实施例5
可生物降解树脂包括聚碳酸亚丙酯、聚乳酸、淀粉、硬脂酸、增塑剂、滑石粉、甘油和山梨醇。
称取35公斤聚碳酸亚丙酯、45公斤聚乳酸、27公斤木薯淀粉、0.3公斤硬脂酸、4.5公斤增塑剂、4.5公斤滑石粉和6.5公斤山梨醇加入到200L的高速混合机内，开启混合机的运作按钮，低速搅拌2分钟；称取4公斤甘油缓慢均匀加入到高速混合机内，开启高速按钮，运行5分钟，使得以上物料在混合机内能够充分的搅拌均匀；转为低速运行，开启放料口，将混合物放到容器内备用。
进行造粒：开启双螺杆挤出机电源，并打开双螺杆挤出机的预热开关，给双螺杆挤出机加热。由于双螺杆挤出机机筒共十二个区，将温度设定为第一区150℃、第二区160℃、第三区162℃、第四区162℃、第五区162℃、第六区162℃、第七区160℃、第八区160℃、第九区158℃、第十区155℃、第十一区155℃、模头温度为158℃，预热进行，并设定机头温度为155℃、熔体温度160-170℃。
将备用的混合物加入到容积式喂料机，加热一小时；待混合物达到设定温度时，启动双螺杆挤出机主电机，将螺杆转速调整至350rpm/min，启动喂料机向双螺杆挤出机喂料，经过熔融混炼后挤出，拉条，再经过30℃水冷却，进行切粒。
切粒后的粒子为成品粒子，检验成品粒子，粒子为白色的圆柱体颗粒、直径2~3mm、长度3~4mm；进行包装，包装袋分为内外两层，内包装层为铝箔真空袋、外包装层为纸塑复合袋，重量为25KG/袋。
本发明的可生物降解树脂的生产方法工艺简单，采用一步法把各种原料混合，通过双螺杆挤出机造粒，所制得的树脂，可在通用的塑料成型设备上加工成为制品。此制作工艺中淀粉不需改性直接作为原料，使加工工序减少了许多环节，提高了生产效率。
本生产方法对设备的要求不高，设备投资小，能耗小，混合物料的过程只需一台高速混合机就能把各种物料搅拌均匀，并只需在国产机电一体的双螺杆挤出机上即可完成，仅仅几分钟就可以完成加工，制成合格的可生物降解树脂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可生物降解树脂，其特征在于，包括以下组分：
20~40重量份的聚碳酸亚丙酯；
40~50重量份的聚乳酸；
20~30重量份的淀粉；
0.2~0.5重量份的硬脂酸；
3~5重量份的增塑剂；
3~6重量份的滑石粉；
3~5重量份的甘油；
6~8重量份的山梨醇。
2.根据权利要求1所述的可生物降解树脂，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉或木薯淀粉。
3.一种可生物降解树脂的生产方法，其特征在于，生产步骤如下：
（1）将20~40重量份的聚碳酸亚丙酯、40~50重量份的聚乳酸、20~30重量份的淀粉、0.2~0.5重量份的硬脂酸、3~5重量份的增塑剂、3~6重量份的滑石粉、3~5重量份的甘油、6~8重量份的山梨醇混合，形成混合物；
（2）将所述混合物添加到双螺杆挤出机熔融挤出，得到可生物降解树脂。
4.根据权利要求3所述的可生物降解树脂的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）包括：
（21）开启双螺杆挤出机，设定机筒温度为150℃~165℃，进行预热；
（22）预热后，调整双螺杆挤出机的螺杆转速为300~350rpm/min；
（23）将混合物投入到双螺杆挤出机中，经过熔融混炼后挤出，再经过水冷却，得到可生物降解树脂。
5.根据权利要求4所述的可生物降解树脂的生产方法，其特征在于，所述步骤（21）中机筒设有十一个区，温度设置为第一区150℃、第二区160℃~165℃、第三区162℃~165℃、第四区162℃~165℃、第五区162℃~165℃、第六区162℃~165℃、第七区160℃~163℃、第八区160℃~163℃、第九区155℃~158℃、第十区155℃~158℃、第十一区155℃~158℃，模头155℃~158℃。
6.根据权利要求4所述的可生物降解树脂的生产方法，其特征在于，所述步骤（23）还包括将混合物投入到喂料机中加热，并利用喂料机将混合物喂料到双螺杆挤出机中。
7.根据权利要求4所述的可生物降解树脂的生产方法，其特征在于，所述步骤（23）中的水冷却，冷却温度设置为20℃~30℃。
8.根据权利要求4所述的可生物降解树脂的生产方法，其特征在于，还包括步骤（24）将可生物降解树脂风干、切粒，所述切粒的直径为2~3mm，长度为3~4mm。
9.根据权利要求3所述的可生物降解树脂的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）中的混合是在高速搅拌机中进行。
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