CN103539966B - 一种生物纳米塑料 - Google Patents

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Abstract

一种生物纳米塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：植物纤维淀粉45-60，甘油4-6、聚乙烯40、聚乳酸20-40、合成树脂60-80、助剂10-15、普鲁兰多糖5-8、抗氧剂2-4、紫外线吸收剂1-1.5等。

Description

一种生物纳米塑料
技术领域
本发明涉及一种塑料薄膜，特别是一种生物纳米塑料。
背景技术
聚丙烯作为一种通用塑料，具有许多优良的性能，但是因机械强度低、耐热性差、收缩形变大、抗蠕变性差等缺陷，在应用上，特别是作为结构材料，受到很大限制，不能作为高性能的工程塑料。因此，对聚丙烯进行改性，使之工程化就成为一个重要的研究课题。
滑石粉是一种由层状硅酸盐晶体组成的矿物，采用滑石粉填充的PP，耐热性好，收缩率低，尺寸稳定性好，硬度高。滑石粉填充PP复合材料已广泛应用于汽车部件及日常用品的生产，其产品与未填充滑石粉的PP相比具有良好的表观质量、低的收缩率和较高的热变形温度，然而由于两相界面的亲和性不强，滑石粉的直接填充往往导致一些力学性能的下降，从而使复合材料的应用受到限制。对其进行表面改性处理可有效地改进滑石粉与聚合物的界面亲和性，提高聚合物对滑石粉的润湿能力，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态，从而提高复合材料的物理力学性能。
面对日益猖獗的致病细菌的危害，人类不断在抗菌方面进行研究和探索。从最初的短效消毒到长效抗菌产品的使用。特别是禽流感之后，更多的抗菌产品拥入了市场。古埃及人早在4000多年前就使用伤口覆银片来防止细菌感染；古代人用药用抗菌植物保护木乃伊。第二次世界大战期间，德国军队通过对军服消毒处理以减少伤口的感染。
随着生活水平的提高，人们对生存环境的要求也越来越高。由此，抗菌材料的生产已成为一个新兴的产业，世界各国对抗菌剂的研究更加重视。从微生物学角度上来讲，抗菌的概念在对病菌的控制上与消毒是有区别的，它并不要求能立即杀死对人体健康或生活、生产环境有害的微生物，而着重于在长期的使用过程中，抑制创门的生长繁殖，保持环境的清洁卫生。我们通常所说的抗菌往往包含了灭菌、除霉、消毒等意思。一般来说，对抗菌剂的要求有：(l)抗菌能力及广谱抗菌性；(2)持效性，即耐洗涤、耐磨损、寿命长；(3)耐侯性，即耐热、耐日照、不易分解失效；(4)与基材的相容性或可加工性，即易添加到基材中不变色、不降低产品性能；(5)安全性，对健康无害，不造成对环境的污染；(6)细菌不易产生耐药性。
抗菌塑料是指在塑料中添加抗菌剂，使塑料本身具有抗菌性，可在一定时间内将沾污在塑料上的细菌杀死或抑制，与常规的化学和物理方法相比，使用抗菌塑料杀菌时效长，既经济又方便。抗菌剂可分无机、有机和天然生物抗菌剂3种类型。由于不同的抗菌剂对同种病原菌的抗菌作用机理和有效性的不同，以及同种抗菌剂对于不同的病原菌的抗菌作用机制和抑制范围也不同，因此，要研究出既长效又广谱、既高效又安全的抗菌剂，对抗菌机理的研究十分重要。
抗菌塑料的开发和应用为保护人类健康树起了一道绿色屏障，对于改善人类生存环境，减少疾病，保护全民健康，具有十分重要的意义。由于抗菌塑料可以从根本上减少或者避免人与人、人与物、物与物之间细菌的交叉感染，具有抗菌功能的塑料制品普遍受到人们的重视和欢迎。近三十年来，抗菌塑料的制备也有了前所未有的高速发展。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足，提出一种在废弃后的环境中，保证降解的可降解环保绿色塑料袋制品。
本发明的技术方案为：一种生物降解塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：
植物纤维淀粉45-60，
甘油4-6
聚乙烯40
聚乳酸20-40
合成树脂60-80
助剂10-15
普鲁兰多糖5-8
抗氧剂2-4
紫外线吸收剂1-1.5
纳米阻燃复合物25-30
所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：
（1）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；
（2）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；
（3）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物。
聚乙烯为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯按照质量比2:2:1混料。
助剂包括增塑剂、润滑剂、热稳定剂，所述增塑剂选用柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯。
所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168。
一种制备所述的生物降解塑料的方法，其特征在于：其步骤为：
（1）将植物纤维淀粉、聚乙烯、聚乳酸、合成树脂和水、纳米阻燃复合物预混合后，喷洒进已盛有助剂、普鲁兰多糖、抗氧剂、紫外线吸收剂混合物的高速搅拌混合器中搅拌，得到混合物；
（2）将步骤（1）中得到的混合物放入密炼机中密炼0.5-1小时，再用双辊筒炼塑机开炼并压片得到生物降解塑料。
步骤（1）中所述搅拌时间为3-5分钟。
步骤（2）中所述密炼机的转速设置为60-70r/min。
步骤（2）中所述双辊筒炼塑机的温度设置为130-140℃。
本发明的优点和积极效果是：
本发明提供的隔氧且可降解塑料薄膜在富氧及微生物的作用下会自动分解，废弃后的薄膜能被自然界中微生物完全降解消化，最终生成二氧化碳和水，较相同厚度的LDPE薄膜隔氧性能可提高40%。本发明的制备方法工艺简单、生产效率高、工业化实施容易、可用普通塑料吹膜机进行生产。本发明制备的阻燃剂不含卤素、有机物，无毒环保，应用前景广阔；本发明进行二次改性，这样的好处是：增加反应活性点，提高改性效果；改性的同时又能蒸除体系中的水分，干燥与改性同时进行，提高了工作效率；纳米级硅羟基磷灰石、凹凸棒、蒙脱土、高岭土等自身微孔中存在大量的物理和化学吸附水，在高温下产生水蒸汽，阻断氧气，吸收热量，达到多重阻燃的功效；强大吸附性能可以有效改善几种阻燃剂的协同作用，阻止被阻燃物质温度升高，提高了阻燃效率；硅羟基磷灰石、凹凸棒、蒙脱土、高岭土等资源丰富，大大降低了阻燃剂的工业成本，也为凹凸棒土的开发应用提供了一条新途径；本发明采用溶液法超声波分散及机械高速搅拌器搅拌，使得阻燃剂各自组分在溶液中达到了纳米级分散，有效避免了对复合材料的自然氧化，从而使复合材料具有更好的力学性能。复合材料的氧指数为41抗拉强度为5MPa，断裂伸长率为120％，降解周期为120天。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于这些实施例：
实施例1
一种生物降解塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：
植物纤维淀粉45-60，
甘油4-6
聚乙烯40
聚乳酸20-40
合成树脂60-80
助剂10-15
普鲁兰多糖5-8
抗氧剂2-4
紫外线吸收剂1-1.5
纳米阻燃复合物25
所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：
（1）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；
（2）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；
（3）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物。
聚乙烯为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯按照质量比2:2:1混料。
助剂包括增塑剂、润滑剂、热稳定剂，所述增塑剂选用柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯。
所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168。
一种制备所述的生物降解塑料的方法，其特征在于：其步骤为：
（1）将植物纤维淀粉、聚乙烯、聚乳酸、合成树脂和水、纳米阻燃复合物预混合后，喷洒进已盛有助剂、普鲁兰多糖、抗氧剂、紫外线吸收剂混合物的高速搅拌混合器中搅拌，得到混合物；
（2）将步骤（1）中得到的混合物放入密炼机中密炼0.5-1小时，再用双辊筒炼塑机开炼并压片得到生物降解塑料。
步骤（1）中所述搅拌时间为3-5分钟。
步骤（2）中所述密炼机的转速设置为60-70r/min。
步骤（2）中所述双辊筒炼塑机的温度设置为130-140℃。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生物纳米塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：
植物纤维淀粉45-60，
甘油4-6
聚乙烯40
聚乳酸20-40
合成树脂60-80
助剂10-15
普鲁兰多糖5-8
抗氧剂2-4
紫外线吸收剂1-1.5
纳米阻燃复合物25-30
所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：
（1）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；
（2）将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时，过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；
（3）将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌60分钟，搅拌速度为1200r/min；得纳米阻燃复合物。
2.根据权利要求1所述的生物纳米塑料，其特征在于：聚乙烯为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯按照质量比2:2:1混料。
3.根据权利要求1所述的生物纳米塑料，其特征在于：助剂包括增塑剂、润滑剂、热稳定剂，所述增塑剂选用柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯。
4.根据权利要求1所述的生物纳米塑料，其特征在于：所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168。
5.一种制备如权利要求1所述的生物纳米塑料的方法，其特征在于：其步骤为：
（1）将植物纤维淀粉、聚乙烯、聚乳酸、合成树脂和甘油、纳米阻燃复合物预混合后，喷洒进已盛有助剂、普鲁兰多糖、抗氧剂、紫外线吸收剂混合物的高速搅拌混合器中搅拌，得到混合物；
（2）将步骤（1）中得到的混合物放入密炼机中密炼0.5-1小时，再用双辊筒炼塑机开炼并压片得到生物降解塑料。
6.根据权利要求5所述的生物纳米塑料的生产方法，其特征在于，步骤（1）中所述搅拌时间为3-5分钟。
7.根据权利要求5所述的生物纳米塑料的生产方法，其特征在于，步骤（2）中所述密炼机的转速设置为60-70r/min。
8.根据权利要求5所述的生物纳米塑料的生产方法，其特征在于，步骤（2）中所述双辊筒炼塑机的温度设置为130-140℃。
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