CN104086963B - 一种可生物降解花生蛋白塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可生物降解花生蛋白塑料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV30-35份，改性聚-β-羟丁酸PHB55-60份，花生蛋白粉15-20份，黄麻纤维2-2.4份，蚕丝纤维3-4份，硅烷偶联剂A-151？1.1-1.3份，乳酸钠2-3份，脱氢乙酸钠0.5-0.8份，对苯二甲酸二辛酯DOTP1.7-2.3份，环氧硬脂酸辛酯2-4份，炭黑N550？25-28份，重质碳酸钙12-16份，高岭土4-7份，抗氧化剂1076？0.7-0.9份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与乙丙橡胶共混改性而得。本发明可被微生物降解成低分子化合物，能够有效避免“白色垃圾”的污染，而且柔韧度高，耐冲击、耐氧化性好，吸水性低，完全降解速度慢，可延长其使用寿命。

Description

一种可生物降解花生蛋白塑料
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，尤其涉及一种可生物降解花生蛋白塑料。
背景技术
塑料作为使用极为广泛的材料之一，在日常生活中必不可少，其可塑性、稳定性和经济实用性为人们带来便利的同时，也造成废弃塑料制品—即“白色垃圾”—对环境的严重污染。可生物降解塑料能够在微生物的作用下，完全分解为低分子化合物。其制品贮存运输方便，应用范围广，不但可以用于农用地膜、包装袋，而且广泛适用于医药领域。大力发展可生物降解的塑料制品能够减少“白色垃圾”的产生，降低其对环境的污染，有显著的社会、环境和经济效益。然而，目前可生物降解塑料的开发方向主要集中于以较多农产品为主料的完全生物降解塑料，其制品脆性大、抗拉强度低、吸水性低。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种可生物降解花生蛋白塑料，可被微生物降解成低分子化合物，能够有效避免“白色垃圾”的污染，而且柔韧度高，耐冲击、耐氧化性好，吸水性低，完全降解速度慢，可延长其使用寿命。
本发明提出的一种可生物降解花生蛋白塑料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV30-35份，改性聚-β-羟丁酸PHB55-60份，花生蛋白粉15-20份，黄麻纤维2-2.4份，蚕丝纤维3-4份，硅烷偶联剂A-1511.1-1.3份，乳酸钠2-3份，脱氢乙酸钠0.5-0.8份，对苯二甲酸二辛酯DOTP1.7-2.3份，环氧硬脂酸辛酯2-4份，炭黑N55025-28份，重质碳酸钙12-16份，高岭土4-7份，抗氧化剂10760.7-0.9份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与乙丙橡胶共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂A-151加入黄麻纤维和蚕丝纤维中以12-18rpm的搅拌速度搅拌10-15min，然后加入花生蛋白粉以20-23rpm的搅拌速度搅拌9-12min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至160-170℃并继续以25-28rpm的搅拌速度搅拌13-15min，再加入乳酸钠、脱氢乙酸钠、对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯、炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土和抗氧化剂1076后以32-36rpm的搅拌速度搅拌18-21min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可生物降解花生蛋白塑料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为117-120℃、121-125℃、126-130℃、131-134℃、135-139℃，螺杆转速为10-15rpm，机头温度为140-142℃。
优选地，黄麻纤维和蚕丝纤维的重量比为2.1-2.3：3.2-3.6。
优选地，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV32-34份，改性聚-β-羟丁酸PHB56-58份，花生蛋白粉17-19份，黄麻纤维2.1-2.3份，蚕丝纤维3.2-3.6份，硅烷偶联剂A-1511.13-1.23份，乳酸钠2.4-2.5份，脱氢乙酸钠0.6-0.7份，对苯二甲酸二辛酯DOTP1.9-2.1份，环氧硬脂酸辛酯2.6-3.2份，炭黑N55026-27份，重质碳酸钙13-15份，高岭土5-6份，抗氧化剂10760.75-0.83份。
优选地，蚕丝纤维中蚕丝蛋白含量为72-75wt％。
优选地，在制备过程中，将硅烷偶联剂A-151加入黄麻纤维和蚕丝纤维中以14-16rpm的搅拌速度搅拌12-13min，然后加入花生蛋白粉以21-22rpm的搅拌速度搅拌10-11min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至163-168℃并继续以26-27rpm的搅拌速度搅拌13.3-14.5min，再加入乳酸钠、脱氢乙酸钠、对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯、炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土和抗氧化剂1076后以33-35rpm的搅拌速度搅拌19-20min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可生物降解花生蛋白塑料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为118-119℃、122-123℃、127-129℃、132-133℃、136-138℃，螺杆转速为12-13rpm，机头温度为141℃。
本发明以基丁酸戊酸共聚酯PHBV、改性聚-β-羟丁酸PHB、花生蛋白粉为主料，使其在被废弃后，可被微生物降解成低分子化合物，其中的改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与乙丙橡胶共混改性而得，提高本发明的耐腐蚀、耐老化和弹性性能；加入黄麻纤维和蚕丝纤维，能够构建互联式空间框架结构以有效容纳主要原料，大幅提高本发明的抗拉伸性能和耐冲击性能，提升了材料的柔韧度；采用硅烷偶联剂A-151使本发明中的无机原料和有机原料接枝从而形成整体，提高了各原料的相容性；炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土作为本发明的填充补强剂，大幅提高了本发明的耐磨耐撕裂性能，而对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯作为增塑剂，使炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土在主料中均匀分布；乳酸钠、脱氢乙酸钠配合作为防腐剂，防止本发明在使用过程中被细菌分解导致材料崩解，从而延长本发明的使用寿命；以环氧硬脂酸辛酯作为稳定剂，与抗氧化剂1076配合，提高本发明的耐氧化性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种可生物降解花生蛋白塑料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV35份，改性聚-β-羟丁酸PHB55份，花生蛋白粉20份，黄麻纤维2份，蚕丝纤维4份，硅烷偶联剂A-1511.1份，乳酸钠3份，脱氢乙酸钠0.5份，对苯二甲酸二辛酯DOTP2.3份，环氧硬脂酸辛酯2份，炭黑N55028份，重质碳酸钙12份，高岭土7份，抗氧化剂10760.7份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与乙丙橡胶共混改性而得，蚕丝纤维中蚕丝蛋白含量为72wt％；
在制备过程中，将硅烷偶联剂A-151加入黄麻纤维和蚕丝纤维中以16rpm的搅拌速度搅拌12min，然后加入花生蛋白粉以22rpm的搅拌速度搅拌10min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至168℃并继续以26rpm的搅拌速度搅拌14.5min，再加入乳酸钠、脱氢乙酸钠、对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯、炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土和抗氧化剂1076后以33rpm的搅拌速度搅拌20min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可生物降解花生蛋白塑料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为118℃、123℃、127℃、133℃、136℃，螺杆转速为13rpm，机头温度为141℃。
实施例2
本发明提出的一种可生物降解花生蛋白塑料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV30份，改性聚-β-羟丁酸PHB60份，花生蛋白粉15份，黄麻纤维2.4份，蚕丝纤维3份，硅烷偶联剂A-1511.3份，乳酸钠2份，脱氢乙酸钠0.8份，对苯二甲酸二辛酯DOTP1.7份，环氧硬脂酸辛酯4份，炭黑N55025份，重质碳酸钙16份，高岭土4份，抗氧化剂10760.9份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与乙丙橡胶共混改性而得，蚕丝纤维中蚕丝蛋白含量为75wt％；
在制备过程中，将硅烷偶联剂A-151加入黄麻纤维和蚕丝纤维中以14rpm的搅拌速度搅拌13min，然后加入花生蛋白粉以21rpm的搅拌速度搅拌11min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至163℃并继续以27rpm的搅拌速度搅拌13.3min，再加入乳酸钠、脱氢乙酸钠、对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯、炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土和抗氧化剂1076后以35rpm的搅拌速度搅拌19min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可生物降解花生蛋白塑料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为119℃、122℃、129℃、132℃、138℃，螺杆转速为12rpm，机头温度为141℃。
实施例3
本发明提出的一种可生物降解花生蛋白塑料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV34份，改性聚-β-羟丁酸PHB56份，花生蛋白粉19份，黄麻纤维2.1份，蚕丝纤维3.6份，硅烷偶联剂A-1511.23份，乳酸钠2.5份，脱氢乙酸钠0.6份，对苯二甲酸二辛酯DOTP2.1份，环氧硬脂酸辛酯2.6份，炭黑N55027份，重质碳酸钙13份，高岭土6份，抗氧化剂10760.75份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与乙丙橡胶共混改性而得，蚕丝纤维中蚕丝蛋白含量为74wt％；
在制备过程中，将硅烷偶联剂A-151加入黄麻纤维和蚕丝纤维中以18rpm的搅拌速度搅拌10min，然后加入花生蛋白粉以23rpm的搅拌速度搅拌9min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至170℃并继续以25rpm的搅拌速度搅拌15min，再加入乳酸钠、脱氢乙酸钠、对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯、炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土和抗氧化剂1076后以32rpm的搅拌速度搅拌21min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可生物降解花生蛋白塑料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为117℃、125℃、126℃、134℃、135℃，螺杆转速为15rpm，机头温度为140℃。
实施例4
本发明提出的一种可生物降解花生蛋白塑料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV32份，改性聚-β-羟丁酸PHB58份，花生蛋白粉17份，黄麻纤维2.3份，蚕丝纤维3.2份，硅烷偶联剂A-1511.23份，乳酸钠2.4份，脱氢乙酸钠0.7份，对苯二甲酸二辛酯DOTP1.9份，环氧硬脂酸辛酯3.2份，炭黑N55026份，重质碳酸钙15份，高岭土5份，抗氧化剂10760.83份其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与乙丙橡胶共混改性而得，蚕丝纤维中蚕丝蛋白含量为73wt％；
在制备过程中，将硅烷偶联剂A-151加入黄麻纤维和蚕丝纤维中以12rpm的搅拌速度搅拌15min，然后加入花生蛋白粉以20rpm的搅拌速度搅拌12min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至160℃并继续以28rpm的搅拌速度搅拌13min，再加入乳酸钠、脱氢乙酸钠、对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯、炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土和抗氧化剂1076后以36rpm的搅拌速度搅拌18min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可生物降解花生蛋白塑料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为120℃、121℃、130℃、131℃、139℃，螺杆转速为10rpm，机头温度为142℃。
对实施例1-4进行性能对比实验，对照组选用市售某款大豆蛋白塑料，实验数据如下表所示：
由上表可以得出结论：本发明与对照组相比，具有更好的拉伸强度和断裂伸长率，吸水性较低，而透光性相近。本发明和对照组均可完全降解成二氧化碳和水，不会对环境产生危害，但本发明在93天后才完全降解，大大超过了对照组，延长本发明的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可生物降解花生蛋白塑料，其特征在于，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV30-35份，改性聚-β-羟丁酸PHB55-60份，花生蛋白粉15-20份，黄麻纤维2-2.4份，蚕丝纤维3-4份，硅烷偶联剂A-1511.1-1.3份，乳酸钠2-3份，脱氢乙酸钠0.5-0.8份，对苯二甲酸二辛酯DOTP1.7-2.3份，环氧硬脂酸辛酯2-4份，炭黑N55025-28份，重质碳酸钙12-16份，高岭土4-7份，抗氧化剂10760.7-0.9份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与乙丙橡胶共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂A-151加入黄麻纤维和蚕丝纤维中以12-18rpm的搅拌速度搅拌10-15min，然后加入花生蛋白粉以20-23rpm的搅拌速度搅拌9-12min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至160-170℃并继续以25-28rpm的搅拌速度搅拌13-15min，再加入乳酸钠、脱氢乙酸钠、对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯、炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土和抗氧化剂1076后以32-36rpm的搅拌速度搅拌18-21min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可生物降解花生蛋白塑料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为117-120℃、121-125℃、126-130℃、131-134℃、135-139℃，螺杆转速为10-15rpm，机头温度为140-142℃。
2.如权利要求1所述可生物降解花生蛋白塑料，其特征在于，黄麻纤维和蚕丝纤维的重量比为2.1-2.3：3.2-3.6。
3.如权利要求2所述可生物降解花生蛋白塑料，其特征在于，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV32-34份，改性聚-β-羟丁酸PHB56-58份，花生蛋白粉17-19份，黄麻纤维2.1-2.3份，蚕丝纤维3.2-3.6份，硅烷偶联剂A-1511.13-1.23份，乳酸钠2.4-2.5份，脱氢乙酸钠0.6-0.7份，对苯二甲酸二辛酯DOTP1.9-2.1份，环氧硬脂酸辛酯2.6-3.2份，炭黑N55026-27份，重质碳酸钙13-15份，高岭土5-6份，抗氧化剂10760.75-0.83份。
4.如权利要求1-3任一项所述可生物降解花生蛋白塑料，其特征在于，蚕丝纤维中蚕丝蛋白含量为72-75wt％。
5.如权利要求4所述可生物降解花生蛋白塑料，其特征在于，在制备过程中，将硅烷偶联剂A-151加入黄麻纤维和蚕丝纤维中以14-16rpm的搅拌速度搅拌12-13min，然后加入花生蛋白粉以21-22rpm的搅拌速度搅拌10-11min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至163-168℃并继续以26-27rpm的搅拌速度搅拌13.3-14.5min，再加入乳酸钠、脱氢乙酸钠、对苯二甲酸二辛酯DOTP、环氧硬脂酸辛酯、炭黑N550、重质碳酸钙、高岭土和抗氧化剂1076后以33-35rpm的搅拌速度搅拌19-20min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可生物降解花生蛋白塑料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为118-119℃、122-123℃、127-129℃、132-133℃、136-138℃，螺杆转速为12-13rpm，机头温度为141℃。
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