CN104086964A - 一种环保塑料材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL20-25份，改性聚-β-羟丁酸PHB 65-70份，花生蛋白粉13-18份，黄麻纤维1.5-1.8份，木质纤维3-4份，硅烷偶联剂KH5801.1-1.3份，乳酸钠2-3份，双乙酸钠1.1-1.6份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2-2.2份，环氧妥尔油酸丁酯5-7份，氧化淀粉2-4份，纳米白炭黑20-23份，轻质碳酸钙6-8份，海泡石粉3-5份，抗氧化剂10101-1.4份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶共混改性而得。本发明可被微生物降解，且分解速率慢，耐氧化、耐冲击性好，吸水性低。
Description
技术领域
本发明涉及塑料材料技术领域，尤其涉及一种环保塑料材料。
背景技术
塑料材料的用途十分广泛，如玩具、塑料瓶、包装袋、购物袋等，我们生活根本离不开塑料。然而众所周知，普通PP/PE塑料在自然环境下几百年都很难分解，所以废弃的塑料制品—又称“白色垃圾”—是公认的能对环境造成极大破话的物质。废塑料制品混在土壤中的累积，会影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产，影响农业发展。由于其极难分解的特点，填埋处理不仅会占用大量土地，被占用的土地长期得不到恢复，影响土地的可持续利用；若用焚烧的方法加以处理，又会造成严重的大气污染。近年来，以农产品淀粉为主要成分的环保塑料材料的开发与应用逐渐兴起，然而，该种材料分解速率快，耐氧化、耐冲击性弱，吸水性较强。
发明内容
基本背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种环保塑料材料，可被在废弃后，被微生物降解成二氧化碳和水，避免因填埋或焚烧处理造成环境污染,同时分解速率慢，耐氧化、耐冲击性好，吸水性低。
本发明提出的一种环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 20-25份，改性聚-β-羟丁酸PHB 65-70份，花生蛋白粉13-18份，黄麻纤维1.5-1.8份，木质纤维3-4份，硅烷偶联剂KH5801.1-1.3份，乳酸钠2-3份，双乙酸钠1.1-1.6份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2-2.2份，环氧妥尔油酸丁酯5-7份，氧化淀粉2-4份，纳米白炭黑20-23份，轻质碳酸钙6-8份，海泡石粉3-5份，抗氧化剂10101-1.4份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以30-35rpm的搅拌速度搅拌4-6min，然后加入花生蛋白粉以25-30rpm的搅拌速度搅拌7-10min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至140-142℃并继续以35-40rpm的搅拌速度搅拌10-12min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以25-30rpm的搅拌速度搅拌25-28min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压5-10min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为13-16MPa，成型温度为153-155℃。
优选地，改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶按重量比为1-2:1-1.5进行共混改性而得。
优选地，聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB和花生蛋白粉的重量比为23-24：66-67：14-16。
优选地，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 23-24份，改性聚-β-羟丁酸PHB 66-67份，花生蛋白粉14-16份，黄麻纤维1.6-1.7份，木质纤维3.2-3.4份，硅烷偶联剂KH5801.15-1.26份，乳酸钠2.4-2.7份，双乙酸钠1.3-1.5份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2.03-2.16份，环氧妥尔油酸丁酯5.4-6.7份，氧化淀粉2.2-3.6份，纳米白炭黑21-22份，轻质碳酸钙6.5-7.3份，海泡石粉3.1-4.4份，抗氧化剂10101.1-1.3份。
优选地，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 23.3份，改性聚-β-羟丁酸PHB 66.5份，花生蛋白粉15份，黄麻纤维1.66份，木质纤维3.3份，硅烷偶联剂KH5801.2份，乳酸钠2.5份，双乙酸钠1.4份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP2.1份，环氧妥尔油酸丁酯6份，氧化淀粉3份，纳米白炭黑21.7份，轻质碳酸钙7份，海泡石粉4份，抗氧化剂10101.2份。
优选地，在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以33-34rpm的搅拌速度搅拌4.5-5.6min，然后加入花生蛋白粉以28-29rpm的搅拌速度搅拌8-9min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至141℃并继续以37-38rpm的搅拌速度搅拌10.5-11.2min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以27-28rpm的搅拌速度搅拌26-27min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压7-9min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为14-15MPa，成型温度为154℃。
本发明以聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB和花生蛋白粉为主料，使其在被废弃后，可被微生物降解成二氧化碳和水，能够被自然界再次利用，不会对环境产生不可逆转的危害，而且花生蛋白粉在主料中所占比例较小，大大减低了本发明的吸水性，而其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶共混改性而得，使本发明也具有高顺式顺丁橡胶的高弹性等特点，大幅提高了本发明的拉伸强度和断裂伸长率等机械性能，当聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶按重量比为1-2:1-1.5共混时，使本发明机械性能达到最好；加入黄麻纤维和木质纤维，能够构建三维框架结构以有效容纳主要原料，大幅提高本发明的耐冲击性能，提升了材料的柔韧度；采用硅烷偶联剂KH580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；纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉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，而对邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯作为增塑剂，使纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉在主料中均匀分布；氧化淀粉可作为增稠剂，使本发明易于成型；乳酸钠、双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；环氧妥尔油酸丁酯还可作为稳定剂，与抗氧化剂1010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
本发明提出的一种环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 20份，改性聚-β-羟丁酸PHB 70份，花生蛋白粉13份，黄麻纤维1.8份，木质纤维3份，硅烷偶联剂KH5801.3份，乳酸钠2份，双乙酸钠1.6份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2份，环氧妥尔油酸丁酯7份，氧化淀粉2份，纳米白炭黑23份，轻质碳酸钙6份，海泡石粉5份，抗氧化剂10101份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以30rpm的搅拌速度搅拌6min，然后加入花生蛋白粉以25rpm的搅拌速度搅拌10min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至140℃并继续以40rpm的搅拌速度搅拌10min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以30rpm的搅拌速度搅拌25min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压10min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为13MPa，成型温度为155℃。
实施例2
本发明提出的一种环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 24份，改性聚-β-羟丁酸PHB 66份，花生蛋白粉16份，黄麻纤维1.6份，木质纤维3.4份，硅烷偶联剂KH5801.15份，乳酸钠2.7份，双乙酸钠1.3份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2.16份，环氧妥尔油酸丁酯5.4份，氧化淀粉3.6份，纳米白炭黑21份，轻质碳酸钙7.3份，海泡石粉3.1份，抗氧化剂10101.3份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶按重量比为1:1.5进行共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以34rpm的搅拌速度搅拌4.5min，然后加入花生蛋白粉以29rpm的搅拌速度搅拌8min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至141℃并继续以38rpm的搅拌速度搅拌10.5min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以28rpm的搅拌速度搅拌26min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压9min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为14MPa，成型温度为154℃。
实施例3
本发明提出的一种环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 25份，改性聚-β-羟丁酸PHB 65份，花生蛋白粉18份，黄麻纤维1.5份，木质纤维4份，硅烷偶联剂KH5801.1份，乳酸钠3份，双乙酸钠1.1份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2.2份，环氧妥尔油酸丁酯5份，氧化淀粉4份，纳米白炭黑20份，轻质碳酸钙8份，海泡石粉3份，抗氧化剂10101.4份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶按重量比为2:1进行共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以33rpm的搅拌速度搅拌5.6min，然后加入花生蛋白粉以28rpm的搅拌速度搅拌9min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至141℃并继续以37rpm的搅拌速度搅拌11.2min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以27rpm的搅拌速度搅拌27min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压7min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为15MPa，成型温度为154℃。
实施例4
本发明提出的一种环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 23份，改性聚-β-羟丁酸PHB 67份，花生蛋白粉14份，黄麻纤维1.7份，木质纤维3.2份，硅烷偶联剂KH5801.26份，乳酸钠2.4份，双乙酸钠1.5份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2.03份，环氧妥尔油酸丁酯6.7份，氧化淀粉2.2份，纳米白炭黑22份，轻质碳酸钙6.5份，海泡石粉4.4份，抗氧化剂10101.1份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶按重量比为1:1进行共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以35rpm的搅拌速度搅拌4min，然后加入花生蛋白粉以30rpm的搅拌速度搅拌7min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至142℃并继续以35rpm的搅拌速度搅拌12min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以25rpm的搅拌速度搅拌28min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压5min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为16MPa，成型温度为153℃。
实施例5
本发明提出的一种环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 23.3份，改性聚-β-羟丁酸PHB 66.5份，花生蛋白粉15份，黄麻纤维1.66份，木质纤维3.3份，硅烷偶联剂KH5801.2份，乳酸钠2.5份，双乙酸钠1.4份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2.1份，环氧妥尔油酸丁酯6份，氧化淀粉3份，纳米白炭黑21.7份，轻质碳酸钙7份，海泡石粉4份，抗氧化剂10101.2份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶按重量比为1.3:1进行共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以33.5rpm的搅拌速度搅拌5min，然后加入花生蛋白粉以28.6rpm的搅拌速度搅拌8.7min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至141℃并继续以37.2rpm的搅拌速度搅拌11min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以27.3rpm的搅拌速度搅拌26.7min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压8min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为14.4MPa，成型温度为154℃。
对实施例5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，耐冲击性能好，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，但本发明分解速度慢，在120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 (6)
1.一种环保塑料材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL20-25份，改性聚-β-羟丁酸PHB 65-70份，花生蛋白粉13-18份，黄麻纤维1.5-1.8份，木质纤维3-4份，硅烷偶联剂KH5801.1-1.3份，乳酸钠2-3份，双乙酸钠1.1-1.6份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2-2.2份，环氧妥尔油酸丁酯5-7份，氧化淀粉2-4份，纳米白炭黑20-23份，轻质碳酸钙6-8份，海泡石粉3-5份，抗氧化剂10101-1.4份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶共混改性而得；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以30-35rpm的搅拌速度搅拌4-6min，然后加入花生蛋白粉以25-30rpm的搅拌速度搅拌7-10min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至140-142℃并继续以35-40rpm的搅拌速度搅拌10-12min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以25-30rpm的搅拌速度搅拌25-28min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压5-10min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为13-16MPa，成型温度为153-155℃。
2.如权利要求1所述环保塑料材料，其特征在于，改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶按重量比为1-2:1-1.5进行共混改性而得。
3.如权利要求2所述环保塑料材料，其特征在于，聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB和花生蛋白粉的重量比为23-24：66-67：14-16。
4.如权利要求3所述环保塑料材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 23-24份，改性聚-β-羟丁酸PHB 66-67份，花生蛋白粉14-16份，黄麻纤维1.6-1.7份，木质纤维3.2-3.4份，硅烷偶联剂KH5801.15-1.26份，乳酸钠2.4-2.7份，双乙酸钠1.3-1.5份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP2.03-2.16份，环氧妥尔油酸丁酯5.4-6.7份，氧化淀粉2.2-3.6份，纳米白炭黑21-22份，轻质碳酸钙6.5-7.3份，海泡石粉3.1-4.4份，抗氧化剂10101.1-1.3份。
5.如权利要求3所述环保塑料材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL 23.3份，改性聚-β-羟丁酸PHB 66.5份，花生蛋白粉15份，黄麻纤维1.66份，木质纤维3.3份，硅烷偶联剂KH5801.2份，乳酸钠2.5份，双乙酸钠1.4份，邻苯二甲酸二异壬酯DINP 2.1份，环氧妥尔油酸丁酯6份，氧化淀粉3份，纳米白炭黑21.7份，轻质碳酸钙7份，海泡石粉4份，抗氧化剂10101.2份。
6.如权利要求1-5任一项所述环保塑料材料，其特征在于，在制备过程中，将硅烷偶联剂KH580加入黄麻纤维和木质纤维中以33-34rpm的搅拌速度搅拌4.5-5.6min，然后加入花生蛋白粉以28-29rpm的搅拌速度搅拌8-9min，接着加入聚己内酯PCL、改性聚-β-羟丁酸PHB后将温度升至141℃并继续以37-38rpm的搅拌速度搅拌10.5-11.2min，再加入乳酸钠、双乙酸钠、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、环氧妥尔油酸丁酯、氧化淀粉、纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、抗氧化剂1010后以27-28rpm的搅拌速度搅拌26-27min后得到混合物料；将混合物料加入置于平板硫化机上热压7-9min后，取出冷却至室温得到环保塑料材料，其中平板成型压力为14-15MPa，成型温度为154℃。
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