CN104098882A - 一种可降解塑料材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解塑料材料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV45-50份，花生蛋白粉50-55份，纳米纤维素晶须15-18份，椰子纤维12-15份，直链淀粉3-5份，硅烷偶联剂KH5601.5-2.2份，山梨酸钾2-3份，脱氢乙酸2-3份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.4-1.6份，硬脂酸锌1.2-1.6份，硬质陶土10-12份，高岭土5-9份，海泡石7-11份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1-1.4份。本发明能够在微生物的作用下，完全分解为小分子物质，而且拉伸强度、断裂伸长率、透光性与现有的聚丙烯相近，可以某些领域替代聚丙烯使用。

Description

一种可降解塑料材料
技术领域
本发明涉及塑料材料技术领域，尤其涉及一种可降解塑料材料。
背景技术
在各种公共场所到处都能看见大量废弃的塑料制品，他们从自然界而来，由人类制造，最终归结于大自然时却不易被自然所消纳，从而影响了大自然的生态环境。从节约资源的角度出发，由于塑料制品主要来源是面临枯竭的石油资源，应尽可能回收，但由于现阶段再回收的生产成本远高于直接生产成本，在现行市场经济条件下难以做到。现在寻找一种可降解的塑料，能够在一定时间能完全分解成为小分子物质，从而被自然界再次回收利用，而且力学和光学性能与现有的塑料材料相近。
发明内容
基本背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种可降解塑料材料，能够在微生物的作用下，完全分解为小分子物质，而且拉伸强度、断裂伸长率、透光性与现有的聚丙烯相近，可以某些领域替代聚丙烯使用。
本发明提出的一种可降解塑料材料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV45-50份，花生蛋白粉50-55份，纳米纤维素晶须15-18份，椰子纤维12-15份，直链淀粉3-5份，硅烷偶联剂KH5601.5-2.2份，山梨酸钾2-3份，脱氢乙酸2-3份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.4-1.6份，硬脂酸锌1.2-1.6份，硬质陶土10-12份，高岭土5-9份，海泡石7-11份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1-1.4份；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH560加入纳米纤维素晶须中以20-30rpm的搅拌速度搅拌5-10min，再加入椰子纤维和直链淀粉后以23-32rpm的搅拌速度搅拌7-12min，然后加入花生蛋白粉以35-40rpm的搅拌速度搅拌5-8min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV后将温度升至160-170℃并继续以35-40rpm的搅拌速度搅拌10-12min，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸、邻苯二甲酸二辛酯DOP、硬脂酸锌、硬质陶土、高岭土、海泡石和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT后以25-30rpm的搅拌速度搅拌25-28min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可降解塑料材料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为115-118℃、119-123℃、124-128℃、129-132℃、133-137℃，螺杆转速为10-15rpm，机头温度为138-140℃。
优选地，花生蛋白粉的蛋白质含量为70-80wt％。
优选地，羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和花生蛋白粉的重量比为47-49：51-53。
优选地，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV47-49份，花生蛋白粉51-53份，纳米纤维素晶须16-17份，椰子纤维13-14份，直链淀粉3.5-4.5份，硅烷偶联剂KH5601.7-2.1份，山梨酸钾2.2-2.6份，脱氢乙酸2.1-2.4份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.43-1.56份，硬脂酸锌1.3-1.5份，硬质陶土10.6-11.2份，高岭土6-8份，海泡石8-10份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1.1-1.3份。
优选地，在制备过程中，将硅烷偶联剂KH560加入纳米纤维素晶须中以23-28rpm的搅拌速度搅拌7-9min，再加入椰子纤维和直链淀粉后以28-30rpm的搅拌速度搅拌8-10min，然后加入花生蛋白粉以37-38rpm的搅拌速度搅拌6-7min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV后将温度升至162-168℃并继续以38-39rpm的搅拌速度搅拌10.3-11.7min，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸、邻苯二甲酸二辛酯DOP、硬脂酸锌、硬质陶土、高岭土、海泡石和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT后以28-29rpm的搅拌速度搅拌26-27min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降解塑料材料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为116-117℃、120-122℃、125-127℃、130-131℃、135-136℃，螺杆转速为12-13rpm，机头温度为139℃。
羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV为利用产碱杆菌属细菌把糖和有机酸制造成可生物降解的塑料，本发明以羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和花生蛋白粉为主料，使本发明被废弃后，在微生物的作用下，可将降解为二氧化碳和水，而主料具有与聚丙烯相似的性质，使本发明相对密度小，还具有优异的抗弯曲疲劳性、良好的化学性能和绝缘性能；加入纳米纤维素晶须、椰子纤维和直链淀粉，在主料中形成空间框架结构，大幅提高本发明的抗拉伸性能和耐冲击性能；采用硅烷偶联剂KH560使本发明中的纳米纤维素晶须、椰子纤维、直链淀粉、硬质陶土、高岭土、海泡石与有机原料相容接枝，提高了各个材料之间的相容性；硬质陶土、高岭土和海泡石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，而邻苯二甲酸二辛酯DOP和硬脂酸锌作为增塑剂，提高硬质陶土、高岭土和海泡石在本发明中分散均匀；山梨酸钾和脱氢乙酸作为防腐剂，防止本发明在使用过程中被细菌分解失效，而2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT作为抗氧化剂，与硬脂酸锌配合作用，提高了本发明的耐老化耐氧化性能。
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降解塑料材料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV45份，花生蛋白粉55份，纳米纤维素晶须15份，椰子纤维15份，直链淀粉3份，硅烷偶联剂KH5602.2份，山梨酸钾2份，脱氢乙酸3份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.4份，硬脂酸锌1.6份，硬质陶土10份，高岭土9份，海泡石7份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1.4份,其中花生蛋白粉的蛋白质含量为70wt％；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH560加入纳米纤维素晶须中以28rpm的搅拌速度搅拌7min，再加入椰子纤维和直链淀粉后以30rpm的搅拌速度搅拌8min，然后加入花生蛋白粉以38rpm的搅拌速度搅拌6min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV后将温度升至168℃并继续以38rpm的搅拌速度搅拌11.7min，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸、邻苯二甲酸二辛酯DOP、硬脂酸锌、硬质陶土、高岭土、海泡石和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT后以28rpm的搅拌速度搅拌27min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降解塑料材料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为116℃、122℃、125℃、131℃、135℃，螺杆转速为13rpm，机头温度为139℃。
实施例2
本发明提出的一种可降解塑料材料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV49份，花生蛋白粉51份，纳米纤维素晶须17份，椰子纤维13份，直链淀粉4.5份，硅烷偶联剂KH5601.7份，山梨酸钾2.6份，脱氢乙酸2.1份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.56份，硬脂酸锌1.3份，硬质陶土11.2份，高岭土6份，海泡石10份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1.1份，其中花生蛋白粉的蛋白质含量为76wt％；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH560加入纳米纤维素晶须中以20rpm的搅拌速度搅拌10min，再加入椰子纤维和直链淀粉后以23rpm的搅拌速度搅拌12min，然后加入花生蛋白粉以35rpm的搅拌速度搅拌8min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV后将温度升至160℃并继续以40rpm的搅拌速度搅拌10min，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸、邻苯二甲酸二辛酯DOP、硬脂酸锌、硬质陶土、高岭土、海泡石和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT后以30rpm的搅拌速度搅拌25min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可降解塑料材料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为118℃、119℃、128℃、129℃、137℃，螺杆转速为10rpm，机头温度为140℃。
实施例3
本发明提出的一种可降解塑料材料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV47份，花生蛋白粉53份，纳米纤维素晶须16份，椰子纤维14份，直链淀粉3.5份，硅烷偶联剂KH5602.1份，山梨酸钾2.2份，脱氢乙酸2.4份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.43份，硬脂酸锌1.5份，硬质陶土10.6份，高岭土8份，海泡石8份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1.3份，其中花生蛋白粉的蛋白质含量为74wt％；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH560加入纳米纤维素晶须中以23rpm的搅拌速度搅拌9min，再加入椰子纤维和直链淀粉后以28rpm的搅拌速度搅拌10min，然后加入花生蛋白粉以37rpm的搅拌速度搅拌7min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV后将温度升至162℃并继续以39rpm的搅拌速度搅拌10.3min，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸、邻苯二甲酸二辛酯DOP、硬脂酸锌、硬质陶土、高岭土、海泡石和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT后以29rpm的搅拌速度搅拌26min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降解塑料材料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为117℃、120℃、127℃、130℃、136℃，螺杆转速为12rpm，机头温度为139℃。
实施例4
本发明提出的一种可降解塑料材料，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV50份，花生蛋白粉50份，纳米纤维素晶须18份，椰子纤维12份，直链淀粉5份，硅烷偶联剂KH5601.5份，山梨酸钾3份，脱氢乙酸2份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.6份，硬脂酸锌1.2份，硬质陶土12份，高岭土5份，海泡石11份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1份，其中花生蛋白粉的蛋白质含量为80wt％；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH560加入纳米纤维素晶须中以30rpm的搅拌速度搅拌5min，再加入椰子纤维和直链淀粉后以32rpm的搅拌速度搅拌7min，然后加入花生蛋白粉以40rpm的搅拌速度搅拌5min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV后将温度升至170℃并继续以35rpm的搅拌速度搅拌12min，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸、邻苯二甲酸二辛酯DOP、硬脂酸锌、硬质陶土、高岭土、海泡石和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT后以25rpm的搅拌速度搅拌28min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可降解塑料材料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为115℃、123℃、124℃、132℃、133℃，螺杆转速为15rpm，机头温度为138℃。
对实施例1-4进行性能对比实验，对照组选用现有的聚丙烯塑料，实验数据如下表所示：
由上表可以得出结论：本发明与现有的聚丙烯塑料相比，拉伸强度、断裂伸长率、透光性相近，而吸水性比聚丙烯塑料高，但本发明在91天后可完全降解成二氧化碳和水，不会对环境产生危害。
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)

1.一种可降解塑料材料，其特征在于，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV45-50份，花生蛋白粉50-55份，纳米纤维素晶须15-18份，椰子纤维12-15份，直链淀粉3-5份，硅烷偶联剂KH5601.5-2.2份，山梨酸钾2-3份，脱氢乙酸2-3份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.4-1.6份，硬脂酸锌1.2-1.6份，硬质陶土10-12份，高岭土5-9份，海泡石7-11份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1-1.4份；
在制备过程中，将硅烷偶联剂KH560加入纳米纤维素晶须中以20-30rpm的搅拌速度搅拌5-10min，再加入椰子纤维和直链淀粉后以23-32rpm的搅拌速度搅拌7-12min，然后加入花生蛋白粉以35-40rpm的搅拌速度搅拌5-8min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV后将温度升至160-170℃并继续以35-40rpm的搅拌速度搅拌10-12min，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸、邻苯二甲酸二辛酯DOP、硬脂酸锌、硬质陶土、高岭土、海泡石和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT后以25-30rpm的搅拌速度搅拌25-28min后得到混合物料；将混合物料加入螺杆挤出机中挤出后得到可降解塑料材料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为115-118℃、119-123℃、124-128℃、129-132℃、133-137℃，螺杆转速为10-15rpm，机头温度为138-140℃。
2.如权利要求1所述可降解塑料材料，其特征在于，花生蛋白粉的蛋白质含量为70-80wt％。
3.如权利要求2所述可降解塑料材料，其特征在于，羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV和花生蛋白粉的重量比为47-49：51-53。
4.如权利要求1-3任一项所述可降解塑料材料，其特征在于，其原料按重量份包括：羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV47-49份，花生蛋白粉51-53份，纳米纤维素晶须16-17份，椰子纤维13-14份，直链淀粉3.5-4.5份，硅烷偶联剂KH5601.7-2.1份，山梨酸钾2.2-2.6份，脱氢乙酸2.1-2.4份，邻苯二甲酸二辛酯DOP1.43-1.56份，硬脂酸锌1.3-1.5份，硬质陶土10.6-11.2份，高岭土6-8份，海泡石8-10份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT1.1-1.3份。
5.如权利要求4所述可降解塑料材料，其特征在于，在制备过程中，将硅烷偶联剂KH560加入纳米纤维素晶须中以23-28rpm的搅拌速度搅拌7-9min，再加入椰子纤维和直链淀粉后以28-30rpm的搅拌速度搅拌8-10min，然后加入花生蛋白粉以37-38rpm的搅拌速度搅拌6-7min，接着加入羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV后将温度升至162-168℃并继续以38-39rpm的搅拌速度搅拌10.3-11.7min，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸、邻苯二甲酸二辛酯DOP、硬脂酸锌、硬质陶土、高岭土、海泡石和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚BHT后以28-29rpm的搅拌速度搅拌26-27min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降解塑料材料，其中螺杆挤出机中五段的温度依次为116-117℃、120-122℃、125-127℃、130-131℃、135-136℃，螺杆转速为12-13rpm，机头温度为139℃。
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