CN104231579B - 一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，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A-151？1.1-1.3份，乳酸钠2-3份，双乙酸钠1.1-1.6份，邻苯二甲酸二辛酯DOP？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，高岭土5-9份，抗氧化剂1-1.4份。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，尤其涉及一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料。
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坏的物质。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分解速率慢吸水性低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
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，可在被废弃后，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。
本发明提出的一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL20-25份，改性聚-β-羟丁酸PHB65-70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A-1511.1-1.3份，乳酸钠2-3份，双乙酸钠1.1-1.6份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2-2.2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，高岭土5-9份，抗氧化剂1-1.4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；
制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土和抗氧化剂后以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分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，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PCL23-24份，改性聚-β-羟丁酸PHB66-67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A-1511.15-1.26份，乳酸钠2.4-2.7份，双乙酸钠1.3-1.5份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2.03-2.16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，高岭土6-8份，抗氧化剂1.1-1.3份。
优选地，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL23.3份，改性聚-β-羟丁酸PHB66.5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A-1511.2份，乳酸钠2.5份，双乙酸钠1.4份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2.1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，高岭土7份，抗氧化剂1.2份。
优选地，制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土和抗氧化剂后以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分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，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；纳米白炭黑、轻质碳酸钙、海泡石粉、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，而对邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土在主料中均匀分布；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
本发明提出的一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL20份，改性聚-β-羟丁酸PHB70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A-1511.3份，乳酸钠2份，双乙酸钠1.6份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2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，高岭土9份，抗氧化剂1份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶共混改性而得；
制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土和抗氧化剂后以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分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其中平板成型压力为13MPa，成型温度为155℃。
实施例2
本发明提出的一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL24份，改性聚-β-羟丁酸PHB66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A-1511.15份，乳酸钠2.7份，双乙酸钠1.3份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2.16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，高岭土5份，抗氧化剂1.3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；
制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土和抗氧化剂后以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分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其中平板成型压力为14MPa，成型温度为154℃。
实施例3
本发明提出的一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL25份，改性聚-β-羟丁酸PHB65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A-1511.1份，乳酸钠3份，双乙酸钠1.1份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2.2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，高岭土7份，抗氧化剂1.4份，其中改性聚-β-羟丁酸PHB为聚-β-羟丁酸PHB与高顺式顺丁橡胶按重量比为2:1进行共混改性而得；
制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土和抗氧化剂后以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分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其中平板成型压力为15MPa，成型温度为154℃。
实施例4
本发明提出的一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL23份，改性聚-β-羟丁酸PHB67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A-1511.26份，乳酸钠2.4份，双乙酸钠1.5份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2.03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，高岭土8份，抗氧化剂1.1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；
制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土和抗氧化剂后以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分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其中平板成型压力为16MPa，成型温度为153℃。
实施例5
本发明提出的一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL23.3份，改性聚-β-羟丁酸PHB66.5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A-1511.2份，乳酸钠2.5份，双乙酸钠1.4份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2.1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，高岭土6份，抗氧化剂1.2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；
制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土和抗氧化剂后以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分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，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)
1.一种分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，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PHB65-70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A-1511.1-1.3份，乳酸钠2-3份，双乙酸钠1.1-1.6份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2-2.2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，高岭土5-9份，抗氧化剂1-1.4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；
制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土、抗氧化剂后以25-30rpm的搅拌速度搅拌25-28min后得到混合物料；将混合物料加入平板硫化机上热压5-10min后，取出冷却至室温得到分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，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所述分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，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所述分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，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所述分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL23-24份，改性聚-β-羟丁酸PHB66-67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A-1511.15-1.26份，乳酸钠2.4-2.7份，双乙酸钠1.3-1.5份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2.03-2.16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，高岭土6-8份，抗氧化剂1.1-1.3份。
5.如权利要求3所述分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚己内酯PCL23.3份，改性聚-β-羟丁酸PHB66.5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A-1511.2份，乳酸钠2.5份，双乙酸钠1.4份，邻苯二甲酸二辛酯DOP2.1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，高岭土7份，抗氧化剂1.2份。
6.如权利要求1-5任一项所述分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其特征在于，制备过程中，将硅烷偶联剂A-151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、邻苯二甲酸二辛酯DOP、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、高岭土、抗氧化剂后以27-28rpm的搅拌速度搅拌26-27min后得到混合物料；将混合物料加入平板硫化机上热压7-9min后，取出冷却至室温得到分解速率慢吸水性低的环保塑料材料，其中平板成型压力为14-15MPa，成型温度为154℃。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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Inventor after: Su Bingkun Inventor before: Gao Zhongqing |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160219 Address after: 528414 Guangdong city of Zhongshan Province Dongfeng Town, Guangzhou Zhuhai Highway comfort management area Applicant after: GAO ZHONGQING Address before: 255422 Linzi District third middle school, 185 South Gate Village, Qi Zhen Town, Linzi District, Shandong, Zibo Applicant before: Gao Zhongqing |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |