CN105348721A - 一种环保发泡塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保发泡塑料及其制备方法，其原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS，聚乳酸PLA，聚羟基酯醚，植物粉、木质纤维，硅烷偶联剂KH550，铝酸酯，乙烯-醋酸乙烯EVA，聚苯乙烯PS，双季戊四醇酯PCB，甘油，聚乙烯蜡，偶氮二甲酰胺AC，对甲苯磺酰肼TSH，纳米碳酸钙，超细滑石粉，高岭土，二氧化钛，抗氧化剂2246，抗氧剂BHT。本发明所述环保发泡塑料，不但具有传统发泡塑料的良好耐热、耐腐蚀和加工性能，而且具有优异的可生物降解性，避免造成环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域，尤其涉及一种环保发泡塑料及其制备方法。
背景技术
发泡塑料，由塑料发泡成型而得。发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。目前，发泡塑料已经因其良好的性能，大量使用于汽车、家电船舶、空调和机械产品中。
虽然发泡塑料品种繁多，用途广泛。但是传统的发泡材料，例如聚氨酯(PU)、可发聚苯乙烯(EPS)等。其中PU发泡材料在发泡后存在对人体有害的异氰酸酯残留物，其使用后无法回收利用。EPS需要使用低沸点的有机溶剂作为发泡剂，其中某些卤代烃释放到大气中，可破坏臭氧层。另外，其最大的共同弱点是，这些发泡塑料在使用后，在自然界中无法自行光降解、热降解或为微生物所分解；且发泡塑料制品用后即弃，数量多，体积大，不便回收，导致其废弃物在自然环境中长期存在，成为严重的白色污染。
因此，有必要深入研究发泡塑料的配方，以期进一步提高其可降解环保性能等，有助于发泡塑料的更广泛的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种环保发泡塑料及其制备方法，所述制备得到的环保发泡塑料不但具有传统发泡塑料的良好耐热、耐腐蚀和加工性能，而且具有优异的可生物降解性，避免造成环境污染。
本发明提出的一种环保发泡塑料，其原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS50-70份，聚乳酸PLA30-45份，聚羟基酯醚15-25份，植物粉6-9份、木质纤维2.5-3.5份，硅烷偶联剂KH5501.8-3.5份，铝酸酯2-5份，乙烯-醋酸乙烯EVA9-15份，聚苯乙烯PS5-10份，双季戊四醇酯PCB3.5-4.6份，甘油6-10份，聚乙烯蜡5.1-6.4份，偶氮二甲酰胺AC13-17份，对甲苯磺酰肼TSH3-5份，纳米碳酸钙3-6份，超细滑石粉15-20份，高岭土7-15份，二氧化钛5-10份，抗氧化剂22460.5-1.2份，抗氧剂BHT1.3-1.6份；
制备所述淀粉接枝改性ABS的方法包括：将马来酸酐加入ABS中进行接枝反应，得到ABS-g-MAH；再将淀粉加水后升温，调节pH值为9-10，加入多聚磷酸钠搅拌反应，加酸调节至中性后烘干，得到酯化淀粉；将所述酯化淀粉和吡啶溶于DMF中，升温搅拌，加入溶有ABS-g-MAH和对甲基苯磺酸的二甲苯溶液，恒温下搅拌反应；将所得反应液加入冷水中沉淀，过滤，洗涤，烘干，得到所述淀粉接枝改性ABS。
优选地，制备所述淀粉接枝改性ABS的方法包括：将1-3份马来酸酐加入30-50份ABS中进行接枝反应，得到接枝率为1-3％的ABS-g-MAH；再将60-80份淀粉加水后升温至40-50℃，用Na2CO3溶液调节pH值为9-10，加入10-20份多聚磷酸钠搅拌反应0.5-1h，加酸调节至中性后烘干，得到酯化淀粉；将所述酯化淀粉和2-6份吡啶溶于DMF中，升温至120-140℃搅拌0.2-0.5h，加入溶有所述ABS-g-MAH和1-3份对甲基苯磺酸的二甲苯溶液，恒温下搅拌反应2-4h；将所得反应液加入冷水中沉淀，过滤，洗涤，烘干后，得到所述淀粉接枝改性ABS。
优选地，所述ABS-g-MAH的接枝反应包括：将ABS、自由基引发剂和抗氧剂预先混合后加入到密炼机中，当ABS完全塑化后，分两次加入MAH，在160-180℃下密炼10-15min，洗涤、过滤得到所述ABS-g-MAH。
优选地，所述环保发泡塑料的原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS55-65份，聚乳酸PLA35-40份，聚羟基酯醚18-22份，植物粉7-8份、木质纤维2.8-3.2份，硅烷偶联剂KH5502.0-3.0份，铝酸酯3-4份，乙烯-醋酸乙烯EVA11-13份，聚苯乙烯PS7-9份，双季戊四醇酯PCB4.0-4.4份，甘油8-9份，聚乙烯蜡5.5-6.0份，偶氮二甲酰胺AC14-16份，对甲苯磺酰肼TSH3-4份，纳米碳酸钙4-5份，超细滑石粉16-18份，高岭土10-12份，二氧化钛7-8份，抗氧化剂22460.7-1.0份，抗氧剂BHT1.4-1.5份。
优选地，所述植物粉为花生壳或大豆壳粉碎后通过2-3％的盐酸溶液浸泡1-2h后，干燥，粉碎制得。
优选地，聚乳酸PLA和聚羟基酯醚的重量配比为：37-39:19-20。
一种所述的环保发泡塑料的制备方法，包括：将淀粉接枝改性ABS、聚乳酸PLA、聚羟基酯醚、植物粉、木质纤维、硅烷偶联剂KH550、铝酸酯、乙烯-醋酸乙烯EVA、聚苯乙烯、双季戊四醇酯PCB、甘油、聚乙烯蜡、偶氮二甲酰胺AC、对甲苯磺酰肼TSH、纳米碳酸钙、超细滑石粉、高岭土、二氧化钛、抗氧化剂2246、抗氧剂BHT加入控温混合机中低速混合至料温为60-80℃，再高速混合至料温为110-130℃，降温至30-40℃后送入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到所述环保发泡塑料。
优选地，混合机的低速混合的转速为300-400r/min；混合机的高速混合的转速为800-1000r/min。
优选地，双螺杆挤出机的长径比L/D为35-40，加工温度为：一区温度为175-180℃，二区温度为185-190℃，三区温度为195-200℃，四区温度为210-215℃，五区温度为220-225℃，六区温度为230-235℃，七区温度为240-245℃，主机转速为300-450r/min。
本发明以淀粉接枝改性ABS、聚乳酸PLA和聚羟基酯醚为主料，使本发明具有优异的抗疲劳性能和优秀的耐热、耐候和防腐等性能；其中淀粉接枝改性ABS是通过将非极性的ABS采用马来酸酐接枝后，与经过磷酸酯化后的淀粉反应得到，由于经过酯化的淀粉上残留的羟基的反应活性大大增加，能够进行多种反应，其与马来酸酐接枝后的ABS可以很好地发生反应，一方面克服了ABS与淀粉共混相容性差的缺点，另一方面赋予ABS优良的可生物降解性能；此外加入双季戊四醇酯PCB、聚乙烯蜡与主料混合，在提高体系流动性的同时，使得物料更好的分散，实现了耐热效果和力学性能的综合提高，而且双季戊四醇酯PCB还作为稳定剂，与抗氧化剂2246、抗氧剂BHT联合作用，大幅度提高本发明的耐氧化能力，在长期使用过程中不变硬、不断裂、无收缩翘起现象、不影响粘性，延长了本发明产品的使用寿命；配合加入乙烯-醋酸乙烯EVA、聚苯乙烯PS作为增韧树脂，使得塑料增韧效果显著增强，在提高耐热性的同时，具有优良的加工性能和耐冲击性能；而植物粉和木质纤维配合使用，可提高本发明塑料的耐拉伸性能，同时与纳米碳酸钙、超细滑石粉、高岭土、二氧化钛联合作用，再通过硅烷偶联剂KH550的表面改性作用，使无机原料和与主料形成一个整体，大大提高了本发明的强度性能；偶氮二甲酰胺AC和对甲苯磺酰肼TSH作为发泡剂，加热分解成氮气而致孔，发气量大，并以甘油作为助发泡剂，降低发泡剂的分解温度的同时，还能消除分解所产生的异味，由此形成发泡体系与主料混合均匀并配合作用，使本发明中的气泡均匀，降低了导热系数，提高了隔热性能。
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
一种环保发泡塑料，其原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS50份，聚乳酸PLA45份，聚羟基酯醚15份，植物粉9份、木质纤维2.5份，硅烷偶联剂KH5503.5份，铝酸酯2份，乙烯-醋酸乙烯EVA15份，聚苯乙烯PS5份，双季戊四醇酯PCB4.6份，甘油6份，聚乙烯蜡6.4份，偶氮二甲酰胺AC13份，对甲苯磺酰肼TSH5份，纳米碳酸钙3份，超细滑石粉20份，高岭土7份，二氧化钛10份，抗氧化剂22460.5份，抗氧剂BHT1.6份；
制备所述淀粉接枝改性ABS的方法包括：将1份马来酸酐加入80份ABS中进行接枝反应，得到接枝率为1％的ABS-g-MAH；再将50份淀粉加水后升温至40℃，用Na2CO3溶液调节pH值为9-10，加入15份多聚磷酸钠搅拌反应0.5h，加酸调节至中性后烘干，得到酯化淀粉；将所述酯化淀粉和6份吡啶溶于DMF中，升温至120℃搅拌0.5h，加入溶有所述ABS-g-MAH和1份对甲基苯磺酸的二甲苯溶液，恒温下搅拌反应4h；将所得反应液加入冷水中沉淀，过滤，洗涤，烘干后，得到所述淀粉接枝改性ABS；所述ABS-g-MAH的接枝反应包括：将ABS、自由基引发剂和抗氧剂预先混合后加入到密炼机中，当ABS完全塑化后，分两次加入MAH，在160℃下密炼15min，洗涤、过滤得到所述ABS-g-MAH。
实施例2
一种环保发泡塑料，其原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS70份，聚乳酸PLA30份，聚羟基酯醚25份，植物粉6份、木质纤维3.5份，硅烷偶联剂KH5501.8份，铝酸酯5份，乙烯-醋酸乙烯EVA9份，聚苯乙烯PS10份，双季戊四醇酯PCB3.5份，甘油10份，聚乙烯蜡5.1份，偶氮二甲酰胺AC17份，对甲苯磺酰肼TSH3份，纳米碳酸钙6份，超细滑石粉15份，高岭土15份，二氧化钛5份，抗氧化剂22461.2份，抗氧剂BHT1.3份；
制备所述淀粉接枝改性ABS的方法包括：将3份马来酸酐加入60份ABS中进行接枝反应，得到接枝率为3％的ABS-g-MAH；再将30份淀粉加水后升温至50℃，用Na2CO3溶液调节pH值为9-10，加入5份多聚磷酸钠搅拌反应1h，加酸调节至中性后烘干，得到酯化淀粉；将所述酯化淀粉和2份吡啶溶于DMF中，升温至140℃搅拌0.2h，加入溶有所述ABS-g-MAH和3份对甲基苯磺酸的二甲苯溶液，恒温下搅拌反应2h；将所得反应液加入冷水中沉淀，过滤，洗涤，烘干后，得到所述淀粉接枝改性ABS；所述ABS-g-MAH的接枝反应包括：将ABS、自由基引发剂和抗氧剂预先混合后加入到密炼机中，当ABS完全塑化后，分两次加入MAH，在180℃下密炼10min，洗涤、过滤得到所述ABS-g-MAH。
实施例3
一种环保发泡塑料，其原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS55份，聚乳酸PLA40份，聚羟基酯醚18份，植物粉8份、木质纤维2.8份，硅烷偶联剂KH5503.0份，铝酸酯3份，乙烯-醋酸乙烯EVA13份，聚苯乙烯PS7份，双季戊四醇酯PCB4.4份，甘油8份，聚乙烯蜡6.0份，偶氮二甲酰胺AC14份，对甲苯磺酰肼TSH4份，纳米碳酸钙4份，超细滑石粉18份，高岭土10份，二氧化钛8份，抗氧化剂22460.7份，抗氧剂BHT1.5份；
制备所述淀粉接枝改性ABS的方法包括：将1份马来酸酐加入80份ABS中进行接枝反应，得到接枝率为1％的ABS-g-MAH；再将50份淀粉加水后升温至40℃，用Na2CO3溶液调节pH值为9-10，加入15份多聚磷酸钠搅拌反应0.5h，加酸调节至中性后烘干，得到酯化淀粉；将所述酯化淀粉和6份吡啶溶于DMF中，升温至120℃搅拌0.5h，加入溶有所述ABS-g-MAH和1份对甲基苯磺酸的二甲苯溶液，恒温下搅拌反应4h；将所得反应液加入冷水中沉淀，过滤，洗涤，烘干后，得到所述淀粉接枝改性ABS；所述ABS-g-MAH的接枝反应包括：将ABS、自由基引发剂和抗氧剂预先混合后加入到密炼机中，当ABS完全塑化后，分两次加入MAH，在160℃下密炼15min，洗涤、过滤得到所述ABS-g-MAH。
实施例4
一种环保发泡塑料，其原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS65份，聚乳酸PLA35份，聚羟基酯醚22份，植物粉7份、木质纤维3.2份，硅烷偶联剂KH5502.0份，铝酸酯4份，乙烯-醋酸乙烯EVA11份，聚苯乙烯PS9份，双季戊四醇酯PCB4.0份，甘油9份，聚乙烯蜡5.5份，偶氮二甲酰胺AC16份，对甲苯磺酰肼TSH3份，纳米碳酸钙5份，超细滑石粉16份，高岭土12份，二氧化钛7份，抗氧化剂22461.0份，抗氧剂BHT1.4份；
制备所述淀粉接枝改性ABS的方法包括：将2份马来酸酐加入70份ABS中进行接枝反应，得到接枝率为2％的ABS-g-MAH；再将40份淀粉加水后升温至45℃，用Na2CO3溶液调节pH值为9-10，加入10份多聚磷酸钠搅拌反应0.7h，加酸调节至中性后烘干，得到酯化淀粉；将所述酯化淀粉和4份吡啶溶于DMF中，升温至130℃搅拌0.4h，加入溶有所述ABS-g-MAH和2份对甲基苯磺酸的二甲苯溶液，恒温下搅拌反应3h；将所得反应液加入冷水中沉淀，过滤，洗涤，烘干后，得到所述淀粉接枝改性ABS；所述ABS-g-MAH的接枝反应包括：将ABS、自由基引发剂和抗氧剂预先混合后加入到密炼机中，当ABS完全塑化后，分两次加入MAH，在170℃下密炼13min，洗涤、过滤得到所述ABS-g-MAH。
实施例1-4所述环保发泡塑料的制备方法，包括：淀粉接枝改性ABS、聚乳酸PLA、聚羟基酯醚、植物粉、木质纤维、硅烷偶联剂KH550、铝酸酯、乙烯-醋酸乙烯EVA、聚苯乙烯、双季戊四醇酯PCB、甘油、聚乙烯蜡、偶氮二甲酰胺AC、对甲苯磺酰肼TSH、纳米碳酸钙、超细滑石粉、高岭土、二氧化钛、抗氧化剂2246、抗氧剂BHT加入控温混合机中，以转速为300-400r/min混合至料温为60-80℃，再以转速为800-1000r/min混合至料温为110-130℃，降温至30-40℃后送入长径比L/D为35-40的双螺杆挤出机中挤出造粒，加工温度为：一区温度为175-180℃，二区温度为185-190℃，三区温度为195-200℃，四区温度为210-215℃，五区温度为220-225℃，六区温度为230-235℃，七区温度为240-245℃，主机转速为300-450r/min，得到所述环保发泡塑料。
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 (9)
1.一种环保发泡塑料，其特征在于，其原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS50-70份，聚乳酸PLA30-45份，聚羟基酯醚15-25份，植物粉6-9份、木质纤维2.5-3.5份，硅烷偶联剂KH5501.8-3.5份，铝酸酯2-5份，乙烯-醋酸乙烯EVA9-15份，聚苯乙烯PS5-10份，双季戊四醇酯PCB3.5-4.6份，甘油6-10份，聚乙烯蜡5.1-6.4份，偶氮二甲酰胺AC13-17份，对甲苯磺酰肼TSH3-5份，纳米碳酸钙3-6份，超细滑石粉15-20份，高岭土7-15份，二氧化钛5-10份，抗氧化剂22460.5-1.2份，抗氧剂BHT1.3-1.6份；
制备所述淀粉接枝改性ABS的方法包括：将马来酸酐加入ABS中进行接枝反应，得到ABS-g-MAH；再将淀粉加水后升温，调节pH值为9-10，加入多聚磷酸钠搅拌反应，加酸调节至中性后烘干，得到酯化淀粉；将所述酯化淀粉和吡啶溶于DMF中，升温搅拌，加入溶有ABS-g-MAH和对甲基苯磺酸的二甲苯溶液，恒温下搅拌反应；将所得反应液加入冷水中沉淀，过滤，洗涤，烘干，得到所述淀粉接枝改性ABS。
2.根据权利要求1所述的环保发泡塑料，其特征在于，制备所述淀粉接枝改性ABS的方法包括：将1-3份马来酸酐加入60-80份ABS中进行接枝反应，得到接枝率为1-3％的ABS-g-MAH；再将30-50份淀粉加水后升温至40-50℃，用Na2CO3溶液调节pH值为9-10，加入5-15份多聚磷酸钠搅拌反应0.5-1h，加酸调节至中性后烘干，得到酯化淀粉；将所述酯化淀粉和2-6份吡啶溶于DMF中，升温至120-140℃搅拌0.2-0.5h，加入溶有所述ABS-g-MAH和1-3份对甲基苯磺酸的二甲苯溶液，恒温下搅拌反应2-4h；将所得反应液加入冷水中沉淀，过滤，洗涤，烘干后，得到所述淀粉接枝改性ABS。
3.根据权利要求2所述的环保发泡塑料，其特征在于，所述ABS-g-MAH的接枝反应包括：将ABS、自由基引发剂和抗氧剂预先混合后加入到密炼机中，当ABS完全塑化后，分两次加入MAH，在160-180℃下密炼10-15min，洗涤、过滤得到所述ABS-g-MAH。
4.根据权利要求1-3任一项所述的环保发泡塑料，其特征在于，其原料按重量份包括：淀粉接枝改性ABS55-65份，聚乳酸PLA35-40份，聚羟基酯醚18-22份，植物粉7-8份、木质纤维2.8-3.2份，硅烷偶联剂KH5502.0-3.0份，铝酸酯3-4份，乙烯-醋酸乙烯EVA11-13份，聚苯乙烯PS7-9份，双季戊四醇酯PCB4.0-4.4份，甘油8-9份，聚乙烯蜡5.5-6.0份，偶氮二甲酰胺AC14-16份，对甲苯磺酰肼TSH3-4份，纳米碳酸钙4-5份，超细滑石粉16-18份，高岭土10-12份，二氧化钛7-8份，抗氧化剂22460.7-1.0份，抗氧剂BHT1.4-1.5份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的环保发泡塑料，其特征在于，所述植物粉为花生壳或大豆壳粉碎后通过2-3％的盐酸溶液浸泡1-2h后，干燥，粉碎制得。
6.根据权利要求1-5任一项所述的环保发泡塑料，其特征在于，聚乳酸PLA和聚羟基酯醚的重量配比为：37-39:19-20。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的环保发泡塑料的制备方法，其特征在于，包括：将淀粉接枝改性ABS、聚乳酸PLA、聚羟基酯醚、植物粉、木质纤维、硅烷偶联剂KH550、铝酸酯、乙烯-醋酸乙烯EVA、聚苯乙烯、双季戊四醇酯PCB、甘油、聚乙烯蜡、偶氮二甲酰胺AC、对甲苯磺酰肼TSH、纳米碳酸钙、超细滑石粉、高岭土、二氧化钛、抗氧化剂2246、抗氧剂BHT加入控温混合机中低速混合至料温为60-80℃，再高速混合至料温为110-130℃，降温至30-40℃后送入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到所述环保发泡塑料。
8.根据权利要求7所述的环保发泡塑料的制备方法，其特征在于，混合机的低速混合的转速为300-400r/min；混合机的高速混合的转速为800-1000r/min。
9.根据权利要求7或8所述的环保发泡塑料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的长径比L/D为35-40，加工温度为：一区温度为175-180℃，二区温度为185-190℃，三区温度为195-200℃，四区温度为210-215℃，五区温度为220-225℃，六区温度为230-235℃，七区温度为240-245℃，主机转速为300-450r/min。
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