CN105802145A - 一种可生物降解热塑性弹性体及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种可生物降解热塑性弹性体及其生产方法，属于高分子材料技术领域。其由以下重量份的组分组成：可生物降解树脂20～120份、填料10～120份、偶联剂0.2～5份、交联剂0.03～5份、助交联剂0.1～10份、爽滑剂0.2～10份、增塑剂5～100份和相容剂0.1～40份。本发明得到的可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到15Mpa以上，邵氏硬度A为60以上，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。另外，在生产该可生物降解热塑性弹性体时不需经历聚合过程，制作工艺简单，生产成本低。

Description

一种可生物降解热塑性弹性体及其生产方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种可生物降解热塑性弹性体及其生产方法。
背景技术
弹性体因具有高弹性、耐老化性、耐磨性、耐油性等优良的性能，同时又具备较简易的加工性能而广泛应用于国民生产、生活的各个领域。
塑料的大量使用，造成了白色污染、温室效应、土壤板结、海洋生物大量死亡等重大环境问题，生物降解塑料的使用已迫在眉睫。
通常的弹性体是由苯乙烯、烯烃、二烯烃、氯乙烯等材料经聚合、交联工艺得到，或是由聚酯多元醇、聚醚多元醇经扩链工艺得到。经由这些材料，通过这些方法得到的热塑性弹性体是不可降解的，因此制备生物降解热塑性弹性体是未来的一个趋势。
CN103319681A提供了一种低熔点生物降解聚氨酯弹性体的制备方法，通过选用合适的聚酯多元醇、聚醚多元醇，经异氰酸酯扩链后得到生物降解聚氨酯弹性体。CN104497318A公开了一种脂肪族可生物降解热塑性聚酯弹性体及其制备方法，涉及一种在高分子主链上形成羧酸酯键的反应制得的嵌段高分子聚合物，解决现有技术中热塑性聚酯弹性体生物降解能力差的问题。CN101965380A公开了一种生物降解的弹性体配混物，该聚合物化合物包含一种热塑性聚酯氨基甲酸酯，该热塑性聚酯氨基甲酸酯的硬度在肖氏A标度为50-90，该热塑性聚酯氨基甲酸酯包含聚酯、异氰酸酯和增链剂。
通过以上几种方法得到的生物降解热塑性弹性体均需要经历漫长的聚合工艺过程，生产过程较为复杂，且生产过程中使用了毒性较大的异氰酸酯扩链剂，产品中残留的异氰酸酯会对使用者造成危害。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种可生物降解热塑性弹性体及其生产方法的技术方案。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于由以下重量份的组分组成：可生物降解树脂20～120份、填料10～120份、偶联剂0.2～5份、交联剂0.03～5份、助交联剂0.1～10份、爽滑剂0.2～10份、增塑剂5～100份和相容剂0.1～40份。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于由以下重量份的组分组成：生物降解树脂20～100份、填料10～80份、偶联剂0.2～3份、交联剂0.05～3份、助交联剂0.1～3份、爽滑剂0.2～5份、增塑剂10～80份、相容剂0.2～25份。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的可生物降解树脂为聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-己二酸丁二醇酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚乙烯醇中的一种或几种，优选为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、聚乙烯醇中的一种或几种。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的填料为竹粉、木粉、淀粉、碳酸钙、氢氧化钙、硫酸钙、滑石粉、氢氧化钡、硫酸钡、膨润土、硅灰石、玻璃微珠、二氧化硅、氧化镁、氢氧化镁、云母、炭黑、玻纤中的一种或几种，优选为竹粉、淀粉、碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、膨润土、硅灰石、二氧化硅、氧化镁、炭黑、玻纤中的一种或几种。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、硬脂酸中的一种或几种，优选为铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸中的一种或几种。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基已酯、二叔丁基过氧化异丙基苯中的一种或几种，优选为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基已酯、二叔丁基过氧化异丙基苯中的一种或几种。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的助交联剂为三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或几种。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的爽滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、石蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯中的一种或几种，优选为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯中的一种或几种。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛脂、聚乙二醇、环氧大豆油、丙三醇、三醋酸甘油酯中的一种或几种，优选为邻苯二甲酸二甲酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛脂、聚乙二醇、环氧大豆油、丙三醇、三醋酸甘油酯中的一种或几种。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的相容剂为马来酸酐接枝物、嵌段共聚物、反应型相容剂中的一种或几种，优选为嵌段共聚物、反应型相容剂中的一种或几种。
所述的一种可生物降解热塑性弹性体的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1）取配方量的可生物降解树脂，置于鼓风干燥设备中，干燥至水分含量低于500ppm以下备用；
2）将干燥好的可生物降解树脂和配方量的填料倒入高速混合机中，在低速混合状态加入配方量的交联剂、助交联剂、偶联剂、爽滑剂、增塑剂和相容剂，高速混合30秒，出料；
3）将混合好的物料移入同向双螺杆挤出机料仓中，开启挤出机电源，待温度达到要求的工艺温度，恒温30分钟后，开启设备，完成造粒加工，冷却，包装后得到生物降解热塑性弹性体，所述的双螺杆挤出机加工温度为120℃-240℃，主机螺杆转速为100RPM-300RPM。
本发明得到的可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到15Mpa以上，邵氏硬度A为60以上，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。另外，在生产该可生物降解热塑性弹性体时不需经历聚合过程，制作工艺简单，生产成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的发明目的、技术方案及有益效果作详细说明。
实施例1
准确称取60份聚丁二酸丁二醇酯置于60℃烘箱中，干燥12小时以上备用。称取50份碳酸钙，1份硅烷偶联剂，1份过氧化二异丙苯，1份三烯丙基异三聚氰酸酯，0.5份硬脂酸钙，40份乙酰柠檬酸三丁酯，10份反应型相容剂。在高速混合机中混合均匀，混合后的物料经同向双螺杆挤出机挤出（挤出温度160℃，螺杆转速200RPM），经风冷拖链拉条设备冷却后，切粒，包装，即可得到生物降解热塑性弹性体。
该可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到20Mpa，邵氏硬度A为70，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。
实施例2
准确称取60份聚乳酸置于60℃烘箱中，干燥12小时以上备用。称取50份滑石粉，1份铝酸酯偶联剂，1份过氧化二异丙苯，1份三烯丙基异三聚氰酸酯，0.5份硬脂酸钙，40份乙酰柠檬酸三丁酯，10份反应型相容剂。在高速混合机中混合均匀，混合后的物料经同向双螺杆挤出机挤出（挤出温度175℃，螺杆转速160RPM），经风冷拖链拉条设备冷却后，切粒，包装，即可得到生物降解热塑性弹性体。
该可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到25Mpa，邵氏硬度A为75，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。
实施例3
准确称取60份聚己内酯置于60℃烘箱中，干燥12小时以上备用。称取50份滑石粉，1份铝酸酯偶联剂，2份过氧化二异丙苯，2份三烯丙基异三聚氰酸酯，1份硬脂酸钙，40份乙酰柠檬酸三丁酯，10份反应型相容剂。在高速混合机中混合均匀，混合后的物料经同向双螺杆挤出机挤出（挤出温度160℃，螺杆转速200RPM），经风冷拖链拉条设备冷却后，切粒，包装，即可得到生物降解热塑性弹性体。
该可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到30Mpa，邵氏硬度A为65，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。
实施例4
准确称取60份聚乙烯醇置于60℃烘箱中，干燥12小时以上备用。称取50份滑石粉，3份铝酸酯偶联剂，2份过氧化二异丙苯，2份三烯丙基异三聚氰酸酯，1份硬脂酸钙，40份乙酰柠檬酸三丁酯，10份反应型相容剂。在高速混合机中混合均匀，混合后的物料经同向双螺杆挤出机挤出（挤出温度200℃，螺杆转速150RPM），经风冷拖链拉条设备冷却后，切粒，包装，即可得到生物降解热塑性弹性体。
该可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到30Mpa，邵氏硬度A为70，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。
实施例5
准确称取聚丁二酸-己二酸丁二醇酯和聚乙烯醇共20份置于60℃烘箱中，干燥12小时以上备用。称取碳酸钙、氢氧化钙、滑石粉共10份，硅烷偶联剂、硬脂酸共0.2份，过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯共0.03份，三烯丙基异三聚氰酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯共0.1份，硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、石蜡共0.2份，乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、己二酸二辛酯共5份，反应型相容剂、马来酸酐接枝物共0.1份。在高速混合机中混合均匀，混合后的物料经同向双螺杆挤出机挤出（挤出温度160℃，螺杆转速200RPM），经风冷拖链拉条设备冷却后，切粒，包装，即可得到生物降解热塑性弹性体。
该可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到35Mpa，邵氏硬度A为65，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。
实施例6
准确称取聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、聚乙烯醇共120份置于60℃烘箱中，干燥12小时以上备用。称取硅灰石、二氧化硅、氧化镁、炭黑、玻纤共120份，铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂共5份，过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基已酯、二叔丁基过氧化异丙基苯共5份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯10份，聚乙烯蜡、石蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯共10份，己二酸二辛酯、癸二酸二辛脂、聚乙二醇、环氧大豆油、丙三醇共100份，马来酸酐接枝物共40份。在高速混合机中混合均匀，混合后的物料经同向双螺杆挤出机挤出（挤出温度160℃，螺杆转速200RPM），经风冷拖链拉条设备冷却后，切粒，包装，即可得到生物降解热塑性弹性体。
该可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到30Mpa，邵氏硬度A为70，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。
实施例7
准确称取聚碳酸亚丙酯80份置于60℃烘箱中，干燥12小时以上备用。称取竹粉40份，硅烷偶联剂3份，过氧化氢二异丙苯0.1份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.5份，聚乙烯蜡1份，己二酸二辛酯20份，马来酸酐接枝物20份。在高速混合机中混合均匀，混合后的物料经同向双螺杆挤出机挤出（挤出温度160℃，螺杆转速200RPM），经风冷拖链拉条设备冷却后，切粒，包装，即可得到生物降解热塑性弹性体。
该可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到30Mpa，邵氏硬度A为70，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。
实施例8
准确称取聚乳酸40份置于60℃烘箱中，干燥12小时以上备用。称取滑石粉80份，硬脂酸0.5份，叔丁基过氧化碳酸-2-乙基已酯0.8份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.2份，乙撑双硬脂酸酰胺5份，乙酰柠檬酸三丁酯60份，反应型相容剂30份。在高速混合机中混合均匀，混合后的物料经同向双螺杆挤出机挤出（挤出温度160℃，螺杆转速200RPM），经风冷拖链拉条设备冷却后，切粒，包装，即可得到生物降解热塑性弹性体。
该可生物降解热塑性弹性体拉伸强度达到25Mpa，邵氏硬度A为75，并且该热塑性弹性体拥有类似于热塑性聚氨酯弹性体的软弹手感，兼有生物降解性。

Claims (11)

1.一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于由以下重量份的组分组成：可生物降解树脂20～120份、填料10～120份、偶联剂0.2～5份、交联剂0.03～5份、助交联剂0.1～10份、爽滑剂0.2～10份、增塑剂5～100份和相容剂0.1～40份。
2.如权利要求1所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于由以下重量份的组分组成：生物降解树脂20～100份、填料10～80份、偶联剂0.2～3份、交联剂0.05～3份、助交联剂0.1～3份、爽滑剂0.2～5份、增塑剂10～80份、相容剂0.2～25份。
3.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的可生物降解树脂为聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-己二酸丁二醇酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚乙烯醇中的一种或几种，优选为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、聚乙烯醇中的一种或几种。
4.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的填料为竹粉、木粉、淀粉、碳酸钙、氢氧化钙、硫酸钙、滑石粉、氢氧化钡、硫酸钡、膨润土、硅灰石、玻璃微珠、二氧化硅、氧化镁、氢氧化镁、云母、炭黑、玻纤中的一种或几种，优选为竹粉、淀粉、碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、膨润土、硅灰石、二氧化硅、氧化镁、炭黑、玻纤中的一种或几种。
5.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、硬脂酸中的一种或几种，优选为铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸中的一种或几种。
6.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基已酯、二叔丁基过氧化异丙基苯中的一种或几种，优选为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基已酯、二叔丁基过氧化异丙基苯中的一种或几种。
7.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的助交联剂为三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或几种。
8.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的爽滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、石蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯中的一种或几种，优选为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、石蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯中的一种或几种。
9.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛脂、聚乙二醇、环氧大豆油、丙三醇、三醋酸甘油酯中的一种或几种，优选为邻苯二甲酸二甲酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛脂、聚乙二醇、环氧大豆油、丙三醇、三醋酸甘油酯中的一种或几种。
10.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体，其特征在于所述的相容剂为马来酸酐接枝物、嵌段共聚物、反应型相容剂中的一种或几种，优选为嵌段共聚物、反应型相容剂中的一种或几种。
11.如权利要求1或2所述的一种可生物降解热塑性弹性体的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1）取配方量的可生物降解树脂，置于鼓风干燥设备中，干燥至水分含量低于500ppm以下备用；
2）将干燥好的可生物降解树脂和配方量的填料倒入高速混合机中，在低速混合状态加入配方量的交联剂、助交联剂、偶联剂、爽滑剂、增塑剂和相容剂，高速混合30秒，出料；
3）将混合好的物料移入同向双螺杆挤出机料仓中，开启挤出机电源，待温度达到要求的工艺温度，恒温30分钟后，开启设备，完成造粒加工，冷却，包装后得到生物降解热塑性弹性体，所述的双螺杆挤出机加工温度为120℃-240℃，主机螺杆转速为100RPM-300RPM。
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