CN106589468A - 可控降解培育盆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可控降解培育盆，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉100份、改性植物纤维30‑50份、聚乙烯醇50‑60份、增塑剂40‑45份、交联剂0.5‑0.8份，其中，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成；所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐；一种可控降解培育盆的制备方法，其是将各原料经高混、密炼、压制成型后，再将所得半成品经紫外辐照处理。本发明的培育盆具有原料来源广泛、淀粉添加量高、生产成本低、力学性能优良，降解性能好等优点。

Description

可控降解培育盆及其制备方法
技术领域
本发明涉及培育盆领域。更具体地说，本发明涉及一种可控降解培育盆及其制备方法。
背景技术
淀粉是一种天然可再生材料，其资源丰富、价格低廉，且容易受到微生物侵蚀，最后代谢为水和二氧化碳，因而具有优良的生物降解性能，适用于作为生物降解材料的原料成分。淀粉基降解塑料是目前最有发展前景的一类可降解塑料。但现有淀粉基降解塑料存在：(1)淀粉添加量低，生产成本高：由于淀粉的亲水性太强，与大部分通用树脂之间的相容性很差，致使材料的力学性能大幅下降，为了保证淀粉基塑料制品的最终使用性能，一般的解决办法是降低淀粉的添加量，但这样又会带来制品的成本较高，降解速度较慢的问题；(2)原料来源：现有淀粉基降解塑料多使用粮食生产的淀粉作为原料，如玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉，出现工业与人争粮的冲突。为了解决上述问题，有学者报道了以淀粉和植物纤维混合基制备可降解塑料，但其存在植物纤维与淀粉材料的界面黏结效果差，使得植物纤维不能均匀分散在淀粉材料中，力学性能差等问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种原料来源广泛、淀粉添加量高、生产成本低、力学性能优良的可控降解培育盆及其制备方法。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种可控降解培育盆，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉100份、改性植物纤维30-50份、聚乙烯醇50-60份、增塑剂40-45份、交联剂0.5-0.8份，其中，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成；所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
优选的是，所述的可控降解培育盆，还包括2-5重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。
一种可控降解培育盆的制备方法，包括：
A、称取100重量份的木薯淀粉和30-50重量份的改性植物纤维，将其投入超高速混合机中，在4000-4500转/分钟下搅拌15-20分钟，得第一混合料；
B、将所述第一混合料、50-60重量份的聚乙烯醇、40-45重量份的增塑剂和0.5-0.8重量份的交联剂依次加入密炼机中，在转子转速为80-100转/分钟、温度为130-150℃下反应30-45分钟，得第二混合料；
C、将所述第二混合料加入压制设备中充入模具中压制成型，得半成品；
D、将所述半成品在紫外辐照强度为100-120μW/cm-2、波长365nm下辐照45-60min，再将辐照后的半成品经干燥处理即得所述可控降解培育盆成品。
优选的是，所述的可控降解培育盆及其制备方法，还包括，在步骤D之前，向所述半成品的表面喷涂2-5重量份的催化剂，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4000-4500转/分钟下搅拌15-20分钟，搅拌完成后将所得混合物放入球磨机中球磨2-3h即得。
优选的是，所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成。
优选的是，所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
本发明至少包括以下有益效果：
第一、通过将剑麻纤维和香蕉纤维进行表面改性处理，并按特定的比例混合，可有效改善植物纤维与木薯淀粉的界面黏结情况，使植物纤维均匀分散在木薯淀粉中，提高了培育盆的力学性能，使其结构更稳定；
第二、通过将压制成型的半成品进行紫外辐照处理，可使木薯淀粉和植物纤维形成交联结构，进一步提高培育盆的力学性能；
第三、通过在半成品表面喷涂催化剂，可提高半成品对紫外光的吸收能力，促进紫外辐照时各原料间的交联反应，进一步提高了培育盆的力学性能；
第四、本发明具有原料来源广泛，淀粉添加量高，加工生产过程无污染，生产成本低；力学性能优良，结构稳定；有完全降解性，且可根据使用条件进行不同阶段的可控降解，自然分解成有机肥，不仅实现对植物的养分补充，而且对环境不造成污染，具有较高的环境效益和经济效益等优点。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：
一种可控降解培育盆，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉100份、改性植物纤维30份、聚乙烯醇50份、增塑剂40份、交联剂0.5份，其中，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成；所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
所述的可控降解培育盆，还包括2重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。
一种可控降解培育盆的制备方法，包括：
A、称取100重量份的木薯淀粉和30重量份的改性植物纤维，将其投入超高速混合机中，在4000转/分钟下搅拌20分钟，得第一混合料；
B、将所述第一混合料、50重量份的聚乙烯醇、40重量份的增塑剂和0.5重量份的交联剂依次加入密炼机中，在转子转速为80转/分钟、温度为130℃下反应45分钟，得第二混合料；
C、将所述第二混合料加入压制设备中充入模具中压制成型，得半成品；
D、将所述半成品在紫外辐照强度为100μW/cm-2、波长365nm下辐照60min，再将辐照后的半成品经干燥处理即得所述可控降解培育盆成品。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，还包括，在步骤D之前，向所述半成品的表面喷涂2-5重量份的催化剂，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4000转/分钟下搅拌20分钟，搅拌完成后将所得混合物放入球磨机中球磨2h即得。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
实施例2：
一种可控降解培育盆，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉100份、改性植物纤维40份、聚乙烯醇55份、增塑剂42份、交联剂0.65份，其中，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成；所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
所述的可控降解培育盆，还包括3.5重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。
一种可控降解培育盆的制备方法，包括：
A、称取100重量份的木薯淀粉和40重量份的改性植物纤维，将其投入超高速混合机中，在4200转/分钟下搅拌18分钟，得第一混合料；
B、将所述第一混合料、55重量份的聚乙烯醇、42重量份的增塑剂和0.65重量份的交联剂依次加入密炼机中，在转子转速为90转/分钟、温度为140℃下反应37分钟，得第二混合料；
C、将所述第二混合料加入压制设备中充入模具中压制成型，得半成品；
D、将所述半成品在紫外辐照强度为110μW/cm-2、波长365nm下辐照52min，再将辐照后的半成品经干燥处理即得所述可控降解培育盆成品。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，还包括，在步骤D之前，向所述半成品的表面喷涂3.5重量份的催化剂，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4200转/分钟下搅拌18分钟，搅拌完成后将所得混合物放入球磨机中球磨2.5h即得。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
实施例3：
一种可控降解培育盆，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉100份、改性植物纤维50份、聚乙烯醇60份、增塑剂45份、交联剂0.8份，其中，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成；所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
所述的可控降解培育盆，还包括5重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。
一种可控降解培育盆的制备方法，包括：
A、称取100重量份的木薯淀粉和50重量份的改性植物纤维，将其投入超高速混合机中，在4500转/分钟下搅拌15分钟，得第一混合料；
B、将所述第一混合料、60重量份的聚乙烯醇、45重量份的增塑剂和0.8重量份的交联剂依次加入密炼机中，在转子转速为100转/分钟、温度为150℃下反应30分钟，得第二混合料；
C、将所述第二混合料加入压制设备中充入模具中压制成型，得半成品；
D、将所述半成品在紫外辐照强度为120μW/cm-2、波长365nm下辐照45min，再将辐照后的半成品经干燥处理即得所述可控降解培育盆成品。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，还包括，在步骤D之前，向所述半成品的表面喷涂5重量份的催化剂，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4500转/分钟下搅拌15分钟，搅拌完成后将所得混合物放入球磨机中球磨3h即得。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
实施例4：
一种可控降解培育盆，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉100份、改性植物纤维40份、聚乙烯醇55份、增塑剂40份、交联剂0.8份，其中，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成；所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
一种可控降解培育盆的制备方法，包括：
A、称取100重量份的木薯淀粉和40重量份的改性植物纤维，将其投入超高速混合机中，在4500转/分钟下搅拌20分钟，得第一混合料；
B、将所述第一混合料、55重量份的聚乙烯醇、40重量份的增塑剂和0.8重量份的交联剂依次加入密炼机中，在转子转速为100转/分钟、温度为150℃下反应45分钟，得第二混合料；
C、将所述第二混合料加入压制设备中充入模具中压制成型，得半成品；
D、将所述半成品在紫外辐照强度为120μW/cm-2、波长365nm下辐照60min，再将辐照后的半成品经干燥处理即得所述可控降解培育盆成品。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成。
所述的可控降解培育盆及其制备方法，所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
对比例1：
通过对比例1来说明本发明改性植物纤维种类和添加比例对培育盆拉伸强度的影响。其中，以实施例4作为对照组；实验例1是在实施例4的基础上，将所述改性植物纤维替换为硅烷偶联改性剑麻纤维；实验例2是在实施例4的基础上，将所述改性植物纤维替换为高锰酸钾接枝改性香蕉纤维；实验例3是在实施例4的基础上，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比3:2组成；实验例4是在实施例4的基础上，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比2:1组成；实验例5是在实施例4的基础上，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:3组成；实验例6是在实施例4的基础上，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:4组成。实验组的其余条件同实施例4。拉伸强度测试参照GB/T1040-2006进行。实验结果见下表。
由上表可知，改性植物纤维种类和添加比例对培育盆拉伸强度影响显著，采用本发明的改性植物纤维种类和添加比例，培育盆的拉伸强度最高。
对比例2：
通过对比例2来说明紫外辐照和添加催化剂对培育盆拉伸强度的影响，其中，以实施例4作为对照组；实验例7是在实施例4的基础上，在所述C中、将所述第二混合料加入压制设备中充入模具中压制成型，得半成品，并将所述半成品直接干燥得成品；实验例8是在实施例4的基础上，所述的可控降解培育盆，还包括4重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成；所述的可控降解培育盆及其制备方法，还包括，在步骤D之前，向所述半成品的表面喷涂4重量份的催化剂，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4500转/分钟下搅拌15分钟，搅拌完成后将所得混合物放入球磨机中球磨3h即得。实验组的其余条件同实施例4。拉伸强度测试参照GB/T1040-2006进行。实验结果见下表。
组别 对照组 实验例7 实验例8
拉伸强度(MPa) 24.5 20.1 26.7
由上表可知，紫外辐照和添加催化剂对培育盆拉伸强度影响显著，采用紫外辐照和添加催化剂有利于提高培育盆的拉伸强度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (6)

1.一种可控降解培育盆，其特征在于，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉100份、改性植物纤维30-50份、聚乙烯醇50-60份、增塑剂40-45份、交联剂0.5-0.8份，其中，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成；所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
2.如权利要求1所述的可控降解培育盆，其特征在于，还包括2-5重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。
3.一种如权利要求1所述的可控降解培育盆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、称取100重量份的木薯淀粉和30-50重量份的改性植物纤维，将其投入超高速混合机中，在4000-4500转/分钟下搅拌15-20分钟，得第一混合料；
B、将所述第一混合料、50-60重量份的聚乙烯醇、40-45重量份的增塑剂和0.5-0.8重量份的交联剂依次加入密炼机中，在转子转速为80-100转/分钟、温度为130-150℃下反应30-45分钟，得第二混合料；
C、将所述第二混合料加入压制设备中充入模具中压制成型，得半成品；
D、将所述半成品在紫外辐照强度为100-120μW/cm-2、波长365nm下辐照45-60min，再将辐照后的半成品经干燥处理即得所述可控降解培育盆成品。
4.如权利要求3所述的可控降解培育盆及其制备方法，其特征在于，还包括，在步骤D之前，向所述半成品的表面喷涂2-5重量份的催化剂，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4000-4500转/分钟下搅拌15-20分钟，搅拌完成后将所得混合物放入球磨机中球磨2-3h即得。
5.如权利要求3或4所述的可控降解培育盆及其制备方法，其特征在于，所述改性植物纤维由硅烷偶联改性剑麻纤维和高锰酸钾接枝改性香蕉纤维按重量比5:2组成。
6.如权利要求5所述的可控降解培育盆及其制备方法，其特征在于，所述增塑剂由柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和甘油按重量比3:1:2组成；所述交联剂为马来酸酐。
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