CN106589861A - 生物可分解树脂材料及其产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物可分解树脂材料及其产品，所述生物可分解树脂材料包括以下组分聚乳酸树脂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂、润滑剂、扩链剂、抗水解剂、成核剂及无机填充物，所述产品为经所述生物可分解树脂材料成型后产生的产品。本发明的生物可分解树脂材料，大大提高了材料的耐水解性能，由原本承受高温高湿的情况下不到18小时，提高至18小时以上，等于成品水洗或使用洗餐碗机的情况下，可使用长达半年以上，从而使该材料成为未来餐盘、餐碗的主要原料。
Description
【技术领域】
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种生物可分解树脂材料及其产品。
【背景技术】
随着环保意识的增强，具有生物分解性的材料日益被大众所重视。例如，为了环保，餐盘、餐碗等可以以聚乳酸(PLA)为主体成型。市售的餐盘、餐碗在使用后，会进行水洗或洗碗机清洗，但聚乳酸本身非常怕水解，因此，针对聚乳酸为主体的餐盘、餐碗势必要进行耐水解的改善。
市售餐盘、餐碗耐水解测试，通常采用的方程式为：AAF＝Q10[(TAA-TRT)/10]及ATT＝Desired(RT)/AAF。其中，Q10为老化反应速率因子，一般在未加湿度时Q10会设定为2，数值越大则代表反应老化活性越大，在添加相对湿度为90％的条件下，Q10会设定为3，TAA为加速老化温度，TRT为环境温度，AAT为加速老化时间，Desired(RT)为需求时间。
在进行耐水解测试时，Q10设定为3时，AAF为243，TAA为75℃，在相对湿度为90％的条件下，能够承受9小时的耐水解测试，餐盘、餐碗可使用0.25年，能够承受超过18小时的耐水解测试，餐盘、餐碗可达到半年以上的使用期限。
在可分解材料未进行改善的情况下，耐水解测试不到18小时，物性就开始下降，材料开始水解，因此客户使用餐盘、餐碗后在水洗过程中会发生破裂或是在使用过程中经不起施力、摔落等状况。
有鉴于此，实有必要开发一种生物可分解树脂材料及其产品，以解决上述耐水解性不良的问题。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种生物可分解树脂材料及其产品，能够将材料耐水解性能提高。
为了达到上述目的，本发明的生物可分解树脂材料，其按重量份数表示包括：
可选地，所述聚乳酸树脂为两种聚乳酸树脂的混合，在环境温度为210℃，负荷为2.16Kg时，其中一种聚乳酸树脂的熔融指数为5-6g/10min，另一种聚乳酸树脂的熔融指数为80-85g/10min。
可选地，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂的熔融温度在85-120℃。
可选地，所述润滑剂为酯型流动改性剂、乙烯基双硬脂酰胺、低分子量聚乙烯蜡、芥酸酰胺及硬脂酸系列的一种或多种复配。
可选地，所述扩链剂为羧基加成型扩链剂、羟基加成型扩链剂及活性二酯聚酯扩链剂中的一种或多种复配。
可选地，所述抗水解剂为碳二亚胺、异氰酸酯、唑啉、环氧化合物中的至少一种。
可选地，所述成核剂为无机成核剂、有机成核剂及高分子结晶成核剂中的至少一种。
可选地，所述无机填充物为滑石粉、碳酸钙或者硅灰石中的一种或多种复配，所述无机填充物的细度为1000-2000目。
可选地，所述生物可分解树脂材料还包括抗菌剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、脱模剂以及着色剂中的至少一种。
另外，本发明还提供一种产品，所述产品为经所述生物可分解树脂材料成型后产生的产品。
相较于现有技术，本发明的生物可分解树脂材料，通过在聚乳酸树脂中添加聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂、润滑剂等成分，然后利用改性技术制成复合材料，该复合材料大大提高了材料的耐水解性能，由原本承受高温高湿的情况下不到18小时，提高至18小时以上，等于成品水洗或使用洗餐碗机的情况下，可使用长达半年以上，从而使复合材料成为未来餐盘、餐碗的主要原料，还可应用于盥洗用具(如肥皂盒、洗面乳瓶、洗发精瓶、塑胶澡盆)、水瓶、清洁用品(如窗户清洁剂、厕所清洁剂)中。
【具体实施方式】
本发明的生物可分解树脂材料，其按重量份数表示包括：
聚乳酸树脂15-80份，所述聚乳酸树脂为两种聚乳酸树脂的混合，在环境温度为210℃，负荷为2.16Kg时，其中一种聚乳酸树脂的熔融指数为5-6g/10min，另一种聚乳酸树脂的熔融指数为80-85g/10min，可以使物性达到较佳效果。
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂1-50份，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂的熔融温度在85-120℃。
润滑剂0.1-20份，所述润滑剂为酯型流动改性剂、乙烯基双硬脂酰胺、低分子量聚乙烯蜡、芥酸酰胺及硬脂酸系列的一种或多种复配，其中以酯型流动改性剂为主体进行复方搭配，在流动性与物性可以达到最佳效果。
扩链剂0.1-20份，所述扩链剂为链增长剂，是能与线型聚合物链上的官能团反应使分子链扩展、分子量增大的物质，所述扩链剂为羧基加成型扩链剂、羟基加成型扩链剂及活性二酯聚酯扩链剂中的一种或多种复配，其中，羧基加成型扩链剂可为双环氧乙烷化合物、双环亚胺醚化合物、多聚碳化二亚胺化合物、内酰胺化合物，羟基加成型扩链剂可为二异氰酸酯、双环羧酸酐、双环亚胺酯，活性二酯聚酯扩链剂可为碳酸二苯酯、对苯二甲酸二苯酯、草酸二苯酯、碳酸苯酯，为了在物性与耐水解性之间达到最佳效果，其扩链剂的官能机团控制在2～20个。
抗水解剂0.1-20份，所述抗水解剂为极易与材料中的氢离子发生反应的化合物，主要对材料的羧基、跟官能团直接相连的碳原子上的氢等进行封端，减少材料中的氢离子含量，抑制氢离子对材料的催化水解，使材料在较长时间内保持原有性质，提高耐久性，可选用碳二亚胺、异氰酸酯、唑啉、环氧化合物等系列中的一种或多种复配，在物性与抗水解之间达到最佳效果。
成核剂0.5-10份，所述成核剂可为无机成核剂，主要有层状硅酸盐化合物如滑石粉、高岭土、蒙脱土、云母等，无机盐化合物如乳酸钙、碱性无机铝化合物、碳酸钙、硫酸钡等，无机非金属氧化物如二氧化硅，碳材料如炭黑、碳纳米管、富勒烯等，其中滑石粉、蒙脱土、碳纳米管是最常用的无机成核剂；所述成核剂可为有机成核剂，有机成核剂主要包括芳香族和脂肪族酰胺类化合物、山梨糖醇类化合物、金属有机磷酸盐化合物、安息香酸盐化合物、邻苯二酚、对苯二酚二羟乙基醚、4，4’-二羟基二苯基甲烷、1，4-苯二酚等化合物；所述成核剂还可为高分子结晶成核剂，高分子结晶成核剂主要有聚羟基乙酸及其衍生物、聚乙醇酸及其衍生物、碳纤维、木粉、有机纤维的一种或多种复配。成核剂可大大提高结晶成核密度，加快结晶速度，提高结晶度，还可提高成品的耐热性、耐水解性等效果。
无机填充物2-30份，所述无机填充物为滑石粉、碳酸钙或者硅灰石中的一种或多种复配，所述无机填充物的细度为1000-2000目时能够达到最佳效果。
所述生物可分解树脂材料还包括其它助剂，其它助剂可为0.1-10份，其它助剂为抗菌剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、脱模剂以及着色剂中的至少一种。
为对本发明的目的、技术手段及技术功效有进一步的了解，现结合具体实施例说明如下。
实施例1
其中，聚乳酸树脂-1为熔融指数为5-6g/10min的聚乳酸树脂，聚乳酸树脂-2为熔融指数为80-85g/10min的聚乳酸树脂。将聚乳酸树脂-1及聚乳酸树脂-2的水分降至0.05-0.1％以下，将聚乳酸树脂-1、聚乳酸树脂-2、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂利用单轴搅拌桶搅拌10分钟，并将润滑剂、脱模剂、成核剂、抗氧剂、扩链剂、抗水解剂及无机填充物利用单轴搅拌桶搅拌10分钟；最后将上述混合物加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制作出生物可分解树脂材料。
实施例2
其中，聚乳酸树脂-1为熔融指数为5-6g/10min的聚乳酸树脂，聚乳酸树脂-2为熔融指数为80-85g/10min的聚乳酸树脂。将聚乳酸树脂-1及聚乳酸树脂-2的水分降至0.05-0.1％以下，将聚乳酸树脂-1、聚乳酸树脂-2、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂利用单轴搅拌桶搅拌10分钟，并将润滑剂、脱模剂、成核剂、抗氧剂、扩链剂、抗水解剂及无机填充物利用单轴搅拌桶搅拌10分钟；最后将上述混合物加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制作出生物可分解树脂材料。
实施例3
其中，聚乳酸树脂-1为熔融指数为5-6g/10min的聚乳酸树脂，聚乳酸树脂-2为熔融指数为80-85g/10min的聚乳酸树脂。将聚乳酸树脂-1及聚乳酸树脂-2的水分降至0.05-0.1％以下，将聚乳酸树脂-1、聚乳酸树脂-2、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂利用单轴搅拌桶搅拌10分钟，并将润滑剂、脱模剂、成核剂、抗氧剂、扩链剂、抗水解剂及无机填充物利用单轴搅拌桶搅拌10分钟；最后将上述混合物加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，制作出生物可分解树脂材料。
以上各实施例熔融挤出造粒后，然后在注塑机上注塑成型GB标准测试样条，按GB标准测试所得材料的机械性能，并测试进行9小时、18小时的耐水解测试后的机械性能，测试结果如表1所示：
表1：实施例的测试结果
通过表1可以得出：通过在聚乳酸树脂中添加聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂、润滑剂等成分，然后利用改性技术制成复合材料，该复合材料大大提高了材料的耐水解性能，由原本承受高温高湿的情况下不能维持18小时，提高至18小时以上，在耐水解测试18小时后，物性没有下降，等于成品水洗或使用洗餐碗机的情况下，可使用长达半年以上，从而使复合材料成为未来餐盘、餐碗的主要原料。
对比例中为符合客户端标准的餐盘、餐碗，对比例的机械性能及进行9小时、18小时的耐水解测试后的机械性能如表2所述。
表2：对比例的测试结果
| 测试项目 | 对比例 | 对比例-9hr | 对比例-18hr |
| 弯曲强度(MPa) | 97.7 | 113 | 116.4 |
| 弯曲模量(MPa) | 5839 | 5863 | 6086 |
| 冲击强度(KJ/m2) | 3.9 | 6.1 | 6.2 |
| 拉伸强度(MPa) | 64.3 | 65.4 | 65.6 |
将表1与表2作对比，可以得出：本发明中得到的复合材料与符合客户端标准的餐盘、餐碗的性能相当，但本发明中的复合材料更加环保，
另外，本发明还提供一种产品，所述产品为经所述生物可分解树脂材料成型后产生的产品，该树脂材料成型后产生的产品除了可应用在餐盘、餐碗等市场，还可应用于盥洗用具(如肥皂盒、洗面乳瓶、洗发精瓶、塑胶澡盆)、水瓶、清洁用品(如窗户清洁剂、厕所清洁剂)中。
Claims (10)
1.一种生物可分解树脂材料，其特征在于，所述生物可分解树脂材料按重量份数表示包括：
2.如权利要求1所述的生物可分解树脂材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂为两种聚乳酸树脂的混合，在环境温度为210℃，负荷为2.16Kg时，其中一种聚乳酸树脂的熔融指数为5-6g/10min，另一种聚乳酸树脂的熔融指数为80-85g/10min。
3.如权利要求1所述的生物可分解树脂材料，其特征在于，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯树脂的熔融温度在85-120℃。
4.如权利要求1所述的生物可分解树脂材料，其特征在于，所述润滑剂为酯型流动改性剂、乙烯基双硬脂酰胺、低分子量聚乙烯蜡、芥酸酰胺及硬脂酸系列的一种或多种复配。
5.如权利要求1所述的生物可分解树脂材料，其特征在于，所述扩链剂为羧基加成型扩链剂、羟基加成型扩链剂及活性二酯聚酯扩链剂中的一种或多种复配。
6.如权利要求1所述的生物可分解树脂材料，其特征在于，所述抗水解剂为碳二亚胺、异氰酸酯、唑啉、环氧化合物中的至少一种。
7.如权利要求1所述的生物可分解树脂材料，其特征在于，所述成核剂为无机成核剂、有机成核剂及高分子结晶成核剂中的至少一种。
8.如权利要求1所述的生物可分解树脂材料，其特征在于，所述无机填充物为滑石粉、碳酸钙或者硅灰石中的一种或多种复配，所述无机填充物的细度为1000-2000目。
9.如权利要求1所述的生物可分解树脂材料，其特征在于，所述生物可分解树脂材料还包括抗菌剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、脱模剂以及着色剂中的至少一种。
10.一种产品，其特征在于，所述产品为经所述权利要求1至9中任一项所述的生物可分解树脂材料成型后产生的产品。
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