CN106883568A - 可完全生物降解塑料的吸水母料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可完全生物降解塑料的吸水母料的配方及制作方法，配方组成如下：可完全生物降解塑料13%～70%、CaO(氧化钙)28%～85%、偶联剂0%～2%、外润滑剂0.5%～1.5%、内润滑剂0.5%～1.5%、内外润滑剂0%～2%。本发明通过在可完全生物降解塑料中添加金属氧化物、润滑剂，混合均匀后通过造粒机制备吸水母粒，将得到的母料按一定配比加入完全生物降解塑料中后，即可起到除水的效果，能直接进行生产加工。

Description

可完全生物降解塑料的吸水母料及其制备方法

技术领域本发明涉及高分子化合物的组合物，特别涉及可完全生物降解塑料的吸水母料及其制备方法。

背景技术资源和环境问题是人类发展面临的最重大的两个问题。不可降解塑料的广泛应用，促进了人类的文明，方便了人们的生活。但它们对环境的破坏也是一个严重的问题，需要我们认真审视，并研究解决办法。目前，最好的解决办法就是回收再利用，但在难回收的塑料应用领域，可以使用生物降解塑料，来代替通用塑料，避免通用塑料的不降解带来的环境问题。生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。一般，主要的几类可完全生物降解塑料如下：聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯(PHBHHX)。目前，已经有很多专利和文献报道了通用塑料加工成吸水母料的配方和制备方法；但是可完全生物降解塑料的吸水母料的配方与制备方法未见相关专利和文献报道，这还是一个崭新的领域。

塑料原料都含有水分，在对其进行二次加工应用中存在一个普遍的问题：由于在加工时温度的升高，水分在高温下迅速汽化成水汽，水汽被熔融状态的塑料熔融体包裹，无法逸出，导致水汽留在塑料内形成多空及气泡、云纹、裂纹、斑点等问题。为了解决这一问题，现有技术采用烘干的手法对塑料原料进行烘干以去除水分，但是这种方法却存在两个缺陷：首先，采用烘干技术需要较长的时间，长时间烘干不仅需要昂贵的机器同时也消耗了大量的能源；其次，烘干过程并不能彻底消除水分，烘干只能对塑料原料的表面的水分进行去除，但是隐藏在塑料内部的水分却无法去除，结果导致烘干不彻底，残留水分仍旧影响着塑料制品的外观与性能。吸水母料主要作用是除去塑料中的水分，该产品又被称为：塑料除水母料、吸潮母料、干燥剂、消泡剂等。

这在通用塑料中（非生物降解）应用非常普遍。例如PP(聚丙烯)、PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PS（聚苯乙烯）等通用塑料。中国专利ZL200410012555名为《塑料消泡母料的制备方法》，公开了一种消泡母料的配方及制备方法，所述母料由PE、金属氧化物、润滑剂等成分组成，由双螺杆挤出造粒而成； 另一个中国专利 ZL201210255329，名为《一种塑料消泡剂》，公开了以聚乙烯（PE）为载体，以聚丙烯酸甲酯为保护层，添加润滑剂和稳定剂来制作塑料消泡剂的技术方案，采用先开炼，再用双螺杆造粒机造粒的制备方法。这些专利很好的保护了使用通用塑料制备吸水母料的配方和制备方法，但不适用于能完全降解生物塑料领域，两者所用的基料是完全不同的，且是非常有讲究的。

发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术可完全生物降解母料内部水无法去除的问题而提出可完全生物降解塑料的吸水母料及其制备方法，解决现有技术可完全降解通用塑料应用中因水份造成塑可、料制品外观及性能不理想等问题。

本发明为解决上述技术问题而提出的技术方案是，一种可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于，包括组份和各自所占的质量百分比如下：

可完全生物降解塑料 15%～40%；

氧化钙 57.75%～80.5%；

偶联剂 0%～2%；

外润滑剂 0.5%～1.25%；

内润滑剂 0.5%～1%；

内外润滑剂 0%～2%；

所述的可完全生物降解塑料包括聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯或3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯，或者是它们中间任意几种的混合物。

所述氧化钙的粒度≥200目，用偶联剂活化或不活化。

所述偶联剂包括有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类或铝酸酯类，或者是它们中间任意几种的混合物。

所述外润滑剂包括石蜡、白矿油或芥酸酰胺，或者是它们中间任意几种的混合物。

所述内润滑剂包括聚乙烯蜡PE蜡、硬脂酸或小分子量的聚乳酸，或者它们中间任意几种的混合物。

所述内外润滑剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙或硬脂酸锌，或者是它们中间任意几种的混合物。

所述可完全生物降解塑料的吸水母料质量百分比是15%～40%。

所述氧化钙的质量百分比可以是57.75% ～80.5%。

本发明为解决上述技术问题还提出的技术方案是，一种可完全生物降解塑料的吸水母料的制备方法，包括如下步骤：

A.按质量百分比选择下列原料：

可完全生物降解塑料 15%～40%；

氧化钙 57.75%～80.5%；

偶联剂 0%～2%；

外润滑剂 0.5%～1.25%；

内润滑剂 0.5%～1%；

内外润滑剂 0%～2%；

B. 将步骤A中按配比称量好的氧化钙投入高速混机中；如果氧化钙不活化，直接进入步骤C；如果氧化钙需活化，则加入步骤A中称量好的偶联剂进行混合后，再执步骤C；

C. 将步骤A中称量好的可完全生物降解塑料、外润滑剂、内润滑剂和内外润滑剂投入高速混机内混合；

D.将步骤C的混合物投入双螺杆造粒机制备成可完全生物降解塑料的吸水母粒。

所述步骤B和C中，混合时的温度是在90℃高温下，混合的时间为3分钟。

步骤D中，所述双螺杆造粒机的工艺温度依据可完全生物降解塑料的组分选择工艺温度，即聚乳酸为120℃～150℃、聚丁二酸丁二醇酯为100℃～130℃、3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯为110℃～140℃；当所述可完全生物降解塑料为三者中任意几种的混合物时，工艺温度取混合物中单一时工艺温度最高者。

同现有技术相比较，本发明的有益效果是:将本发明制备的可完全生物降解塑料的吸水母料按一定配比加入完全生物降解塑料中后，即可起到除水的效果，能直接进行生产加工，有效提高制品的密度。

具体实施方式下面，结合各优选实施例进一步阐述本发明。

在下述各实施例中，包括组份和各自所占的质量百分比如下：

可完全生物降解塑料 15%～40%；

氧化钙 57.75%～80.5%；

偶联剂 0%～2%；

外润滑剂 0.5%～1.25%；

内润滑剂 0.5%～1%；

内外润滑剂 0%～2%；

可完全生物降解塑料聚乳酸PLA牌号为Ingeo™ 3052D、聚丁二酸丁二醇酯PBS牌号为沙伯基础 P87HG、3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX牌号为意可曼EM10050；氧化钙CaO为杭州建德的永合牌氧化钙；偶联剂为KH-550；外润滑剂为石蜡；内润滑剂为硬脂酸；内外润滑剂为硬脂酸钙。所用设备为：5L高速混合机，SHJ-30型风冷造粒机。由于聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS和3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX三者相容性好，所以母料基料与待加工主料可以是三者任意一种或三者中任意几种的组分的混合物。

实施例1：称量好聚乳酸PLA 300g（90度烘干2小时），CaO氧化钙1610g,偶联剂25克，石蜡15g，硬脂酸10g，硬脂酸钙40克。

按如下步骤制备可完全生物降解塑料的吸水母料：

第一步，将称量好的氧化钙和偶联剂投入高速混机进行活化，即在90℃高温下，混合3分钟；

第二步，将称量好的可完全生物降解塑料聚、外润滑剂、内润滑剂和内外润滑剂投入高速混机内，在90℃高温下，混合3分钟;

第三步，将第二步得到混合物投入双螺杆造粒机，制备成可完全生物降解塑料的吸水母粒。所述双螺杆造粒机的工艺温度依据可完全生物降解塑料的组分选择工艺温度，即选择聚乳酸的工艺温度为120℃～150℃。

添加1%的本实施例制备的可完全生物降解塑料的吸水母料加入到未烘干的3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或三种任意组合的混合物中，注射样条，测试密度，测试结果见表一。

实施例2：称量好聚丁二酸丁二醇酯PBS 500g（90度烘干2小时），氧化钙CaO 1430g,偶联剂20克，石蜡10 g，硬脂酸20g，硬脂酸钙20g。

原料处理方法及制备方法同实施例1。但在第三步时，所述双螺杆造粒机的工艺温度依据可完全生物降解塑料的组分选择工艺温芳，即聚丁二酸丁二醇酯为100℃～130℃。

添加1%的本实施例制备的可完全生物降解塑料的吸水母料加入到未烘干的3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或三种任意组合的混合物中，注射样条，测试密度，测试结果见表一。

实施例3：称量好3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯800g（90度烘干2小时），氧化钙CaO 1155g,偶联剂15克，石蜡15 g，硬脂酸15g，脂酸钙0g。

原料处理方法及制备方法同实施例1。但在第三步时，所述双螺杆造粒机的工艺温度依据可完全生物降解塑料的组分选择工艺温度，即选择3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯工艺温度110℃～140℃。

添加1.2%的本实施例制备的可完全生物降解塑料的吸水母料加入到未烘干的3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或三种任意组合的混合物中，注射样条，测试密度，测试结果见表一。

实施例4：称量好3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX300g和聚乳酸PLA300g和聚丁二酸丁二醇酯PBS200g（90度烘干2小时），氧化钙CaO 1155g,偶联剂0g，石蜡25 g，硬脂酸20g，硬脂酸钙0克。

按如下步骤制备可完全生物降解塑料的吸水母料：

第一步，将称量好的可完全生物降解塑料、外润滑剂石蜡、内润滑剂硬脂酸和内外润滑剂硬脂酸钙投入高速混机内，在90℃高温下，混合3分钟；

第二步，将前一步得到混合物投入双螺杆造粒机，制备成可完全生物降解塑料的吸水母粒。所述双螺杆造粒机的工艺温度依据可完全生物降解塑料的组分选择工艺温度选择 120℃～150℃。

添加1.5%的本实施例制备的可完全生物降解塑料的吸水母料加入到未烘干的3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或三种任意组合的混合物中，注射样条，测试比较密度，测试结果见表一。

上述各例中，所述的可完全生物降解塑料还可以是聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯或3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯中间任意几种的混合物，可按前述各例方法制备，只是所述双螺杆造粒机的工艺温度依据可完全生物降解塑料的组分选择工艺温度，即聚乳酸为120℃～150℃，聚丁二酸丁二醇酯为100℃～130℃、3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯为110℃～140℃；如果可完全生物降解塑料为三者中任意几种的混合物时，工艺温度取混合物中单一时工艺温度最高者。所述偶联剂还可以有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类或铝酸酯类，或者是它们中间任意几种的混合物。所述外润滑剂可以是石蜡、白矿油或芥酸酰胺，或者是它们中间任意几种的混合物。所述内润滑剂可以是聚乙烯蜡PE蜡、硬脂酸或小分子量的聚乳酸，或者它们中间任意几种的混合物。所述内外润滑剂可以是乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙或硬脂酸锌，或者是它们中间任意几种的混合物。

为了说明本发明吸水母料的效果，同时采用了如下对比例进行比较：

对比例中使用碳酸钙CaCO3来代替各实施例的氧化钙CaO，两者目数相同，密度接近，用来比较添加了氧化钙CaO的实施例和添加碳酸钙CaCO3的对比例间的密度变化，各组分在烘干，只有微量水的情况下，两者密度是基本一致的；当塑胶中含有水分时，添加碳酸钙CaCO3组分的密度将明显低于添加氧化钙CaO的组分，这是因为含有的水分的塑胶未被反应吸收，则会发泡，形成大量孔洞，密度变小，而加有氧化钙CaO的组分水分被反应吸收，所以密度保持不变。

对比例1：称量好聚乳酸PLA 300g（90度烘干2小时），碳酸钙CaCO3 1610g,偶联剂25 g，石蜡15g，硬脂酸10g，硬脂酸钙40g。

按实例一所述方法制备。

添加1%的上述制备的不吸水母料加入到已烘干的3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或三种任意组合的混合物中，注射样条，测试密度，测试结果见表一。

对比例2： 称量好聚丁二酸丁二醇酯PBS 500g（90度烘干2小时），碳酸钙CaCO3 1430g,偶联剂20g，石蜡15g，硬脂酸15g，硬脂酸钙20g。 按实例二同样方法制备。

添加1%的上述配方的不吸水母料加入到未烘干的3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或三种任意组合的混合物中，注射样条，测试密度，测试结果见表一。

对比例3：称量好3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯800g（90度烘干2小时），碳酸钙CaCO3 1155g,偶联剂15克，石蜡15 g，硬脂酸15g，脂酸钙0g。

按实例三同样的方法制备。

添加1.2%的上述配方的不吸水母料加入未烘干的3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或三种任意组合的混合物中，注射样条，测试密度，测试结果见表一。

对比例4：

称量好3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX300g和聚乳酸PLA300g和聚丁二酸丁二醇酯PBS200g（90度烘干2小时），氧化钙CaO 1155g,偶联剂0g，石蜡25 g，硬脂酸20g，硬脂酸钙0克。

按实例四同样的方法制备。

添加1.5%的上述配方母料加入未烘干的3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或三种任意组合的混合物中，注射样条，测试密度，测试结果见表一。

从表一中得出结论如下：

1，通过上述实验数据，对比例1与实施例1比较后，我们知道加入碳酸钙且不含水分的塑胶配方，与加入CaO(氧化钙）其含有水分的塑胶配方，同工艺下，它们各自制作的样条密度一样！

2，通过上述实验数据，对比例2与实施例1比较后，我们知道使用CaC03填充的组分较加入CaO(氧化钙）吸水母料的组分，密度小了0.03 g/cm3，综合结论1，我们知道这是由于水分的作用，还有水分又未加吸水母料，此时注塑样条将发泡，密度变低！

3，参照结论2，我们知道对比例2与实施例2，对比例3与实施例3，以及对比例4与实施例4，所得出的结论是一致的！

4，由此可见，各实施例中备制的吸水母料在应用时，其吸水效果相当明显。本申请公开的技术方案主要涉及聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯PHBHHX等可完全降解生物塑料,不受实施例之限制。

Claims (10)

1.一种可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于，包括组份和各自所占的质量百分比如下：

可完全生物降解塑料 15%～40%；

氧化钙 57.75%～80.5%；

偶联剂 0%～2%；

外润滑剂 0.5%～1.25%；

内润滑剂 0.5%～1%；

内外润滑剂 0%～2%。

2.如权利要求1所述的可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于：

所述的可完全生物降解塑料包括聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯或3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯，或者是它们中间任意几种的混合物。

3.如权利要求1可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于：

所述氧化钙的粒度≥200目，用偶联剂活化或不活化。

4.如权利要求1所述的可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于：

所述偶联剂包括有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类或铝酸酯类，或者是它们中间任意几种的混合物。

5.如权利要求1所述的可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于：

所述外润滑剂包括石蜡、白矿油或芥酸酰胺，或者是它们中间任意几种的混合物。

6.如权利要求1所述的可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于：

所述内润滑剂包括聚乙烯蜡PE蜡、硬脂酸或小分子量的聚乳酸，或者它们中间任意几种的混合物。

7.如权利要求1所述的可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于：

所述内外润滑剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙或硬脂酸锌，或者是它们中间任意几种的混合物。

8.如权利要求1所述的可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于：

所述可完全生物降解塑料的吸水母料质量百分比是15%～40%。

9.如权利要求1所述的可完全生物降解塑料的吸水母料，其特征在于：

所述氧化钙的质量百分比是57.75%～80.5%。

10.一种可完全生物降解塑料的吸水母料的制备方法，包括如下步骤：

A.按质量百分比选择下列原料：

可完全生物降解塑料 15%～40%；

氧化钙 57.75%～80.5%；

偶联剂 0%～2%；

外润滑剂 0.5%～1.25%；

内润滑剂 0.5%～1%；

内外润滑剂 0%～2%；

B. 将步骤A中按配比称量好的氧化钙投入高速混机中；如果氧化钙不活化，直接进入步骤C；如果氧化钙需活化，则加入步骤A中称量好的偶联剂进行混合后，再执步骤C；

C. 将步骤A中称量好的可完全生物降解塑料、外润滑剂、内润滑剂和内外润滑剂投入高速混机内混合；

D.将步骤C的混合物投入双螺杆造粒机制备成可完全生物降解塑料的吸水母粒。