CN107815133A - 高强度易降解塑料填料及其制备方法 - Google Patents

高强度易降解塑料填料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度易降解塑料填料及其制备方法，包括以下步骤：将植物秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土进行第一混合、第一热处理后制得混合物M1；将亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁加入到所述混合物M1中进行第二混合、第二热处理后干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料；其中，所述第一热处理的温度高于所述第二热处理的温度50‑60℃。

Description

高强度易降解塑料填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料制品领域，具体地，涉及一种高强度易降解塑料填料及其制备方法。
背景技术
塑料制品在日常生活中颇为常见，例如：塑料袋、塑料瓶及塑料瓶盖等塑料制品。塑料制品给我们的日常生活带来了很大的便捷，但是同时因其塑料制品的难降解性导致了越来越严重的环境污染问题，也进一步地限制了塑料制品的广泛应用。
现在很多场合已经使用纸袋或者纸塑复合产品来代替纯塑料制品，纸袋或者纸塑复合产品的降解性能固然要优于塑料制品很多，但是其强度远远不如塑料制品，也会限制其进一步地使用。
而目前，大多数的易降解产品的制备工艺复杂，且制备成本较高，因此限制了其进一步的推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度易降解塑料填料的制备方法，该高强度易降解塑料填料用于制备塑料制品中能够有效的提高塑料制品的降解塑料，同时还能保证塑料制品良好的机械强度。且其原材料简单易得，制备工艺简单、环保，能够广泛应用于各种塑料制品的制备中。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度易降解塑料填料的制备方法，包括：
将植物秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土进行第一混合、第一热处理后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁加入到所述混合物M1中进行第二混合、第二热处理后干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料；
其中，所述第一热处理的温度高于所述第二热处理的温度50-60℃。
通过上述技术方案，本发明选择先将植物秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土进行第一混合及热处理，使得各组分之间充分混合进而提高其相互间的协同作用。接着，向其中再加入亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁等进一步混合后研磨即制得所述高强度易降解塑料填料。另外，通过控制工艺条件中第一热处理的温度高于所述第二热处理的温度50-60℃来保证制得的高强度易降解塑料填料能够进一步提高制得塑料制品的易降解性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种高强度易降解塑料填料的制备方法，包括：
将植物秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土进行第一混合、第一热处理后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁加入到所述混合物M1中进行第二混合、第二热处理后干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料；
其中，所述第一热处理的温度高于所述第二热处理的温度50-60℃。
上述技术方案中，所述第一热处理的温度可以在宽的范围内选择，但是为了提高热处理的效果进而提高促进各原料之间的相互作用，优选地，所述第一热处理的温度为150-180℃。
上述技术方案中，所述第一热处理的时间可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的第一热处理的效率，优选地，所述第一热处理的时间为为4-6h；
所述第二热处理的时间为1-2h。
上述技术方案中，所述第一混合、第二混合的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高所述第一混合、第二混合的效果及效率，优选地，所述第一混合、第二混合的条件各自独立为：转速为3000-5000rpm，时间为1-1.5h。
上述技术方案中，所述植物秸秆的种类可以在宽的范围内选择，但是为了提高用该高强度易降解填料制得的塑料填料的强度及易降解性能，优选地，所述植物秸秆为大麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆中的一种或多种。
上述技术方案中，各原料的具体用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高用该高强度易降解填料制得的塑料填料的强度及易降解性能，优选地，所述植物秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、凹凸棒土、亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁的重量比为100：5-10：3-6：5-15：10-15：3-5：1-3：1-3：2-4：3-6：1-3。
上述技术方案中，为了使得制得的填料具有更优异的促进塑料制品的降解性能，优选地，所述第一混合之前还包括：将所述植物秸秆进行破碎、蒸煮及干燥。
上述技术方案中，所述蒸煮的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高用该高强度易降解填料制得的塑料填料的强度及易降解性能，优选地，所述蒸煮的条件为：温度为95-100℃，和/或时间为1-2d。
同样，所述蒸煮的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高用该高强度易降解填料制得的塑料填料的强度及易降解性能，优选地，所述干燥的条件为：温度为50-60℃，和/或时间为12-24h。
本发明中还提供了一种上述制备方法制得的高强度易降解塑料填料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
大麦秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土在3000rpm下搅拌1.5h、在150℃热处理6h后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁加入到所述混合物M1中在3000rpm下搅拌1.5h、在100℃热处理2h后、冷却干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料，记作A1；
其中，大麦秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、凹凸棒土、亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁的重量比为100：5：3：5：10：3：1：1：2：3：1。
实施例2
玉米秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土在4000rpm下搅拌1.2h、在160℃热处理5h后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁加入到所述混合物M1中在4000rpm下搅拌1.2h、在110℃热处理1.5h后、冷却干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料，记作A2；
其中，玉米秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、凹凸棒土、亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁的重量比为100：8：4：10：12：4：2：2：3：4：2。
实施例3
油菜秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土在5000rpm下搅拌1h、在180℃热处理4h后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁加入到所述混合物M1中在5000rpm下搅拌1h、在120℃热处理1h后、冷却干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料，记作A3；
其中，植油菜秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、凹凸棒土、亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁的重量比为100：10：6：15：15：5：3：3：4：6：3。
实施例4
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作A4，不同的是所述第一混合之前还包括：将所述植物秸秆进行破碎、在100℃蒸煮2d后在60℃干燥20h。
对比例1
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D1，不同的是未进行第二热处理，直接将大麦秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、凹凸棒土、亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁在150℃热处理8h后冷却干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料。
对比例2
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D2，不同的是未进行第一热处理，直接将大麦秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、凹凸棒土、亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁在100℃热处理8h后冷却干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料。
对比例3
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D3，不同的是未加入大麦秸秆。
对比例4
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D4，不同的是未加入亚磷酸钙。
对比例5
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D5，不同的是未加入硬脂酸铁。
对比例6
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D6，不同的是未加入陶瓷纤维。
对比例7
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D7，不同的是未加入玻璃纤维。
对比例8
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D8，不同的是未加入碳纤维。
对比例9
按照实施例1的方法制得所述高强度易降解塑料填料，记作D9，不同的是未加入凹凸棒土。
检测例1
将上述实施例对比例制得的填料分别制成对应的垃圾袋，A1’-A4’以及D1’-D9’。并按照国标GB/T 12914-2008的方法进行抗张强度(MPa)和断裂时伸长率(δ/％)的参数测试。
检测例2
按照ASTM-DT7475-11的方法测试A1’-A4’以及D1’-D9’的生物降解速度。
根据上述检测结果得知：A1’-A4’的抗张强度(σb/kN·m-2)测试数据在20-25kN·m-2之间，最佳可达到25kN·m-2；但是A4’的抗战强度要次于A1’-A3’，且同时A1’-A4’的断裂时伸长率(δ/％)均达到5.5以上，表明了本发明提供的技术方案中制得填料能够有效保证制得的垃圾袋的机械强度。
另外，D1’-D2’的抗拉强度和断裂伸长率要低于A1’-A4’，表明了本发明中第一热处理、第二热处理的特定条件直接影响了制得的垃圾袋的机械强度；D6’-D9’的抗拉强度及断裂伸长率均比D3’-D5’要优异，但是远远不如A1’-A4’。
而A1’-A4’的生物讲解速度均明显优于对比例D3’-D5’的生物降速度，而且D6’-D9’的降解速度要比D3’-D5’的生物降速度要快，进而进一步表明了组分大麦秸秆、亚磷酸钙、硬脂酸铁等明显了提高了塑料的降解速度。而大麦秸秆、亚磷酸钙、硬脂酸铁等与组分陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土等进行组合后能够使得所制备的塑料具有优异的机械强度同时还易降解。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高强度易降解塑料填料的制备方法，其特征在于，包括：
将植物秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和凹凸棒土进行第一混合、第一热处理后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁加入到所述混合物M1中进行第二混合、第二热处理后、冷却干燥、研磨过筛制得所述高强度易降解塑料填料；
其中，所述第一热处理的温度高于所述第二热处理的温度50-60℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第一热处理的温度为150-180℃。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述第一热处理的时间为为4-6h；
所述第二热处理的时间为1-2h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第一混合、第二混合的条件各自独立为：转速为3000-5000rpm，时间为1-1.5h。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述植物秸秆为大麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述植物秸秆、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、凹凸棒土、亚磷酸钙、高岭土、硅酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钠和硬脂酸铁的重量比为100：5-10：3-6：5-15：10-15：3-5：1-3：1-3：2-4：3-6：1-3。
7.根据权利要求1-4、5和6中任意一项所述的制备方法，其中，所述第一混合之前还包括：将所述植物秸秆进行破碎、蒸煮及干燥。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述蒸煮的条件为：温度为95-100℃，和/或时间为1-2d。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述干燥的条件为：温度为50-60℃，和/或时间为12-24h。
10.一种由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得的高强度易降解塑料填料。
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