CN108102316A - 一种具有抗菌除臭功能的可降解材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有抗菌除臭功能的可降解材料,其原料包括以下质量百分比的组分:聚乳酸45~65%、聚羟基丁酸酯20~35%、竹粉8~18%、增塑剂1~10%、抗菌剂0.1~0.3%、除臭剂0.1~1.0%。本发明还提供了其制备方法,将上述原料加入到干燥机内进行干燥,再加入到高速混合机内混合均匀,最后放入造粒机中进行熔融、混炼、挤出、冷却后切粒。本发明的优点是工艺简单、成本低,采用一步法把原料混合,通过造粒机挤出即可得到所需材料。通过本发明制备的材料,能够完全生物降解,同时具有抗菌和除臭功能,能够应用于普通可降解材料不适用的领域,提高了其适应性。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域,具体涉及一种具有抗菌除臭功能的可降解材料及其制备方法。
背景技术
随着人们对环境问题的日益重视,生物可降解材料逐步受到青睐。在众多的生物可降解材料中,聚乳酸是其中最受关注的一种,由于聚乳酸的特殊结构,使得聚乳酸制品在废弃后可在自然条件下被微生物分解成水和二氧化碳,不会对环境造成污染。因此聚乳酸是理想的绿色高分子材料,也是公认的环境友好材料。
长期以来,小便斗过滤垫使用的材料均为不可降解的石油化工合成材料,在小便斗过滤垫广泛使用的今天,大量的小便斗过滤垫被废弃为垃圾,有的被随处丢弃,有的被堆埋或焚烧等,这些塑料产品几乎不能被自然分解。而对其进行处理过程中产生的有害物质直接污染大气和水源,也对大地的土壤结构产生很大的破坏,直接导致了土地减产等一系列不良后果。
目前使用的小便斗过滤垫大多利用除臭丸等外来物品散发的香味来掩盖小便斗的异味,没有从根本上解决除臭问题,也不具备抗菌作用。再者,除臭丸需频繁进行更换,对公共场合的洗手间管理人员造成了许多不便。
针对上述问题,本发明将生物可降解材料应用到小便斗过滤垫中,使其在使用完毕后可以被自然分解,解决了废弃小便斗处理、环境污染等问题。本发明还在其制备过程中添加了抗菌剂和除臭剂,使其本身自带抗菌和除臭功能,能有效维持卫生间的良好环境,利于人体健康。
本发明所要解决的技术问题就在于提供一种具有抗菌除臭功能的可降解材料的制备方法,通过该方法制备的可降解材料能够通过注塑工艺生产小便斗过滤垫。过滤垫使用完毕以后,丢弃在大自然中或堆埋在垃圾中,可在短时间内被完全分解成二氧化碳和水等,不会对环境造成污染。
发明内容
为解决本发明技术问题,本发明提高了一种具有抗菌除臭功能的可降解材料,其原料包括如下质量百分比的组分:
聚乳酸(PLA)45~65%;
聚羟基丁酸酯(PHB)20~35%;
竹粉8~18%;
增塑剂1~10%;
抗菌剂0.1~0.3%;
除臭剂0.1~1.0%。
本发明还提供了所述具有抗菌除臭功能的可降解材料的制备方法,其包括如下步骤:
(1)将原料加入到真空转鼓干燥机内,温度为60~80℃,干燥机罐内气压为-0.09MPa,转速为10~30r/min,干燥时间为4~6小时,使得原料的含水率<0.02%,得到干燥后的原料;
(2)将上述干燥后的原料加入到高速混合机内,转速为4000~6000r/min,温度为40~50℃,混合时间为1~2小时,得到混合均匀的原料;
(3)将上述混合均匀的原料放入造粒机中进行熔融、混炼、挤出、冷却后切粒,得到具有抗菌除臭功能的可降解材料。
本发明中优选的,
所述聚羟基丁酸酯(PHB)的相对分子量为60000~150000。
所述竹粉的粒度>95%,灰分<2%。
所述增塑剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、三醋酸甘油酯、柠檬酸酯中的一种或其混合物。
所述抗菌剂为载银沸石、载铜沸石、载锌沸石中的一种或其混合物。其中,所述载银沸石、载铜沸石、载锌沸石可以购买或制备得到。制备方法可以为将沸石粉末与硝酸银溶液、硝酸铜溶液或硝酸锌溶液混合,避光、25-60℃条件下搅拌3-5小时后,取出沸石后烘干即得。
所述除臭剂为酯类增香剂、醛类增香剂、醇类增香剂、羧酸类增香剂的一种或其混合物。其中,所述酯类增香剂可以为乙酸苄酯、水杨酸酯、肉桂酸酯、苯乙酸酯、苯甲酸酯等;所述醛类增香剂可以为柠檬醛、甲基辛乙醛、香草醛、羟基香草醛等;醇类增香剂可以为芳樟醇、糠基硫醇、1-辛烯-3-醇、香根醇、松油醇等;所述羧酸类增香剂可以为2-甲基-2戊烯酸、5-(6)-癸烯酸等。
进一步优选的,所述除臭剂为芳樟醇和香根醇的混合物,芳樟醇和香根醇的质量比为1:3~3:1。
所述的造粒机为双螺杆挤出机,螺杆直径为30mm,长径比为30,转速为60~120RPM,温度区间为150~180℃。造粒机采用水冷方式冷却挤出的熔融粒料,冷却水温度保持在20℃~30℃。
本制备方法的优点是制备工艺简单、成本低,把各种原料混合,通过造粒机挤出即可得到具有抗菌除臭功能的可降解材料。本发明所述的具有抗菌除臭功能的可降解材料具有如下优点:生物降解性能好、降解完全、对环境无污染、无毒性、不会土壤结构产生破坏、抗菌除臭性能好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述,但不限制本发明。
实施例1
本实施例的具有抗菌除臭功能的可降解材料的原料为如下质量百分比的组分:
聚乳酸(PLA)53%;
聚羟基丁酸酯(PHB)28%;
竹粉10%;
聚乙二醇8.6%;
载铜沸石0.2%;
乙酸苄酯0.2%
其中,聚乳酸(PLA)的平均相对分子量为100000,为粒料或粉料;聚羟基丁酸酯(PHB)的平均相对分子量为80000,为粒料或粉料;竹粉的粒度为96%,灰分为1.5%;聚乙二醇的平均相对分子量为10000;载铜沸石的载铜量(铜离子占的质量分数)为5%。
所述的具有抗菌除臭功能的可降解材料的制备方法包括如以下步骤:
(1)将上述原料加入到真空转鼓干燥机内,温度为80℃,干燥机罐内气压为-0.09MPa,转速为10r/min,干燥时间为5小时,使得原料的含水率<0.02%。
(2)将上述干燥后的原料加入到高速混合机内,转速为5000r/min,温度为40℃,混合时间为1小时。
(3)将上述混合均匀的原料放入造粒机中进行熔融、混炼、挤出、冷却后切粒,得到可降解材料。其中造粒机的螺杆直径为30mm,长径比为30,转速为80RPM,温度区间为150~180℃,造粒机采用水冷方式冷却挤出的熔融粒料,冷却水温度保持在20℃~30℃。
根据国家标准GB/T12914-2008所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行拉伸强度测试和断裂伸长率测试。经测试:所得可降解材料的拉伸强度为20.6MPa,断裂伸长率为82.3%。
用所得到的可降解材料制备测试样品,采用室外土埋法进行生物降解测试。环境温度为22±5℃,湿度40%~70%,经测试:65天后出现裂纹,84天后出现大裂崩解,100天后失重率为70%,最终被微生物分解,释放出二氧化碳和水。
根据标准QB/T2591-2003所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行抗菌测试。经测试:样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在1~8h内的抑菌率(%)如下表所示。
用所得到的可降解材料制备测试样品,样品为圆柱形,直径为40mm,长度为80mm,进行除臭测试。测试装置为长方体容器,尺寸为260mm×200mm×80mm,容积为4L,在容器的侧壁距顶端约三分之一处开孔,孔的直径为50mm。开孔后用一相同直径的橡胶塞封住,作为进样口和取样口。测试时臭气源选择氨气,参考国家标准GB/T14668-1993纳氏试剂比色法进行氨气检测。经测试,不同臭气初始浓度下的除臭效果如下表所示。
实施例2
本实施例的具有抗菌除臭功能的可降解材料的原料为如下质量百分比的组分:
聚乳酸58%;
聚羟基丁酸酯(PHB)22%;
竹粉13%;
柠檬酸酯6.4%;
载银沸石0.1%;
芳樟醇0.5%
其中聚乳酸(PLA)的平均分子量为100000,为粒料或粉料;聚羟基丁酸酯(PHB)的平均分子量为60000,为粒料或粉料;竹粉的粒度为95%,灰分为1.5%;载银沸石的载银量(银离子占的质量分数)为5%。
制备方法同实施例1。
根据国家标准GB/T12914-2008所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行拉伸强度测试和断裂伸长率测试。经测试:所得可降解材料的拉伸强度为23.1MPa,断裂伸长率为96.7%。
用所得到的可降解材料制备测试样品,采用室外土埋法进行生物降解测试。环境温度为22±5℃,湿度40%~70%,经测试:62天后出现裂纹,80天后出现大裂崩解,100天后失重率为72%,最终被微生物分解,释放出二氧化碳和水。
根据标准QB/T2591-2003所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行抗菌测试。经测试:样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在1~8h内的抑菌率(%)如下表所示。
用所得到的可降解材料制备测试样品,样品为圆柱形,直径为40mm,长度为80mm,进行除臭测试。测试装置为长方体容器,尺寸为260mm×200mm×80mm,容积为4L,在容器的侧壁距顶端约三分之一处开孔,孔的直径为50mm。开孔后用一相同直径的橡胶塞封住,作为进样口和取样口。测试时臭气源选择氨气,参考国家标准GB/T14668-1993纳氏试剂比色法进行氨气检测。经测试,不同臭气初始浓度下的除臭效果如下表所示。
实施例3
本实施例的具有抗菌除臭功能的可降解材料的原料为如下质量百分比的组分:
聚乳酸49%;
聚羟基丁酸酯(PHB)27%;
竹粉15%;
聚乙二醇3.7%
聚乙烯醇4.3%
载银沸石0.1%;
载铜沸石0.1%
芳樟醇0.8%
其中聚乳酸(PLA)的平均分子量为100000,为粒料或粉料;聚羟基丁酸酯(PHB)的平均分子量为60000,为粒料或粉料;竹粉的粒度为96%,灰分为1.5%;聚乙二醇的平均相对分子量为18000;聚乙烯醇的平均相对分子量为120000;载银沸石的载银量(银离子占的质量分数)为5%。
制备方法同实施例1。
根据国家标准GB/T12914-2008所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行拉伸强度测试和断裂伸长率测试。经测试:所得可降解材料的拉伸强度为30.4MPa,断裂伸长率为91.5%。
用所得到的可降解材料制备测试样品,采用室外土埋法进行生物降解测试。环境温度为22±5℃,湿度40%~70%,经测试:50天后出现裂纹,78天后出现大裂崩解,100天后失重率为75%,最终被微生物分解,释放出二氧化碳和水。
根据标准QB/T2591-2003所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行抗菌测试。经测试:样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在1~8h内的抑菌率(%)如下表所示。
用所得到的可降解材料制备测试样品,样品为圆柱形,直径为40mm,长度为80mm,进行除臭测试。测试装置为长方体容器,尺寸为260mm×200mm×80mm,容积为4L,在容器的侧壁距顶端约三分之一处开孔,孔的直径为50mm。开孔后用一相同直径的橡胶塞封住,作为进样口和取样口。测试时臭气源选择氨气,参考国家标准GB/T14668-1993纳氏试剂比色法进行氨气检测。经测试,不同臭气初始浓度下的除臭效果如下表所示。
实施例4
本实施例的具有抗菌除臭功能的可降解材料的原料为如下质量百分比的组分:
聚乳酸58%;
聚羟基丁酸酯(PHB)22%;
竹粉13%;
柠檬酸酯6.4%;
载银沸石0.1%;
香根醇0.5%
其中聚乳酸(PLA)的平均分子量为100000,为粒料或粉料;聚羟基丁酸酯(PHB)的平均分子量为60000,为粒料或粉料;竹粉的粒度为95%,灰分为1.5%;载银沸石的载银量(银离子占的质量分数)为5%。
制备方法同实施例1。
根据国家标准GB/T12914-2008所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行拉伸强度测试和断裂伸长率测试。经测试:所得可降解材料的拉伸强度为21.9MPa,断裂伸长率为96.0%。
用所得到的可降解材料制备测试样品,采用室外土埋法进行生物降解测试。环境温度为22±5℃,湿度40%~70%,经测试:60天后出现裂纹,77天后出现大裂崩解,100天后失重率为73.1%,最终被微生物分解,释放出二氧化碳和水。
根据标准QB/T2591-2003所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行抗菌测试。经测试:样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在1~8h内的抑菌率(%)如下表所示。
用所得到的可降解材料制备测试样品,样品为圆柱形,直径为40mm,长度为80mm,进行除臭测试。测试装置为长方体容器,尺寸为260mm×200mm×80mm,容积为4L,在容器的侧壁距顶端约三分之一处开孔,孔的直径为50mm。开孔后用一相同直径的橡胶塞封住,作为进样口和取样口。测试时臭气源选择氨气,参考国家标准GB/T14668-1993纳氏试剂比色法进行氨气检测。经测试,不同臭气初始浓度下的除臭效果如下表所示。
实施例5
本实施例的具有抗菌除臭功能的可降解材料的原料为如下质量百分比的组分:
聚乳酸58%;
聚羟基丁酸酯(PHB)22%;
竹粉13%;
柠檬酸酯6.4%;
载银沸石0.1%;
芳樟醇0.25%
香根醇0.25%
其中聚乳酸(PLA)的平均分子量为100000,为粒料或粉料;聚羟基丁酸酯(PHB)的平均分子量为60000,为粒料或粉料;竹粉的粒度为95%,灰分为1.5%;载银沸石的载银量(银离子占的质量分数)为5%。
制备方法同实施例1。
根据国家标准GB/T12914-2008所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行拉伸强度测试和断裂伸长率测试。经测试:所得可降解材料的拉伸强度为24.0MPa,断裂伸长率为98.2%。
用所得到的可降解材料制备测试样品,采用室外土埋法进行生物降解测试。环境温度为22±5℃,湿度40%~70%,经测试:56天后出现裂纹,74天后出现大裂崩解,100天后失重率为74.5%,最终被微生物分解,释放出二氧化碳和水。
根据标准QB/T2591-2003所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行抗菌测试。经测试:样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在1~8h内的抑菌率(%)如下表所示。
用所得到的可降解材料制备测试样品,样品为圆柱形,直径为40mm,长度为80mm,进行除臭测试。测试装置为长方体容器,尺寸为260mm×200mm×80mm,容积为4L,在容器的侧壁距顶端约三分之一处开孔,孔的直径为50mm。开孔后用一相同直径的橡胶塞封住,作为进样口和取样口。测试时臭气源选择氨气,参考国家标准GB/T14668-1993纳氏试剂比色法进行氨气检测。经测试,不同臭气初始浓度下的除臭效果如下表所示。
对比例
本对比例的具有抗菌除臭功能的可降解材料的原料为如下质量百分比的组分:
聚乳酸58%;
聚羟基丁酸酯(PHB)22%;
竹粉13.7%;
柠檬酸酯6.3%;
其中聚乳酸(PLA)的平均分子量为100000,为粒料或粉料;聚羟基丁酸酯(PHB)的平均分子量为60000,为粒料或粉料;竹粉的粒度为95%,灰分为1.5%;
制备方法同实施例1。
根据国家标准GB/T12914-2008所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行拉伸强度测试和断裂伸长率测试。经测试:所得可降解材料的拉伸强度为23.8MPa,断裂伸长率为97.2%。
用所得到的可降解材料制备测试样品,采用室外土埋法进行生物降解测试。环境温度为22±5℃,湿度40%~70%,经测试:61天后出现裂纹,78天后出现大裂崩解,100天后失重率为72.8%,最终被微生物分解,释放出二氧化碳和水。
根据标准QB/T2591-2003所规定的方法,用所得到的可降解材料制备测试样品,进行抗菌测试。经测试:样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在1~8h内的抑菌率(%)如下表所示。
用所得到的可降解材料制备测试样品,样品为圆柱形,直径为40mm,长度为80mm,进行除臭测试。测试装置为长方体容器,尺寸为260mm×200mm×80mm,容积为4L,在容器的侧壁距顶端约三分之一处开孔,孔的直径为50mm。开孔后用一相同直径的橡胶塞封住,作为进样口和取样口。测试时臭气源选择氨气,参考国家标准GB/T14668-1993纳氏试剂比色法进行氨气检测。经测试,不同臭气初始浓度下的除臭效果如下表所示。
Claims (8)
1.一种具有抗菌除臭功能的可降解材料,其原料包括如下质量百分比的组分:
聚乳酸 45~65%;
聚羟基丁酸酯 20~35%;
竹粉 8~18%;
增塑剂 1~10%;
抗菌剂 0.1~0.3%;
除臭剂 0.1~1.0%。
2.如权利要求1所述的具有抗菌除臭功能的可降解材料,其特征在于:所述增塑剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、三醋酸甘油酯、柠檬酸酯中的一种或其混合物。
3.如权利要求1所述的具有抗菌除臭功能的可降解材料,其特征在于:所述抗菌剂为载银沸石、载铜沸石、载锌沸石中的一种或其混合物。
4.如权利要求1所述的具有抗菌除臭功能的可降解材料,其特征在于:所述除臭剂为酯类增香剂、醛类增香剂、醇类增香剂、羧酸类增香剂的一种或其混合物。
5.如权利要求1所述的具有抗菌除臭功能的可降解材料,其特征在于:所述竹粉的粒度>95%,灰分<2%。
6.如权利要求1所述的具有抗菌除臭功能的可降解材料,其特征在于:所述聚羟基丁酸酯的相对分子量为60000~150000。
7.如权利要求1所述的具有抗菌除臭功能的可降解材料,其特征在于:所述除臭剂为芳樟醇和香根醇的混合物,芳樟醇和香根醇的质量比为1:3~3:1。
8.权利要求1-7中任一项所述具有抗菌除臭功能的可降解材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将原料加入到真空转鼓干燥机内,温度为60~80℃,干燥机罐内气压为-0.09MPa,转速为10~30r/min,干燥时间为4~6小时,使得原料的含水率<0.02%,得到干燥后的原料;
(2)将上述干燥后的原料加入到高速混合机内,转速为4000~6000r/min,温度为40~50℃,混合时间为1~2小时,得到混合均匀的原料;
(3)将上述混合均匀的原料放入造粒机中进行熔融、混炼、挤出、冷却后切粒,得到具有抗菌除臭功能的可降解材料。
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- 2016-11-25 CN CN201611052351.2A patent/CN108102316A/zh active Pending
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