CN108342059A - 一种高强度可降解木塑复合包装衬垫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度可降解木塑复合包装衬垫，本发明采用可降解聚乳酸与环氧树脂熔融复合并塑化后与改性玄武岩纤维膨体纱混合形成可降解木塑复合材料，然后将该材料中添加硅酸钙填充材料、石蜡润滑材料、硼酸锌阻燃材料，经混合、混炼、挤出模压成型得到所需木塑复合包装衬垫。该包装衬垫具备聚乳酸和改性玄武岩纤维膨体纱可降解性、高强度及松散性，改性玄武岩纤维膨体纱则与可降解聚乳酸‐环氧树脂相容性更好，同时还具备耐高温、抗冲击能力强、韧性好、缓冲性能好等优点，整个生产过程及产品成本低、绿色环保，具备较高的使用价值，特别适合于包装材料的衬垫，起到保护包装物品的作用。

Description

一种高强度可降解木塑复合包装衬垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及木塑复合材料技术领域，尤其涉及一种高强度可降解木塑复合包装衬垫及其制备方法。
背景技术
近年来，全球的森林资源日趋枯竭，社会环保意识日益增强，同时对木材的应用也提出了更高的要求。木塑复合材料是以各种植物及木质纤维和废旧热塑性塑料为原料，通过热加工制备得到的一类新型复合材料。它的出现有利于缓解目前木材资源匮乏的问题，有效解决了天然及合成高分子材料废弃物的资源化利用，因而受到了人们的广泛关注，目前已广泛应用于汽车工业、建筑行业、室内装饰、家电和运输等行业方面。由于它具有独特性能，世界上主要工业国家都积极致力于这种产品的工业化。更加重要的是，木塑复合材料生产技术既符合国家经济形势发展的需要，也符合国家的产业政策，而且产品使用范围广。因此，木塑复合材料是一种极具发展前途的绿色环保材料，也是一项有生命力的创新技术，具有广阔的市场前景、良好的经济效益和社会效益。
玄武岩纤维是天然玄武岩矿石经高温熔融后通过铂铑合金拉丝制成的一种新型高性能纤维。最早诞生于前苏联的乌克兰科学研究院。近年来随着全新低能耗生产装置的诞生，其高性价比优势逐渐凸显出来。玄武岩表面呈化学惰性，直接加入木塑复合材料中不能形成良好的界面结合，需要对纤维表面进行改性处理，以充分发挥其性能优势。包装衬垫是机械密封件，其填充两个或更多个配合表面之间的空间，通常用于防止在压缩时从连接的物体泄漏或进入接合物体。传统塑料衬垫存在强度低、抗冲击强度低、脆性高且难以循环利用等缺陷，因此急需一种无污染替代品并结合其他高强度、可降解优良的改性材料来提高该复合材料的综合性能。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高强度可降解木塑复合包装衬垫及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强度可降解木塑复合包装衬垫，由下述重量份的原料制得：
聚乳酸46‐58，玄武岩纤维36‐47，环氧大豆油9‐13，环氧树脂5‐9，硅酸钙12‐15，石蜡2‐4，硼酸锌1‐3。
所述玄武岩纤维采用浓度20％‐30％双氧水经过初步搅拌混合后置于超声波装置内，在超声波环境下借助于双氧水进行氧化表面改性形成改性玄武岩纤维，然后经高性能的膨体纱机制得改性玄武岩纤维膨体纱。
一种高强度可降解木塑复合包装衬垫的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸与环氧树脂置于反应釜中加热熔化搅拌混合后冷却研磨后得到粉状聚乳酸‐环氧树脂组合物，备用；
(2)将步骤(1)中得到的聚乳酸‐环氧树脂组合物和环氧大豆油置于高速搅拌混合机中高速一次混合塑化，加入改性玄武岩纤维膨体纱二次混合复合，再依次加入硅酸钙、石蜡、硼酸锌三次混合改性；
(3)将步骤(2)中组合物输送至连续化密炼机中充分混炼，输送至螺杆挤出机中挤出至模具中模压成型冷却后即得所需可降解木塑复合包装衬垫。
所述步骤(1)加热温度为170‐180℃，搅拌速度为452‐562r/min，时间为10‐13min。
所述步骤(2)高速搅拌混合机一次混合塑化温度为60‐80℃，转速为256‐345r/min，时间为4‐8min；二次混合复合温度为130‐145℃，转速为780‐950r/min，时间为20‐30min；三次混合改性温度为165‐185℃，转速为540‐590r/min，时间为12‐16min。
所述步骤(3)中连续化密炼机温度为180‐190℃，转速为580‐670r/min；螺杆挤出机温度为195‐215℃，转速为156‐236r/min；模压温度为112‐121℃，时间为18‐24min；采用循环水冷却装置将其冷却至室温。
优选的，步骤(1)加热温度为173℃，搅拌速度为465r/min，时间为11min。
优选的，步骤(2)高速搅拌混合机一次混合塑化温度为68℃，转速为276r/min，时间为6min；二次混合复合温度为141℃，转速为862r/min，时间为27min；三次混合改性温度为172℃，转速为575r/min，时间为13min。
优选的，步骤(3)中连续化密炼机温度为185℃，转速为610r/min；螺杆挤出机温度为201℃，转速为162r/min；模压温度为132℃，时间为20min；采用循环水冷却装置将其冷却至室温。
本发明的优点是：
本发明采用可降解聚乳酸与环氧树脂熔融复合后经环保塑化机塑化后与改性玄武岩纤维膨体纱充分混合后形成可降解木塑复合材料，然后将该材料中添加硅酸钙填充材料、石蜡润滑材料、硼酸锌阻燃材料，经混合后混炼挤出模压成型得到所需木塑复合包装衬垫。该所需木塑复合包装衬垫具备了聚乳酸和改性玄武岩纤维膨体纱可降解性、高强度及松散性，改性玄武岩纤维膨体纱则与可降解聚乳酸‐环氧树脂相容性更好，同时还具备耐高温、抗冲击能力强、韧性好、缓冲性能好等优点，整个生产过程及产品成本低、绿色环保，具备较高的使用价值，特别适合于包装材料的衬垫，起到保护包装物品的作用。
具体实施方式
实施例1
一种高强度可降解木塑复合包装衬垫，由下述重量份的原料制得：
聚乳酸52，玄武岩纤维39，环氧大豆油10，环氧树脂8，硅酸钙14，石蜡2，硼酸锌2。
其中，玄武岩纤维采用浓度26％双氧水经过初步搅拌混合后置于超声波装置内，在超声波环境下借助于双氧水进行氧化表面改性形成改性玄武岩纤维，然后经高性能的膨体纱机制得改性玄武岩纤维膨体纱。
一种高强度可降解木塑复合包装衬垫的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸与环氧树脂置于反应釜中加热熔化搅拌混合后冷却研磨后得到粉状聚乳酸‐环氧树脂组合物，其中加热温度为173℃，搅拌速度为465r/min，时间为11min，备用；
(2)将步骤(1)中得到的聚乳酸‐环氧树脂组合物和环氧大豆油置于高速搅拌混合机中高速一次混合塑化，其中温度为68℃，转速为276r/min，时间为6min，加入改性玄武岩纤维膨体纱二次混合复合，其中温度为141℃，转速为862r/min，时间为27min，再依次加入硅酸钙、石蜡、硼酸锌三次混合改性，其中温度为172℃，转速为575r/min，时间为13min；
(3)将步骤(2)中组合物输送至连续化密炼机中充分混炼，其中温度为185℃，转速为610r/min，输送至螺杆挤出机中挤出至模具中模压成型经循环水冷却装置将其冷却至室温后即得所需可降解木塑复合包装衬垫，其中螺杆挤出机温度为201℃，转速为162r/min；模压温度为132℃，时间为20min。
上述制得的高强度可降解木塑复合包装衬垫性能测试结果如下：
测试项目 单位 结果
邵氏硬度 度 59
拉伸强度 MPa 23.6
断裂伸长率 ％ 375
冲击强度 kg·cm/cm2 357
弯曲强度 MPa 9.5
实施例2
一种高强度可降解木塑复合包装衬垫，由下述重量份的原料制得：
聚乳酸49，玄武岩纤维45，环氧大豆油10，环氧树脂6，硅酸钙13，石蜡3，硼酸锌3。
其中，玄武岩纤维采用浓度26％双氧水经过初步搅拌混合后置于超声波装置内，在超声波环境下借助于双氧水进行氧化表面改性形成改性玄武岩纤维，然后经高性能的膨体纱机制得改性玄武岩纤维膨体纱。
一种高强度可降解木塑复合包装衬垫的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸与环氧树脂置于反应釜中加热熔化搅拌混合后冷却研磨后得到粉状聚乳酸‐环氧树脂组合物，其中加热温度为173℃，搅拌速度为465r/min，时间为11min，备用；
(2)将步骤(1)中得到的聚乳酸‐环氧树脂组合物和环氧大豆油置于高速搅拌混合机中高速一次混合塑化，其中温度为68℃，转速为276r/min，时间为6min，加入改性玄武岩纤维膨体纱二次混合复合，其中温度为141℃，转速为862r/min，时间为27min，再依次加入硅酸钙、石蜡、硼酸锌三次混合改性，其中温度为172℃，转速为575r/min，时间为13min；
(3)将步骤(2)中组合物输送至连续化密炼机中充分混炼，其中温度为185℃，转速为610r/min，输送至螺杆挤出机中挤出至模具中模压成型经循环水冷却装置将其冷却至室温后即得所需可降解木塑复合包装衬垫，其中螺杆挤出机温度为201℃，转速为162r/min；模压温度为132℃，时间为20min。
上述制得的高强度可降解木塑复合包装衬垫性能测试结果如下：
测试项目 单位 结果
邵氏硬度 度 56
拉伸强度 MPa 26.9
断裂伸长率 ％ 412
冲击强度 kg·cm/cm2 367
弯曲强度 MPa 8.4

Claims (6)

1.一种高强度可降解木塑复合包装衬垫，其特征在于，其是由下述重量份的原料制得：
聚乳酸46‐58，玄武岩纤维36‐47，环氧大豆油9‐13，环氧树脂5‐9，硅酸钙12‐15，石蜡2‐4，硼酸锌1‐3。
2.根据权力1所述的一种高强度可降解木塑复合包装衬垫，其特征在于，所述玄武岩纤维采用浓度20％‐30％双氧水经过初步搅拌混合后置于超声波装置内，在超声波环境下借助于双氧水进行氧化表面改性形成改性玄武岩纤维，然后经高性能的膨体纱机制得改性玄武岩纤维膨体纱。
3.根据权力1、2所述的一种高强度可降解木塑复合包装衬垫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸与环氧树脂置于反应釜中加热熔化搅拌混合后冷却研磨后得到粉状聚乳酸‐环氧树脂组合物，备用；
(2)将步骤(1)中得到的聚乳酸‐环氧树脂组合物和环氧大豆油置于高速搅拌混合机中高速一次混合塑化，加入改性玄武岩纤维膨体纱二次混合复合，再依次加入硅酸钙、石蜡、硼酸锌三次混合改性；
(3)将步骤(2)中组合物输送至连续化密炼机中充分混炼，输送至螺杆挤出机中挤出至模具中模压成型冷却后即得所需可降解木塑复合包装衬垫。
4.根据权力1、2、3所述的一种高强度可降解木塑复合包装衬垫的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)加热温度为170‐180℃，搅拌速度为452‐562r/min，时间为10‐13min。
5.根据权力1、2、3所述的一种高强度可降解木塑复合包装衬垫的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)高速搅拌混合机一次混合塑化温度为60‐80℃，转速为256‐345r/min，时间为4‐8min；二次混合复合温度为130‐145℃，转速为780‐950r/min，时间为20‐30min；三次混合改性温度为165‐185℃，转速为540‐590r/min，时间为12‐16min。
6.根据权力1、2、3所述的一种高强度可降解木塑复合包装衬垫的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中连续化密炼机温度为180‐190℃，转速为580‐670r/min；螺杆挤出机温度为195‐215℃，转速为156‐236r/min；模压温度为112‐121℃，时间为18‐24min；采用循环水冷却装置将其冷却至室温。
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US20090326152A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Fina Technology, Inc. Compatibilized polypropylene and polylactic acid blends and methods of making and using same
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