CN108948677A - 一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，由以下组份按质量份数制成：木质素30‑90份、木质素聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯20‑70份、助剂3‑10份；其制备方法包括：将原料按比例称量完毕后，放入高混机中高混一预定的时间，待原料充分混合完毕后取出，在挤出机中进行挤出造粒，最后使用粒子在注塑机上进行注塑成型，制得木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘。本发明的特点是不仅能合理有效的利用了造纸黑液中的木质素，达到废物再利用起到保护环境的作用，同时育秧盘能够在自然条件下降解，不会污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及生物降解高分子复合材料领域，具体涉及一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘及其制备方法。
背景技术
育秧盘是一种常见的用于稻秧育苗过程中的组件，目前生产中经常使用的育秧盘有塑料盘、树脂盘、水稻植质盘等。塑料盘不能生物降解，需要专门人员回收并精心保管，导致管理成本增加。树脂盘由于可降解塑料原料成本太高，很难实现推广应用。水稻植质盘壹稻草为主要原料，在加工生产过程中需要将水稻秸秆在粉碎机中粉碎才能后续加工，粉碎过程使成本增加，同时水稻植质盘强度也较低，导致了水稻植质盘也难推广应用。
在自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿吨的速度再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但迄今为止，超过95％的木质素仍以“黑液”直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用。由于木质素结构与降解塑料有很好的相似性，决定了能木质素能很高含量的与降解塑料复合在一起，做成的木质素降解育秧盘成本大大降低；木质素源于自然，是天然高分子，在自然条件下能很好的降解，因此很好的保护了环境。同时木质素有一定的亲水性，做出的木质素降解育秧盘有很好的保水性，不需要经常性的浇水，减少了水资源的浪费。
现有专利CN 103435987A公开了一种生物炼制木质素增容热塑性可降解高分子材料及其制备方法。该发明选用生物炼制木质素构建了增容热塑性可降解高分子材料，而本发明选用造纸废弃黑液中的木质素构建了木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，此发明将废弃黑液中的木质素进行回收再利用，开发可再生资源木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，具有可观的经济效益和社会价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘及其制备方法，其通过加入高含量的木质素到降解塑料来制备育秧盘来降低育秧盘的成本，实现造纸黑液中废弃资源的再利用，同时减少可降解塑料的利用，减少对石油资源的依赖性，达到保护环境的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，按质量份数计算，该复合育秧盘的组成和含量如下：
木质素 30-90份；
降解材料 10-70份；
助剂 3-10份；
其中，所述降解材料为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯。
为了进一步优化上述技术方案，本发明所采取的技术措施还包括：
优选地，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的分子量为5.0×103-1.0×105，更优选为1.0×104-8.0×104，更优选为2.0×104-6.0×104，更优选为3.0×104-4.0×104。
优选地，所述木质素为造纸废弃物提取，所述木质素的粒径为50-500目，更优选为80-400目，更优选为100-300目，更优选为150-250目。
优选地，所述助剂以质量份数计包括：1-5份的偶联剂、0.5-5份的抗氧化剂、0.5-8份的热稳定剂。
优选地，按质量份数计算，该复合育秧盘的组成和含量为木质素30-90份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯20-70份、助剂3-10份；更优选为木质素35-80份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯25-65份、助剂4-9份；更优选为木质素40-70份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯30-60份、助剂5-8份；更优选为木质素45-60份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯40-50份、助剂6-7份。
另一方面，本发明还提供一种上述的木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘的制备方法，其包括如下步骤：将原料按比例称量完毕后，放入高混机中高混一预定的时间，待原料充分混合完毕后取出，在挤出机中进行挤出造粒，最后使用粒子在注塑机上进行注塑成型，制得木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘。
为了进一步优化上述技术方案，本发明所采取的技术措施还包括：
优选地，所述高混转速为30-500rpm，更优选为50-400rpm，更优选为100-300rpm，更优选为150-250rpm。
优选地，所述高混温度为50-105℃，更有选为60-90℃，更优选为65-85℃，更优选为70-80℃。
优选地，所述高混时间为10min-200min，更优选为30-180min，更优选为50-130min，更优选为60-90min。
优选地，所述挤出条件为：加热温度为130-200℃，机头温度130-190℃，转速为20-500rpm；更优选为加热温度为140-190℃，机头温度140-180℃，转速为50-400rpm；更优选为加热温度为150-180℃，机头温度150-170℃，转速为100-350rpm；更优选为加热温度为160-170℃，机头温度155-165℃，转速为150-250rpm。
优选地，所述注塑条件为：加热温度为120-190℃，保压25-45MPa，保压时间5-50s；更优选为加热温度为130-180℃，保压27-43MPa，保压时间7-45s；更优选为加热温度为140-175℃，保压30-40MPa，保压时间10-40s；更优选为加热温度为160-170℃，保压34-37MPa，保压时间15-25s。
优选地，上述制备方法的步骤具体包括：
1)将木质素粉碎为50-500目的颗粒与降解材料干燥，干燥后在温度为50-105℃，转速为30-500rpm，搅拌时间为10min-200min，与助剂混合均匀，得到初混料；
2)将步骤1)所得的初混料，加入双螺杆挤出机料仓，该双螺杆挤出机加热温度为130-200℃，机头温度130-190℃，转速为20-500rpm，制得母粒；
3)将步骤2)所得的母粒加入注塑机料仓，该注塑机加热温度为120-190℃，保压25-45MPa，保压时间5-50s，注塑制得木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1)在本发明所述的木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘中，木质素的添加量能达到30-90，大大的减少了聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的用量，降低了育秧盘的成本，能很好的推广应用。
2)在自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿吨的速度再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但迄今为止，超过95％的木质素仍以“黑液”直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用，本发明可实现木质素的再利用，能很好的保护环境。
3)木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘有一定的保水性，能够减少水的用量，起到保护水资源的作用。
4)木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘减少了己二酸/对苯二甲酸丁二酯的用量，此减少对石油资源的依赖。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
1)先把一定量的木质素干燥、后粉碎至300目。
2)将上述的木质素、偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、抗氧化剂对苯二酚、热稳定剂硬脂酸锌一起与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯，置于高速共混机中，于温度70℃，转速200rpm下，混合90min，得到初混物。
3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，加热温度为180℃，机头温度170℃，螺杆转速150rpm。
4)将上述复合材料粒子放入成型注塑机中，在注塑温度170℃，压力35MPa，保压时间25s下压制成型，得育秧盘和标准测试样条，进行性能检测，数据如下表1。
实施例2
一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
1)先把一定量的木质素干燥、后粉碎至300目。
2)将上述的木质素、偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、抗氧化剂对苯二酚、热稳定剂硬脂酸锌一起与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯，置于高速共混机中，于温度70℃，转速200rpm下，混合90min，得到初混物。
3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，加热温度为180℃，机头温度170℃，螺杆转速150rpm。
4)将上述复合材料粒子放入成型注塑机中，在注塑温度170℃，压力35MPa，保压时间25s下压制成型，得育秧盘和标准测试样条，进行性能检测，数据如下表1。
实施例3
一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
1)先把一定量的木质素干燥、后粉碎至300目。
2)将上述的木质素、偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、抗氧化剂对苯二酚、热稳定剂硬脂酸锌一起与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯，置于高速共混机中，于温度70℃，转速200rpm下，混合90min，得到初混物。
3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，加热温度为180℃，机头温度170℃，螺杆转速150rpm。
4)将上述复合材料粒子放入成型注塑机中，在注塑温度170℃，压力35MPa，保压时间25s下压制成型，得育秧盘和标准测试样条，进行性能检测，数据如下表1。
实施例4
木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
1)先把一定量的木质素干燥、后粉碎至300目。
2)将上述的木质素、偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、抗氧化剂对苯二酚、热稳定剂硬脂酸锌一起与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯，置于高速共混机中，于温度70℃，转速200rpm下，混合90min，得到初混物。
3)将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，加热温度为180℃，机头温度170℃，螺杆转速150rpm。
4)将上述复合材料粒子放入成型注塑机中，在注塑温度170℃，压力35MPa，保压时间25s下压制成型，得育秧盘和标准测试样条，进行性能检测，数据如下表1。
与未加木质素的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘进行对比，采用万能电子拉力试验机(KY8000C型GB/T1040.2-2006)及及对比例进行性能检测，数据如下。
表1
| 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/％ | |
| 实施例1 | 42.1 | 465.7 |
| 实施例2 | 37.2 | 453.4 |
| 实施例3 | 35.4 | 437.2 |
| 实施例4 | 28.5 | 416.5 |
| 对比例 | 26.7 | 435.6 |
通过结果可以看出，木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘拉伸强度有所增强。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，其特征在于，按质量份数计算，该复合育秧盘的组成和含量如下：
木质素 30-90份；
降解材料 10-70份；
助剂 3-10份；
其中，所述降解材料为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯。
2.根据权利要求1所述的一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，其特征在于，所述木质素为造纸废弃物提取，其中木质素的粒径为50-500目。
3.根据权利要求1所述的一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，其特征在于，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的分子量为5.0×103-1.0×105。
4.根据权利要求1所述的一种木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘，其特征在于，所述助剂以质量份数计包括：1-5份的偶联剂、0.5-5份的抗氧化剂、0.5-8份的热稳定剂。
5.一种如权利要求1～4中任一项所述的木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将原料按比例称量完毕后，放入高混机中高混一预定的时间，待原料充分混合完毕后取出，在挤出机中进行挤出造粒，最后使用粒子在注塑机上进行注塑成型，制得木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述高混条件为：高混时间为10min-200min，高混转速为30-500rpm，高混温度为50-105℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述挤出条件为：加热温度为130-200℃，机头温度130-190℃，转速为20-500rpm。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述注塑条件为：加热温度为120-190℃，保压25-45MPa，保压时间5-50s。
9.一种如权利要求1～4中任一项所述的木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将木质素粉碎为50-500目的颗粒与降解材料干燥，干燥后在温度为50-105℃，转速为30-500rpm，搅拌时间为10min-200min，与助剂混合均匀，得到初混料；
2)将步骤1)所得的初混料，加入双螺杆挤出机料仓，该双螺杆挤出机加热温度130-200℃，机头温度130-190℃，转速为20-500rpm，制得母粒；
3)将步骤2)所得的母粒加入注塑机料仓，该注塑机加热温度为120-190℃，保压25-45MPa，保压5-50s，注塑制得木质素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合育秧盘。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181207 |
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