CN109233214A - 一种木质素改性pbat/pla为基料的降解育秧盘及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法,所述降解育秧盘由以下各原料组分充分混合后,再挤出造粒,最后在注塑机上进行注塑成型而得;所述原料组分按质量份数计包括:木质素30‑80份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5‑70份、聚乳酸5‑60份、助剂1‑10份。本发明方法制得的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,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
本发明涉及高分子复合材料领域,具体涉及一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法。
背景技术
在自然界中,木质素每年都以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。
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。
现有专利CN 105670239 A公开了一种以PLA/PBAT为基料的全降解育苗盘及其制备方法,该发明选用玉米淀粉、热塑性淀粉、400目木粉、500目竹纤维、500目稻壳粉、400目纤维素生物基填料为生物基填料,填充比例最高为50份。而本发明技术方案选用造纸废弃黑液中的木质素构建了木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法,本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PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,同时木质素最高可以填充80份,具有可观的经济效益和社会价值。
发明内容
本发明的目的是提出一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法。
本发明提供了一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘的制备方法,其通过加入高含量的木质素到PBAT/PLA中,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PBAT/PLA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,本发明采用以下技术方案:
本发明的第一个方面是提供一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,所述降解育秧盘由以下各原料组分充分混合后,再挤出造粒,最后在注塑机上进行注塑成型而得;所述原料组分按质量份数计包括:木质素30-80份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5-70份、聚乳酸5-60份、助剂1-10份。
进一步地,所述原料组分按质量份数计包括:木质素35-75份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯10-65份、聚乳酸10-55份、助剂3-9份。
进一步优选地,所述原料组分按质量份数计包括:木质素40-65份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯15-60份、聚乳酸15-55份、助剂4-8份。
进一步较为地,所述原料组分按质量份数计包括:木质素45-55份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯20-50份、聚乳酸20-40份、助剂5-7份。
进一步地,在所述的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘中,所述木质素为造纸废弃物提取,其中木质素粒径为50-800目;优选为100-600目,较优选为150-500目,更有选为200-300目。
进一步地,在所述的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘中,所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯分子量为5.0×103-1.0×105;优选为1.0×104-8.0×104,较优选为2.0×104-6.0×104;更优选为3.0×104-4.0×104。
进一步地,在所述的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘中,所述聚乳酸包括PLLA、PDLA中的至少一种,分子量为2.0×104-1.0×105;优选为3.0×104-9.0×104;较选为4.0×104-8.0×104;更优选为6.0×104-7.0×104。
进一步地,在所述的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘中,所述助剂以质量份数份计包括:0.5-8份的相容剂、0.5-8份的热稳定剂、0.5-8份的抗氧化剂;优选为1-6份的相容剂、2-6份的热稳定剂、3-6份的抗氧化剂;较优选为:5-6份的相容剂、2-4份的热稳定剂、5-6份的抗氧化剂。
本发明公开了一种所述木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将配方比的木质素与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、助剂高混均匀,得到初混料;
(2)将初混料加入双螺杆挤出机料仓,制得母粒;
(3)将母粒加入注塑机料仓,由注塑机注塑成型制得木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘。
进一步地,在所述的降解育秧盘的制备方法中,所述步骤(1)中高混条件为:高混时间为5min-300min,高混转速为10-1000rpm,高混温度为30-120℃。
其中,所述高混转速优选为50-800rpm,更优选为150-600rpm,更优选为250-400rpm。
其中,所述高混温度优选为50-100℃,更优选为65-85℃,更优选为70-80℃。
其中,所述高混时间优选为20-200min,更优选为30-120min,更优选为60-90min。
进一步地,在所述的降解育秧盘的制备方法中,所述步骤(2)初混料的挤出条件为:一区到六区温度为90-200℃,机头温度110-210℃,转速为20-500rpm;更优选为一区到六区温度100-190℃,机头温度120-200℃,转速50-400rpm;更优选为一区到六区温度为110-180℃,机头温度130-190℃,转速100-300rpm;更优选为加热温度120-170℃,机头温度140-180℃,转速为150-250rpm。
进一步地,在所述的降解育秧盘的制备方法中,所述步骤(3)母粒的注塑成型条件为:加热温度为110-200℃,保压25-45MPa,保压时间5-50s。更优选为加热温度为120-190℃,保压27-43MPa,保压时间7-45s;更优选为加热温度为130-180℃,保压30-40MPa,保压时间10-40s;更优选为加热温度为140-170℃,保压34-37MPa,保压时间15-25s。
本发明采用上述技术方案,与现有技术相比,具有如下技术效果:
(1)木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘其中木质素的添加量能达到30-80,大大的减少了聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸的用量,降低了育秧盘的成本;
(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,木质素的再利用,能很好的保护环境;
(3)木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘减少了己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸的用量,减少量了对石油资源的依赖;
(4)木质素改性PBAT/PLA为基料的降解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。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍,以使更好的理解本发明,但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法,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200-300目;
(2)将上述的木质素、相容剂马来酸酐接枝、热稳定剂硬脂酸锌、抗氧化剂亚磷酸酯一起与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸,置于高速共混机中,于温度75℃,转速250rpm下,混合60min,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,一区到六区温度为145℃,145℃,150℃,150℃,150℃,机头温度160℃,螺杆转速200rpm,制得母粒;(4)将上述母粒放入成型注塑机中,在注塑温度165℃,压力30MPa,保压时间20s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。
实施例2一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法,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200-300目;
(2)将上述的木质素、相容剂马来酸酐接枝、热稳定剂硬脂酸锌、抗氧化剂亚磷酸酯一起与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸,置于高速共混机中,于温度75℃,转速250rpm下,混合60min,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,一区到六区温度为145℃,145℃,150℃,150℃,150℃,机头温度160℃,螺杆转速200rpm,制得母粒;(4)将上述母粒放入成型注塑机中,在注塑温度165℃,压力30MPa,保压时间20s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。
实施例3一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法,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200-300目。
(2)将上述的木质素、相容剂马来酸酐接枝、热稳定剂硬脂酸锌、抗氧化剂亚磷酸酯一起与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸,置于高速共混机中,于温度75℃,转速250rpm下,混合60min,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,一区到六区温度为145℃,145℃,150℃,150℃,150℃,机头温度160℃,螺杆转速200rpm,制得母粒;
(4)将上述母粒放入成型注塑机中,在注塑温度165℃,压力30MPa,保压时间20s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。
实施例4一种木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法,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200-300目;
(2)将上述的木质素、相容剂马来酸酐接枝、热稳定剂硬脂酸锌、抗氧化剂亚磷酸酯一起与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸,置于高速共混机中,于温度75℃,转速250rpm下,混合60min,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,一区到六区温度为145℃,145℃,150℃,150℃,150℃,机头温度160℃,螺杆转速200rpm,制得母粒;
(4)将上述母粒放入成型注塑机中,在注塑温度165℃,压力30MPa,保压时间20s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。
将发明上述实施例1-4制得的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,与未加木质素的PBAT/PLA复合育秧盘和标准测试样条进行对比,采用万能电子拉力试验机(KY8000C型GB/T1040.2-2006)进行性能检测,数据如下表一:
表一 实施例1-4的降解育秧盘和对比例的复合育秧盘的性能检测数据
拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/% | |
实施例1 | 32.4 | 425.8 |
实施例2 | 35.5 | 418.6 |
实施例3 | 41.7 | 407.4 |
实施例4 | 39.5 | 398.1 |
对比例 | 26.7 | 435.6 |
通过上述表一的测试结果可以看出,本发明方法制得的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘拉伸强度有所增强。本发明方法制得的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,降低了育秧盘的生产成本,实现了造纸黑液中废弃资源的再利用,同时减少了PBAT/PLA的利用,减少对石油资源的依赖性,达到保护环境的目的。
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PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,其特征在于,所述降解育秧盘由以下各原料组分充分混合后,再挤出造粒,最后在注塑机上进行注塑成型而得;所述原料组分按质量份数计包括:木质素30-80份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5-70份、聚乳酸5-60份、助剂1-10份。
2.根据权利要求1所述的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,其特征在于,所述木质素为造纸废弃物提取,其中木质素粒径为50-800目。
3.根据权利要求1所述的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,其特征在于,所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯分子量为5.0×103-1.0×105。
4.根据权利要求1所述的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,其特征在于,所述聚乳酸包括PLLA、PDLA中的至少一种,分子量为2.0×104-1.0×105。
5.根据权利要求1所述的木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘,其特征在于,所述助剂以质量份数份计为:0.5-8份的相容剂、0.5-8份的热稳定剂、0.5-8份的抗氧化剂。
6.一种如权利要求1-5任一项所述木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将配方比的木质素与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、助剂高混均匀,得到初混料;
(2)将初混料加入双螺杆挤出机料仓,制得母粒;
(3)将母粒加入注塑机料仓,由注塑机注塑成型制得木质素改性PBAT/PLA为基料的降解育秧盘。
7.根据权利要求6所述的降解育秧盘的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中高混条件为:高混时间为5min-300min,高混转速为10-1000rpm,高混温度为30-120℃。
8.根据权利要求6所述的降解育秧盘的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)初混料的挤出条件为:一区到六区温度为90-200℃,机头温度110-210℃,转速为20-500rpm。
9.根据权利要求6所述的降解育秧盘的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)母粒的注塑成型条件为:加热温度为110-200℃,保压25-45MPa,保压时间5-50s。
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