CN109233226A - 一种木质素改性pla为基料的降解育秧盘及其制备方法 - Google Patents

一种木质素改性pla为基料的降解育秧盘及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木质素改性PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法，所述降解育秧盘由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20‑80份、PLA(聚乳酸)5‑90份、无机填料5‑50份、助剂1‑10份。本发明木质素改性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；而且制备工艺简单，生产成本较低，是一种新型环境友好的廉价可降解材料。

Description

一种木质素改性PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法
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PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法。
背景技术
由于环境的急剧恶化，廉价、无环境污染的高性能可降解材料取代石油基的传统塑料成为了研究的热点。在众多可降解聚合物中，脂肪族聚酯和生物相容的PLA，是目前最有前途、最具发展前景的可降解材料，被认为是“绿色”环保材料。由于PLA本身固有的脆性和较低的玻璃化温度(大约60℃)阻碍了其广泛应用于工业领域，此外，较高的成本也限制了其合理的商业用途。
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。由于木质素能与PLA很高含量的复合在一起，做成的木质素/PLA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。
现有专利CN 106280180A公开了一种丙烯酸接枝红薯渣/PLA可降解材料的制备方法。该发明选用丙烯酸接枝红薯渣为生物基填料；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PLA为基料的降解育秧盘。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种木质素改性PLA为基料的降解育秧盘及其制备方法，其主要是通过加入高含量的木质素到PLA中制备育秧盘，依此来降低育秧盘的成本，实现造纸黑液中废弃资源的再利用，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20-80份、PLA(聚乳酸)5-90份、无机填料5-50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30-70份、PLA(聚乳酸)15-75份、无机填料10-40份、助剂2-8份。
进一步优选地，所述原料组分按质量份数计包括：木质素40-60份、PLA(聚乳酸)25-65份、无机填料15-35份、助剂3-7份。
进一步较为地，所述原料组分按质量份数计包括：木质素20-80份、PLA(聚乳酸)35-45份、无机填料25-30份、助剂4-6份。
进一步地，在所述的木质素改性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100-700目；优选为200-600目，较优选为250-500目，更有选为300-350目。
进一步地，在所述的木质素改性PLA为基料的降解育秧盘中，所述PLA(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PLA为基料的降解育秧盘中，所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、云母粉、陶土、蒙脱土中的至少一种。
进一步地，在所述的木质素改性PLA为基料的降解育秧盘中，所述助剂以质量份计为：0.5-10份的相容剂、0.5-10份的增塑剂、0.5-10份的热稳定剂、0.5-10份的抗氧化剂；优选为2-8份的相容剂、2-8份的增塑剂、1-7份的热稳定剂、3-8份的抗氧化剂；较优选为：5-6份的相容剂、3-5份的增塑剂、2-4份的热稳定剂、5-6份的抗氧化剂。
本发明的第二个方面是提供一种所述木质素改性PLA为基料的降解育秧盘的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方比的木质素与聚乳酸、无机填料、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10min-500min，高混转速为50-800rpm，高混温度为10-150℃。
其中，所述高混转速优选为50-400rpm，更优选为150-300rpm，更优选为200-250rpm。
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)中初混料的挤出条件：为一区到六区温度为80-220℃，机头温度100-200℃，转速为10-1000rpm；更优选为一区到六区温度100-190℃，机头温度120-190℃，转速50-400rpm；更优选为一区到六区温度为110-180℃，机头温度130-170℃，转速100-300rpm；更优选为加热温度120-170℃，机头温度140-150℃，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)中母粒的注塑成型条件为：加热温度为100-220℃，保压20-50MPa，保压时间10-40s；更优选为加热温度为120-190℃，保压27-43MPa，保压时间12-35s；更优选为加热温度为130-180℃，保压30-40MPa，保压时间15-30s；更优选为加热温度为160-170℃，保压34-37MPa，保压时间20-25s。
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)本发明木质素改性PLA为基料的降解育秧盘，其中木质素的添加能改善PLA脆性和较低的玻璃化温度，以便更好的广泛应用于工业领域；
(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)本发明木质素改性PLA为基料的降解育秧盘中木质素的加入，降低了成本，能更好的推广应用。
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木质素改性PLA为基料的降解育秧盘的制备
(一)按质量份数计算，其组成和含量如下：
(二)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、增塑剂环氧大豆油、热稳定剂硬脂酸钙、抗氧化剂对苯二酚一起与聚乳酸、碳酸钙粉，置于高速共混机中，于温度80℃，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，一区到六区温度为150℃，150℃，155℃，155℃，155℃，机头温度165℃，螺杆转速300rpm，制得母粒；
(4)将上述母粒放入成型注塑机中，在注塑温度180℃，压力40MPa，保压时间30s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木质素改性PLA为基料的降解育秧盘的制备
(一)按质量份数计算，其组成和含量如下：
(二)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、增塑剂环氧大豆油、热稳定剂硬脂酸钙、抗氧化剂对苯二酚一起与聚乳酸、碳酸钙粉，置于高速共混机中，于温度80℃，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，一区到六区温度为150℃，150℃，155℃，155℃，155℃，机头温度165℃，螺杆转速300rpm，制得母粒；
(4)将上述母粒放入成型注塑机中，在注塑温度180℃，压力40MPa，保压时间30s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木质素改性PLA为基料的降解育秧盘的制备
(一)按质量份数计算，其组成和含量如下：
(二)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、增塑剂环氧大豆油、热稳定剂硬脂酸钙、抗氧化剂对苯二酚一起与聚乳酸、碳酸钙粉，置于高速共混机中，于温度80℃，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，一区到六区温度为150℃，150℃，155℃，155℃，155℃，机头温度165℃，螺杆转速300rpm，制得母粒；
(4)将上述母粒放入成型注塑机中，在注塑温度180℃，压力40MPa，保压时间30s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木质素改性PLA为基料的降解育秧盘的制备
(一)按质量份数计算，其组成和含量如下：
(二)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、增塑剂环氧大豆油、热稳定剂硬脂酸钙、抗氧化剂对苯二酚一起与聚乳酸、碳酸钙粉，置于高速共混机中，于温度80℃，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，一区到六区温度为150℃，150℃，155℃，155℃，155℃，机头温度165℃，螺杆转速300rpm，制得母粒；
(4)将上述母粒放入成型注塑机中，在注塑温度180℃，压力40MPa，保压时间30s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。
性能测试：
将发明上述实施例1-4制得的木质素改性PLA为基料的降解育秧盘，与未加木质素的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
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PLA为基料的降解育秧盘的伸长率有所增强。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PLA的利用；而且其加工工艺简单，生产成本较低，是一种新型环境友好的廉价可降解材料。
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PLA为基料的降解育秧盘，其特征在于，所述降解育秧盘由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20-80份、PLA(聚乳酸)5-90份、无机填料5-50份、助剂1-10份。
2.根据权利要求1所述的木质素改性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100-700目。
3.根据权利要求1所述的木质素改性PLA为基料的降解育秧盘，其特征在于，所述PLA(聚乳酸)包括PLLA、PDLA中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的木质素改性PLA为基料的降解育秧盘，其特征在于，所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、云母粉、陶土、蒙脱土中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的木质素改性PLA为基料的降解育秧盘，其特征在于，所述助剂以质量份计为：0.5-10份的相容剂、0.5-10份的增塑剂、0.5-10份的热稳定剂、0.5-10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乳酸、无机填料、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10min-500min，高混转速为50-800rpm，高混温度为10-150℃。
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)中初混料的挤出条件：为一区到六区温度为80-220℃，机头温度100-200℃，转速为10-1000rpm。
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)中母粒的注塑成型条件为：加热温度为100-220℃，保压20-50MPa，保压时间10-40s。
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