CN109897353A - 高强度可生物降解纳米塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强度可生物降解纳米塑料及其制备方法，由以下重量份原料制成：50‑75份改性聚乳酸，50‑70份改性淀粉纳米纤维，15‑35份偶联剂，15‑20份增塑剂，15‑20份抗氧剂，15‑25份聚丙烯酸，100‑150份乙酸乙酯，75‑100份无水乙醇；本发明通过在氢氧化钠水溶液中使二氯乙烯与甘氨酸发生反应来合成氯乙酰基甘氨酸，与传统制法相比该方法能提高氯乙酰基甘氨酸的产率和结晶纯度，通过氯乙酰基甘氨酸对聚乳酸进行表面改性，提高了制备的纳米塑料的强度和降解能力，加入改性淀粉纳米纤维，使得制成的纳米塑料具有纳米材料的性能，通过三聚氰酸对淀粉纳米纤维的改性，进一步增加了纳米塑料的稳定性和力学强度。
Description
技术领域
本发明属于塑料制备技术领域，具体是一种高强度可生物降解纳米塑料及其制备方法。
背景技术
生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。“纸”是一种典型的生物降解材料，而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。
可生物降解塑料的普及应用已是众望所归。虽然不如传统塑料用量，但是其发展势头迅猛，作为一种新材料，实际使用量是非常可观的。
但是完全降解塑料是指主要是由天然高分子或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得，成分决定了完全降解塑料虽然具有降解能力但是其强度和稳定性不如传统塑料，而且降解能力时间较长，会影响作物生长。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种高强度可生物降解纳米塑料及其制备方法。通过在氢氧化钠水溶液中使二氯乙烯与甘氨酸发生反应来合成氯乙酰基甘氨酸，与传统制法相比该方法能提高氯乙酰基甘氨酸的产率和结晶纯度，通过氯乙酰基甘氨酸对聚乳酸进行表面改性，提高了制备的纳米塑料的强度和降解能力，加入改性淀粉纳米纤维，使得制成的纳米塑料具有纳米材料的性能，通过三聚氰酸对淀粉纳米纤维的改性，进一步增加了纳米塑料的稳定性和力学强度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
高强度可生物降解纳米塑料，由以下重量份原料制成：50-75份改性聚乳酸，50-70份改性淀粉纳米纤维，15-35份偶联剂，15-20份增塑剂，15-20份抗氧剂，15-25份聚丙烯酸，100-150份乙酸乙酯，75-100份无水乙醇；
所述高强度可生物降解纳米塑料由如下方法制成：
步骤S1、将改性聚乳酸加入装有乙酸乙酯的烧杯中，60℃水浴加热，匀速搅拌45min，之后加入聚丙烯酸，倒入搅拌装置中，搅拌30min后静置1h，作A液备用；
步骤S2、将改性淀粉纳米纤维加入装有无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1h后向烧杯中加入偶联剂，磁力搅拌15min，作B液；
步骤S3、将B液加入到A液中，加入抗氧剂，75℃水浴加热下磁力搅拌50min，超声震荡15min后转移至反应釜中，反应釜压力升至1.3-1.8MPa，升温至85℃，在此温度下反应4h，得到混合胶体；
步骤S4、将制备的混合胶体转移至烧杯中，置于真空度-0.09MPa，温度为100℃的真空干燥箱中干燥8h，得到固体薄膜，将固体薄膜置于10000r/min的粉碎机中粉碎，得到粒径为7-80μm的固体粉末；
步骤S5、将固体粉末和增塑剂混合后加入模具中进行热压，控制压力为50-80MPa，温度为120℃，热压20min后静置1h，制得所述高强度可生物降解纳米塑料；
所述改性聚乳酸由如下方法制成：
(1)将35mL乳酸、80mL二辛醚和5g氯化亚锡加入三口烧瓶中，将精馏塔塔头置于三口烧瓶上，升温至80℃，反应5h后升温至120℃，反应15h，之后将蒸出的溶剂加入装有100mL正己烷的烧杯中，得到粘状固态聚乳酸；
(2)将固态聚乳酸加入200mL无水乙醇中，匀速搅拌30min后升温，待固态聚乳酸恰好完全溶解后趁热过滤，将滤液静置2h后，再次过滤，将聚乳酸放置在烧杯中，置于40℃真空干燥箱中干燥10h；
(3)将5g甘氨酸和100mL10％的氢氧化钠溶液加入三口烧瓶中，用冰水浴冷却30min，将10g二氯乙烯加入装有50mL丙三醇的烧杯中，匀速搅拌10min，待完全溶解后将烧杯中的液体加入三口烧瓶中，反应2h，用10％稀盐酸调节混合溶液的pH直至pH＝4；用丁酸乙酯对混合溶液进行多次萃取，合并提取液，用无水乙醇洗涤三次后用丁酸乙酯进行重结晶，之后置于50℃真空干燥箱中干燥6h，制得氯乙酰基甘氨酸；
(4)取15g干燥后的聚乳酸和50g氯乙酰基甘氨酸置于聚合瓶中，加入100mL无水乙醇，将聚合瓶放入干燥箱中，通入氮气，升温至60℃,保温5h后加入3g二月桂酸二丁基锡，反应2h后抽滤，制得所述改性聚乳酸。
聚乳酸有三种立体构型，右旋、左旋和内消旋，右旋和左旋构型在熔融和溶液条件下均可结晶，而内消旋的特殊结构使得聚乳酸不再规整，所以聚乳酸内消旋构型不能结晶，因此三种立体构型的性能也不同，内消旋构型聚乳酸力学强度和降解性能远不如左旋构型，为了防止聚乳酸立体构型不同影响纳米塑料的性能，改进聚乳酸自身耐冲击性能差和高温易分解的缺点，对聚乳酸进行改性。
用氮气作为保护气，通过氯乙酰基甘氨酸对聚乳酸进行改性，在聚乳酸表面接枝了氯乙酰基甘氨酸分子，由于氯原子的电负性较强,共用电子对偏向氯原子一边,而氢原子核外只有一个电子,其电子云向氯原子偏移,所以与氯原子之间形成氢键，一方面通过接枝的氯乙酰基甘氨酸使得聚乳酸不易分解，提高其稳定性，另一方面通过接枝形成的氢键提高了聚乳酸的结晶性能，提高了其力学性能以及抗冲击强度。
进一步地，所述改性淀粉纳米纤维由如下方法制成：
(1)将50g淀粉加入150mL去离子水中，70℃水浴加热，匀速搅拌直至液体呈糊状，继续磁力搅拌3h，搅拌完成后静置30min，通入氮气，加入20mL10％二甲基亚砜，匀速搅拌10min，滴加10％稀盐酸直至混合液pH＝5，反应2h，制得淀粉纺丝液，将淀粉纺丝液用板式过滤机过滤三次；
(2)将过滤后的淀粉纺丝液放入真空度为-0.1MPa的真空脱泡机中进行脱泡，脱泡后通过纺织机的喷丝头将纺丝液纺入二甲基亚砜水溶液中，30℃下凝固成型，制得初生丝，初生丝在65℃水浴中预牵伸30min后，经过水洗、烘干、预定型、卷绕制得淀粉纳米原丝，将淀粉纳米原丝加入装有去离子水的烧杯中，之后加入硫酸钾，待凝固后制得淀粉纳米纤维；
(3)取20g淀粉纳米纤维加入三口烧瓶中，加入100mL无水乙醇，50℃水浴搅拌1h，后静置50min，加入0.3g三聚氰酸后转移至冰水浴中反应1h，升温至70℃，在此温度下反应5h后，将烧杯放入80℃干燥箱内干燥24h，制得所述改性淀粉纳米纤维。
淀粉结构中有大量的羟基和分子间氢键，所以其玻璃化温度与分解温度接近，因此不具有可塑性，将淀粉制成淀粉纳米纤维一方面赋予淀粉有关纳米材料的特性，增强其自洁性和稳定性，另一方面淀粉纳米纤维具有可降解性能，但是淀粉纳米纤维有大量羟基，有较高的亲水性，耐水性能较差，所以通过三聚氰酸对淀粉纳米纤维进行改性，三聚氰酸中与淀粉纳米纤维表面的羟基结合而被氧化分解，从而使淀粉纳米纤维表面脱去羟基，使其更加紧密的结合，具有良好的可塑性。
所述偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或几种，所述增塑剂为乙二醇、甘油、丙二醇中的一种或几种，所述抗氧剂2，4-二氨基二苯醚、二烷基二苯胺、二烷基二硫代磷酸锌中的一种或几种。
高强度可生物降解纳米塑料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将改性聚乳酸加入装有乙酸乙酯的烧杯中，60℃水浴加热，匀速搅拌45min，之后加入聚丙烯酸，倒入搅拌装置中，搅拌30min后静置1h，作A液备用；
步骤S2、将改性淀粉纳米纤维加入装有无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1h后向烧杯中加入偶联剂，磁力搅拌15min，作B液；
步骤S3、将B液加入到A液中，加入抗氧剂，75℃水浴加热下磁力搅拌50min，超声震荡15min后转移至反应釜中，反应釜压力升至1.3-1.8MPa，升温至85℃，在此温度下反应4h，得到混合胶体；
步骤S4、将制备的混合胶体转移至烧杯中，置于真空度-0.09MPa，温度为100℃的真空干燥箱中干燥8h，得到固体薄膜，将固体薄膜置于10000r/min的粉碎机中粉碎，得到粒径为7-80μm的固体粉末；
步骤S5、将固体粉末和增塑剂混合后加入模具中进行热压，控制压力为50-80MPa，温度为120℃，热压20min后静置1h，制得所述高强度可生物降解纳米塑料。
进一步地，步骤S1中所述搅拌装置包括搅拌机构、加料机构和气体循环机构，所述搅拌机构安装在加料机构中心位置，所述气体循环机构安装在加料机构左侧，所述气体循环机构与加料机构右侧连接；
所述搅拌机构包括电机、连接杆、固定挡板、桶盖、连接竖杆、搅拌叶片、旋转杆、搅拌头，所述电机固定在连接杆顶端，所述连接杆贯穿固定挡板和桶盖中心位置，所述连接杆下表面与连接竖杆上表面中心位置接触且固定，所述固定挡板下表面与桶盖上表面接触，所述连接竖杆两侧固定搅拌叶片，所述连接竖杆底端中心位置连接旋转杆，所述旋转杆底端固定在搅拌头内部中心位置；
所述加料机构包括加料桶、进料口、压力表、液位计、缓冲垫、支撑挡板、排气阀门、排料口、加料桶基座，所述桶盖放置在料桶顶端，所述进料口安装在桶盖左侧，所述进料口底端伸入加料桶内，所述压力表安装在加料桶上部左侧表面，所述液位计安装在加料桶下部左侧表面，所述缓冲垫安装在加料桶底部，所述缓冲垫上表面与加料桶下表面接触，所述缓冲垫下表面与支撑挡板上表面接触，所述排气阀门安装在加料桶上部右侧，所述排气阀门贯穿加料桶桶壁，所述排料口安装在加料桶右侧底端，所述加料桶基座安装在加料桶下方，所述加料桶基座与支撑挡板下表面接触；
所述气体循环机构包括循环箱体、过滤网、温度控制器、循环箱体底座、连接管、进气阀门，所述过滤网和温度控制器安装在循环箱体内部，所述过滤网安装在循环箱体上端，所述温度控制器安装在循环箱体下端，所述连接管从循环箱体右侧中心位置连接至加料桶上端，所述连接管贯穿桶盖，所述进气阀门安装在连接管底部，所述循环箱体底座安装在循环箱体下方，所述循环箱体底座与循环箱体下表面接触。
进一步地，所述搅拌机构被桶盖分隔成上下两部分，所述搅拌机构下半部分置于加料桶内部。
进一步地，所述排气阀门与压力表等高。
进一步地，过滤网为矩形通风过滤网。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过在氢氧化钠水溶液中使二氯乙烯与甘氨酸发生反应来合成氯乙酰基甘氨酸，之后用丁酸乙酯进行萃取和重结晶，与传统制法相比该方法能提高氯乙酰基甘氨酸的产率和结晶纯度，通过氯乙酰基甘氨酸对聚乳酸进行表面改性，提高了制备的纳米塑料的强度和降解能力；
(2)本发明在纳米塑料制备过程中加入了改性淀粉纳米纤维，使得制成的纳米塑料具有纳米材料的性能，增强纳米塑料的力学性能和良好的自洁性，通过三聚氰酸对淀粉纳米纤维的改性，进一步增加了纳米塑料的稳定性和力学强度；
(3)本发明在制备高强度可生物降解纳米塑料过程中使用一种搅拌装置，该装置通过设立气体循环机构，使物料在搅拌过程中既可以营造一种反应所需的气体氛围，又可以加快搅拌速度，缩短搅拌时间，而且在气体循环机构中设置多层过滤网，可以避免杂质混入物料中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为搅拌装置结构示意图；
图2为搅拌装置搅拌机构结构示意图；
图3为气体循环机构中过滤网结构示意图；
图中：1、搅拌机构；11、电机；12、连接杆；13、固定挡板；14、桶盖；15、连接竖杆；16、搅拌叶片；17、旋转杆；18、搅拌头；2、加料机构；21、加料桶；22、进料口；23、压力表；24、液位计；25、缓冲垫；26、支撑挡板；27、排气阀门；28、排料口；29、加料桶基座；3、气体循环机构；31、循环箱体；32、过滤网；33、温度控制器；34、循环箱体底座；35、连接管；36、进气阀门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
高强度可生物降解纳米塑料，由以下重量份原料制成：50份改性聚乳酸，50份改性淀粉纳米纤维，15份KH550，15份乙二醇，15份二烷基二苯胺，15份聚丙烯酸，100份乙酸乙酯，75份无水乙醇；
该高强度可生物降解纳米塑料由如下方法制成：
步骤S1、将改性聚乳酸加入装有乙酸乙酯的烧杯中，60℃水浴加热，匀速搅拌45min，之后加入聚丙烯酸，倒入搅拌装置中，搅拌30min后静置1h，作A液备用；
步骤S2、将改性淀粉纳米纤维加入装有无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1h后向烧杯中加入偶联剂，磁力搅拌15min，作B液；
步骤S3、将B液加入到A液中，加入抗氧剂，75℃水浴加热下磁力搅拌50min，超声震荡15min后转移至反应釜中，反应釜压力升至1.3-1.8MPa，升温至85℃，在此温度下反应4h，得到混合胶体；
步骤S4、将制备的混合胶体转移至烧杯中，置于真空度-0.09MPa，温度为100℃的真空干燥箱中干燥8h，得到固体薄膜，将固体薄膜置于10000r/min的粉碎机中粉碎，得到粒径为7-80μm的固体粉末；
步骤S5、将固体粉末和增塑剂混合后加入模具中进行热压，控制压力为50-80MPa，温度为120℃，热压20min后静置1h，制得所述高强度可生物降解纳米塑料；
所述改性聚乳酸由如下方法制成：
(1)将35mL乳酸、80mL二辛醚和5g氯化亚锡加入三口烧瓶中，将精馏塔塔头置于三口烧瓶上，升温至80℃，反应5h后升温至120℃，反应15h，之后将蒸出的溶剂加入装有100mL正己烷的烧杯中，得到粘状固态聚乳酸；
(2)将固态聚乳酸加入200mL无水乙醇中，匀速搅拌30min后升温，待固态聚乳酸恰好完全溶解后趁热过滤，将滤液静置2h后，再次过滤，将聚乳酸放置在烧杯中，置于40℃真空干燥箱中干燥10h；
(3)将5g甘氨酸和100mL10％的氢氧化钠溶液加入三口烧瓶中，用冰水浴冷却30min，将10g二氯乙烯加入装有50mL丙三醇的烧杯中，匀速搅拌10min，待完全溶解后将烧杯中的液体加入三口烧瓶中，反应2h，用10％稀盐酸调节混合溶液的pH直至pH＝4；用丁酸乙酯对混合溶液进行多次萃取，合并提取液，用无水乙醇洗涤三次后用丁酸乙酯进行重结晶，之后置于50℃真空干燥箱中干燥6h，制得氯乙酰基甘氨酸；
(4)取15g干燥后的聚乳酸和50g氯乙酰基甘氨酸置于聚合瓶中，加入100mL无水乙醇，将聚合瓶放入干燥箱中，通入氮气，升温至60℃,保温5h后加入3g二月桂酸二丁基锡，反应2h后抽滤，制得所述改性聚乳酸。
实施例2
高强度可生物降解纳米塑料，由以下重量份原料制成：55份改性聚乳酸，58份改性淀粉纳米纤维，20份KH550，16份乙二醇，16份二烷基二苯胺，21份聚丙烯酸，125份乙酸乙酯，80份无水乙醇；
该高强度可生物降解纳米塑料由如下方法制成：
步骤S1、将改性聚乳酸加入装有乙酸乙酯的烧杯中，60℃水浴加热，匀速搅拌45min，之后加入聚丙烯酸，倒入搅拌装置中，搅拌30min后静置1h，作A液备用；
步骤S2、将改性淀粉纳米纤维加入装有无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1h后向烧杯中加入偶联剂，磁力搅拌15min，作B液；
步骤S3、将B液加入到A液中，加入抗氧剂，75℃水浴加热下磁力搅拌50min，超声震荡15min后转移至反应釜中，反应釜压力升至1.3-1.8MPa，升温至85℃，在此温度下反应4h，得到混合胶体；
步骤S4、将制备的混合胶体转移至烧杯中，置于真空度-0.09MPa，温度为100℃的真空干燥箱中干燥8h，得到固体薄膜，将固体薄膜置于10000r/min的粉碎机中粉碎，得到粒径为7-80μm的固体粉末；
步骤S5、将固体粉末和增塑剂混合后加入模具中进行热压，控制压力为50-80MPa，温度为120℃，热压20min后静置1h，制得所述高强度可生物降解纳米塑料。
实施例3
高强度可生物降解纳米塑料，由以下重量份原料制成：70份改性聚乳酸，65份改性淀粉纳米纤维，30份KH550，18份乙二醇，18份二烷基二苯胺，23份聚丙烯酸，140份乙酸乙酯，90份无水乙醇；
该高强度可生物降解纳米塑料由如下方法制成：
步骤S1、将改性聚乳酸加入装有乙酸乙酯的烧杯中，60℃水浴加热，匀速搅拌45min，之后加入聚丙烯酸，倒入搅拌装置中，搅拌30min后静置1h，作A液备用；
步骤S2、将改性淀粉纳米纤维加入装有无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1h后向烧杯中加入偶联剂，磁力搅拌15min，作B液；
步骤S3、将B液加入到A液中，加入抗氧剂，75℃水浴加热下磁力搅拌50min，超声震荡15min后转移至反应釜中，反应釜压力升至1.3-1.8MPa，升温至85℃，在此温度下反应4h，得到混合胶体；
步骤S4、将制备的混合胶体转移至烧杯中，置于真空度-0.09MPa，温度为100℃的真空干燥箱中干燥8h，得到固体薄膜，将固体薄膜置于10000r/min的粉碎机中粉碎，得到粒径为7-80μm的固体粉末；
步骤S5、将固体粉末和增塑剂混合后加入模具中进行热压，控制压力为50-80MPa，温度为120℃，热压20min后静置1h，制得所述高强度可生物降解纳米塑料。
实施例4
高强度可生物降解纳米塑料，由以下重量份原料制成：75份改性聚乳酸，70份改性淀粉纳米纤维，35份KH550，20份乙二醇，20份二烷基二苯胺，25份聚丙烯酸，150份乙酸乙酯，100份无水乙醇；
该高强度可生物降解纳米塑料由如下方法制成：
步骤S1、将改性聚乳酸加入装有乙酸乙酯的烧杯中，60℃水浴加热，匀速搅拌45min，之后加入聚丙烯酸，倒入搅拌装置中，搅拌30min后静置1h，作A液备用；
步骤S2、将改性淀粉纳米纤维加入装有无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1h后向烧杯中加入偶联剂，磁力搅拌15min，作B液；
步骤S3、将B液加入到A液中，加入抗氧剂，75℃水浴加热下磁力搅拌50min，超声震荡15min后转移至反应釜中，反应釜压力升至1.3-1.8MPa，升温至85℃，在此温度下反应4h，得到混合胶体；
步骤S4、将制备的混合胶体转移至烧杯中，置于真空度-0.09MPa，温度为100℃的真空干燥箱中干燥8h，得到固体薄膜，将固体薄膜置于10000r/min的粉碎机中粉碎，得到粒径为7-80μm的固体粉末；
步骤S5、将固体粉末和增塑剂混合后加入模具中进行热压，控制压力为50-80MPa，温度为120℃，热压20min后静置1h，制得所述高强度可生物降解纳米塑料。
对比例1
本对比例制备的高强度可生物降解纳米塑料与实施例1相比缺少步骤S4，未将混合胶体制成纳米结构。
对比例2
本对比例制备的高强度可生物降解纳米塑料与实施例1相比缺少步骤(3)、(4)，未将聚乳酸进行改性。
对比例3
本对比例为市场中的一种可生物降解塑料。
对实施例1-4和对比例1-3制备的高强度可生物降解纳米塑料的拉伸强度、降解性、耐热性和断裂伸长率进行检测，检测结果如表1所示；
耐热性：将实施例1-4和对比例1-3制备的高强度可生物降解纳米塑料切割成120mm×25mm×0.2～0.3mm的板状，放置于80℃烘箱内，恒温12h，恢复至室温对涂料表面进行检查，观察有无异常出现。
降解性：将实施例1-4和对比例1-3制备的高强度可生物降解纳米塑料切割成3cm×3cm×0.2mm的形状，置于微生物培养液中，观察完全降解所需的时间。
表1
从表1中可以看出实施例的拉伸强度在115-135MPa范围内，对比例的拉伸强度在108-116MPa范围之间；实施例的降解时间在58-83天内，对比例的降解天数在85-123天内；实施例1-4和对比例3置于80℃烘箱内，恒温12h，表面不出现异常，对比例1-2置于80℃烘箱内，恒温12h，表面出现异常；实施例断裂伸长率在45-73％之间，对比例断裂伸长率在21-43％之间。
请参阅图1所示，搅拌装置包括搅拌机构1、加料机构2和气体循环机构3，搅拌机构1安装在加料机构2中心位置，气体循环机构3安装在加料机构2左侧，气体循环机构3与加料机构2右侧连接；
如图1、2所示，搅拌机构1包括电机11、连接杆12、固定挡板13、桶盖14、连接竖杆15、搅拌叶片16、旋转杆17、搅拌头18，电机11固定在连接杆12顶端，连接杆12贯穿固定挡板13和桶盖14中心位置，连接杆12下表面与连接竖杆15上表面中心位置接触且固定，固定挡板13下表面与桶盖14上表面接触，连接竖杆15两侧固定搅拌叶片16，连接竖杆15底端中心位置连接旋转杆17，旋转杆17底端固定在搅拌头18内部中心位置；
如图1所示，加料机构2包括加料桶21、进料口22、压力表23、液位计24、缓冲垫25、支撑挡板26、排气阀门27、排料口28、加料桶基座29，桶盖14放置在加料桶21顶端，搅拌机构1被桶盖14分隔成上下两部分，搅拌机构1下半部分置于加料桶21内部进料口22安装在桶盖14左侧，进料口22底端伸入加料桶21内，压力表23安装在加料桶21上部左侧表面，液位计24安装在加料桶21下部左侧表面，缓冲垫25安装在加料桶21底部，缓冲垫25上表面与加料桶21下表面接触，缓冲垫25下表面与支撑挡板26上表面接触，排气阀门27安装在加料桶21上部右侧，排气阀门27贯穿加料桶21桶壁，排气阀门27与压力表23等高，排料口28安装在加料桶21右侧底端，加料桶基座29安装在加料桶21下方，加料桶基座29与支撑挡板26下表面接触；
如图1、3所示，气体循环机构3包括循环箱体31、过滤网32、温度控制器33、循环箱体底座34、连接管35、进气阀门36，过滤网32和温度控制器33安装在循环箱体31内部，过滤网32安装在循环箱体31上端，温度控制器33安装在循环箱体31下端，连接管35从循环箱体31右侧中心位置连接至加料桶21上端，连接管35贯穿桶盖14，进气阀门36安装在连接管35底部，循环箱体底座34安装在循环箱体31下方，循环箱体底座34与循环箱体31下表面接触。
搅拌装置工作过程如下：
液体从进料口22进入加料桶21，液位计24显示液体在加料桶21内部高度，到达适宜高度后停止加料，密封加料桶21，气体循环机构3开始运行，打开进气阀门36，气体经过过滤网32的过滤然后通过连接管35进入加料桶21中，观察压力表23，到达规定压力时停止气体循环机构3，打开电源，搅拌机构1开始工作，电机11带动连接竖杆15和旋转杆17旋转，从而使得搅拌叶片16和搅拌头18旋转，对加料桶21中的物料进行混合搅拌。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.高强度可生物降解纳米塑料，其特征在于，由以下重量份原料制成：50-75份改性聚乳酸，50-70份改性淀粉纳米纤维，15-35份偶联剂，15-20份增塑剂，15-20份抗氧剂，15-25份聚丙烯酸，100-150份乙酸乙酯，75-100份无水乙醇；
该高强度可生物降解纳米塑料由如下方法制成：
步骤S1、将改性聚乳酸加入装有乙酸乙酯的烧杯中，60℃水浴加热，匀速搅拌45min，之后加入聚丙烯酸，倒入搅拌装置中，搅拌30min后静置1h，作A液备用；
步骤S2、将改性淀粉纳米纤维加入装有无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1h后向烧杯中加入偶联剂，磁力搅拌15min，作B液；
步骤S3、将B液加入到A液中，加入抗氧剂，75℃水浴加热下磁力搅拌50min，超声震荡15min后转移至反应釜中，反应釜压力升至1.3-1.8MPa，升温至85℃，在此温度下反应4h，得到混合胶体；
步骤S4、将制备的混合胶体转移至烧杯中，置于真空度-0.09MPa，温度为100℃的真空干燥箱中干燥8h，得到固体薄膜，将固体薄膜置于10000r/min的粉碎机中粉碎，得到粒径为7-80μm的固体粉末；
步骤S5、将固体粉末和增塑剂混合后加入模具中进行热压，控制压力为50-80MPa，温度为120℃，热压20min后静置1h，制得所述高强度可生物降解纳米塑料；
所述改性聚乳酸由如下方法制成：
(1)将35mL乳酸、80mL二辛醚和5g氯化亚锡加入三口烧瓶中，将精馏塔塔头置于三口烧瓶上，升温至80℃，反应5h后升温至120℃，反应15h，之后将蒸出的溶剂加入装有100mL正己烷的烧杯中，得到粘状固态聚乳酸；
(2)将固态聚乳酸加入200mL无水乙醇中，匀速搅拌30min后升温，待固态聚乳酸恰好完全溶解后趁热过滤，将滤液静置2h后，再次过滤，将聚乳酸放置在烧杯中，置于40℃真空干燥箱中干燥10h；
(3)将5g甘氨酸和100mL10％的氢氧化钠溶液加入三口烧瓶中，用冰水浴冷却30min，将10g二氯乙烯加入装有50mL丙三醇的烧杯中，匀速搅拌10min，待完全溶解后将烧杯中的液体加入三口烧瓶中，反应2h，用10％稀盐酸调节混合溶液的pH直至pH＝4；用丁酸乙酯对混合溶液进行多次萃取，合并提取液，用无水乙醇洗涤三次后用丁酸乙酯进行重结晶，之后置于50℃真空干燥箱中干燥6h，制得氯乙酰基甘氨酸；
(4)取15g干燥后的聚乳酸和50g氯乙酰基甘氨酸置于聚合瓶中，加入100mL无水乙醇，将聚合瓶放入干燥箱中，通入氮气，升温至60℃,保温5h后加入3g二月桂酸二丁基锡，反应2h后抽滤，制得所述改性聚乳酸。
2.根据权利要求1所述的高强度可生物降解纳米塑料，其特征在于，所述改性淀粉纳米纤维由如下方法制成：
(1)将50g淀粉加入150mL去离子水中，70℃水浴加热，匀速搅拌直至液体呈糊状，继续磁力搅拌3h，搅拌完成后静置30min，通入氮气，加入20mL10％二甲基亚砜，匀速搅拌10min，滴加10％稀盐酸直至混合液pH＝5，反应2h，制得淀粉纺丝液，将淀粉纺丝液用板式过滤机过滤三次；
(2)将过滤后的淀粉纺丝液放入真空度为-0.1MPa的真空脱泡机中进行脱泡，脱泡后通过纺织机的喷丝头将纺丝液纺入二甲基亚砜水溶液中，30℃下凝固成型，制得初生丝，初生丝在65℃水浴中预牵伸30min后，经过水洗、烘干、预定型、卷绕制得淀粉纳米原丝，将淀粉纳米原丝加入装有去离子水的烧杯中，之后加入硫酸钾，待凝固后制得淀粉纳米纤维；
(3)取20g淀粉纳米纤维加入三口烧瓶中，加入100mL无水乙醇，50℃水浴搅拌1h，后静置50min，加入0.3g三聚氰酸后转移至冰水浴中反应1h，升温至70℃，在此温度下反应5h后，将烧杯放入80℃干燥箱内干燥24h，制得所述改性淀粉纳米纤维。
3.高强度可生物降解纳米塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将改性聚乳酸加入装有乙酸乙酯的烧杯中，60℃水浴加热，匀速搅拌45min，之后加入聚丙烯酸，倒入搅拌装置中，搅拌30min后静置1h，作A液备用；
步骤S2、将改性淀粉纳米纤维加入装有无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1h后向烧杯中加入偶联剂，磁力搅拌15min，作B液；
步骤S3、将B液加入到A液中，加入抗氧剂，75℃水浴加热下磁力搅拌50min，超声震荡15min后转移至反应釜中，反应釜压力升至1.3-1.8MPa，升温至85℃，在此温度下反应4h，得到混合胶体；
步骤S4、将制备的混合胶体转移至烧杯中，置于真空度-0.09MPa，温度为100℃的真空干燥箱中干燥8h，得到固体薄膜，将固体薄膜置于10000r/min的粉碎机中粉碎，得到粒径为7-80μm的固体粉末；
步骤S5、将固体粉末和增塑剂混合后加入模具中进行热压，控制压力为50-80MPa，温度为120℃，热压20min后静置1h，制得所述高强度可生物降解纳米塑料。
4.根据权利要求3所述的高强度可生物降解纳米塑料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述搅拌装置包括搅拌机构(1)、加料机构(2)和气体循环机构(3)，所述搅拌机构(1)安装在加料机构(2)中心位置，所述气体循环机构(3)安装在加料机构(2)左侧，所述气体循环机构(3)与加料机构(2)右侧连接；
所述搅拌机构(1)包括电机(11)、连接杆(12)、固定挡板(13)、桶盖(14)、连接竖杆(15)、搅拌叶片(16)、旋转杆(17)、搅拌头(18)，所述电机(11)固定在连接杆(12)顶端，所述连接杆(12)贯穿固定挡板(13)和桶盖(14)中心位置，所述连接杆(12)下表面与连接竖杆(15)上表面中心位置接触且固定，所述固定挡板(13)下表面与桶盖(14)上表面接触，所述连接竖杆(15)两侧固定搅拌叶片(16)，所述连接竖杆(15)底端中心位置连接旋转杆(17)，所述旋转杆(17)底端固定在搅拌头(18)内部中心位置；
所述加料机构(2)包括加料桶(21)、进料口(22)、压力表(23)、液位计(24)、缓冲垫(25)、支撑挡板(26)、排气阀门(27)、排料口(28)、加料桶基座(29)，所述桶盖(14)放置在料桶(21)顶端，所述进料口(22)安装在桶盖(14)左侧，所述进料口(22)底端伸入加料桶(21)内，所述压力表(23)安装在加料桶(21)上部左侧表面，所述液位计(24)安装在加料桶(21)下部左侧表面，所述缓冲垫(25)安装在加料桶(21)底部，所述缓冲垫(25)上表面与加料桶(21)下表面接触，所述缓冲垫(25)下表面与支撑挡板(26)上表面接触，所述排气阀门(27)安装在加料桶(21)上部右侧，所述排气阀门(27)贯穿加料桶(21)桶壁，所述排料口(28)安装在加料桶(21)右侧底端，所述加料桶基座(29)安装在加料桶(21)下方，所述加料桶基座(29)与支撑挡板(26)下表面接触；
所述气体循环机构(3)包括循环箱体(31)、过滤网(32)、温度控制器(33)、循环箱体底座(34)、连接管(35)、进气阀门(36)，所述过滤网(32)和温度控制器(33)安装在循环箱体(31)内部，所述过滤网(32)安装在循环箱体(31)上端，所述温度控制器(33)安装在循环箱体(31)下端，所述连接管(35)从循环箱体(31)右侧中心位置连接至加料桶(21)上端，所述连接管(35)贯穿桶盖(14)，所述进气阀门(36)安装在连接管(35)底部，所述循环箱体底座(34)安装在循环箱体(31)下方，所述循环箱体底座(34)与循环箱体(31)下表面接触。
5.根据权利要求4所述的高强度可生物降解纳米塑料的制备方法，其特征在于，所述搅拌机构(1)被桶盖(14)分隔成上下两部分，所述搅拌机构(1)下半部分置于加料桶(21)内部。
6.根据权利要求4所述的高强度可生物降解纳米塑料的制备方法，其特征在于，所述排气阀门(27)与压力表(23)等高。
7.根据权利要求4所述的高强度可生物降解纳米塑料的制备方法，其特征在于，过滤网(32)为矩形通风过滤网。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113101871A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-13 | 旗众科技有限公司 | Pbs生物降解塑料生产装置及其控制方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1491988A (zh) * | 2003-07-22 | 2004-04-28 | 四川大学 | 聚乳酸/氨基酸酯共混物及其制备方法 |
| CN101342384A (zh) * | 2008-08-25 | 2009-01-14 | 四川国纳科技有限公司 | 含陶瓷成分的复合聚合物骨修复材料及制备方法 |
| CN101885905A (zh) * | 2009-05-12 | 2010-11-17 | 无锡纳奥新材料科技有限公司 | 聚合物/无机纳米粒子复合纳米颗粒及其制备和用途 |
| JP2011201800A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Sakata Seed Corp | 減圧工程を必須とする有効微生物コーティング種子の製造方法 |
| CN102985603A (zh) * | 2010-07-02 | 2013-03-20 | 宝洁公司 | 包含活性剂的长丝、非织造纤维网和制备它们的方法 |
| CN105482140A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-04-13 | 江苏时空涂料有限公司 | 一种聚乳酸/淀粉表面接枝硫酸胺化壳聚糖复合薄膜的制备方法 |
| CN105555902A (zh) * | 2013-09-16 | 2016-05-04 | 巴斯夫酶有限责任公司 | 受控分解酶制剂 |
| CN105647139A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-08 | 苏州法斯特信息科技有限公司 | 一种可生物降解塑胶材料及其制备方法 |
| CN109096715A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-28 | 嵊州市仲明新材料科技有限公司 | 可降解环保塑料薄膜及其生产工艺 |
| CN109337315A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-15 | 黄国飞 | 一种绿色可生物降解的塑料母粒及其加工工艺 |
-
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1491988A (zh) * | 2003-07-22 | 2004-04-28 | 四川大学 | 聚乳酸/氨基酸酯共混物及其制备方法 |
| CN101342384A (zh) * | 2008-08-25 | 2009-01-14 | 四川国纳科技有限公司 | 含陶瓷成分的复合聚合物骨修复材料及制备方法 |
| CN101885905A (zh) * | 2009-05-12 | 2010-11-17 | 无锡纳奥新材料科技有限公司 | 聚合物/无机纳米粒子复合纳米颗粒及其制备和用途 |
| JP2011201800A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Sakata Seed Corp | 減圧工程を必須とする有効微生物コーティング種子の製造方法 |
| CN102985603A (zh) * | 2010-07-02 | 2013-03-20 | 宝洁公司 | 包含活性剂的长丝、非织造纤维网和制备它们的方法 |
| CN105555902A (zh) * | 2013-09-16 | 2016-05-04 | 巴斯夫酶有限责任公司 | 受控分解酶制剂 |
| CN105647139A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-08 | 苏州法斯特信息科技有限公司 | 一种可生物降解塑胶材料及其制备方法 |
| CN105482140A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-04-13 | 江苏时空涂料有限公司 | 一种聚乳酸/淀粉表面接枝硫酸胺化壳聚糖复合薄膜的制备方法 |
| CN109096715A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-28 | 嵊州市仲明新材料科技有限公司 | 可降解环保塑料薄膜及其生产工艺 |
| CN109337315A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-15 | 黄国飞 | 一种绿色可生物降解的塑料母粒及其加工工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 朱颖先，等: "淀粉成纤加工过程中的变性方法", 《合成纤维》 * |
| 陈年友，等: "氨基酸N-酰化衍生物的合成与表征", 《黄冈师范学院学报》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113101871A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-13 | 旗众科技有限公司 | Pbs生物降解塑料生产装置及其控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
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