CN110218427A - 一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于玩具技术领域，尤其是一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，剑麻纤维10‑20份，交联剂5‑10份，表面活性剂1‑3份，流平剂1‑2份，抗氧化剂0.5‑1.5份，银离子粉末0.01‑0.02份，壳聚糖3‑5份，塑化液，余下为聚乳酸粉末；其制备方法包括以下步骤：步骤一、将剑麻纤维和壳聚糖制成抗菌纤维；步骤二、将聚乳酸粉末和银离子粉末制成抗菌聚乳酸基料；步骤三、将抗菌聚乳酸基材塑化后破碎、干燥；步骤四、将抗菌纤维、塑化后的抗菌聚乳酸基材粉末、交联剂、表面活性剂、流平剂和抗氧化剂混合后制成高强度抗菌聚乳酸。该高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，通过设置剑麻纤维，将剑麻纤维和壳聚糖制成抗菌纤维，从而使本发明具有强度较高且易于降解的效果。

Description

一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料
技术领域
本发明涉及玩具技术领域，尤其涉及一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料。
背景技术
聚乳酸，分子式为H-[OCHCH3CO]n-OH，其拥有极好的热稳定性。加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工。如挤压、纺丝、双轴拉伸和注射吹塑等。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性都很好。有些聚乳酸制品还具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛。可用作包装材料、纤维和非织造物等，主要用于服装业内衣和外衣的制作、建筑、农业、林业、造纸和医疗卫生等领域。
随着人们生活水平的不断提高，聚乳酸作为一种新材料已经不再神秘。比如很多商家就尝试着用聚乳酸材料制作儿童玩具。由聚乳酸制作的儿童玩具不仅质量可靠，而且使用后可以被生物降解。大大减小了对自然界的降解负担，非常的绿色环保。但聚乳酸可以被生物降解的同时存在抗菌效果不佳、自身强度不高的问题，一直以来为聚乳酸制玩具用户所诟病。
发明内容
基于现有的聚乳酸儿童玩具制品抗菌效果不佳、强度不高的技术问题，本发明提出了一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料。
本发明提出的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，包括以下组成成分：剑麻纤维10-20份，交联剂5-10份，表面活性剂1-3份，流平剂1-2份，抗氧化剂0.5-1.5份，银离子粉末0.01-0.02份，壳聚糖3-5份，塑化液，余下为聚乳酸粉末。
其制备方法包括以下步骤：步骤一、将剑麻纤维和壳聚糖制成抗菌纤维；步骤二、将聚乳酸粉末和银离子粉末制成抗菌聚乳酸基料；步骤三、将抗菌聚乳酸基材塑化后破碎、干燥；步骤四、将抗菌纤维、塑化后的抗菌聚乳酸基材粉末、交联剂、表面活性剂、流平剂和抗氧化剂混合后制成高强度抗菌聚乳酸。
优选地，塑化液的制备方法为：将浓度为2.5％的聚乙烯醇、浓度为40％的乳酸、浓度为2％的甘油、表面活性剂、浓度为5％的尿素、浓度为5％的脂肪酸甘油酯、聚醚类混合液和余量的蒸馏水充分混合后，在密闭环境中保持温度35℃-45℃静置5分钟，再搅拌2分钟后冷却至室温，制得塑化液。
优选地，交联剂为乙二醛，表面活性剂为硬脂酸镁，流平剂为改性聚硅氧烷，抗氧化剂为丙酸十八醇脂。
优选地，步骤一的具体操作方法为：在搅拌的情况下将壳聚糖溶解在30℃-35℃的7％乙酸水溶液中，保持温度并高速搅拌2小时后加入剑麻纤维再保持温度搅拌0.5小时，然后将上述溶液直接倒入5℃-10℃的浓度为10％的氢氧化钠溶液中，用0℃蒸馏水洗涤成丝，以40℃烘干后制成抗菌纤维。
优选地，步骤二的具体操作方法为：将聚乳酸粉末与银离子粉末充分搅拌混合后加入浓度为10％的对苯二甲酸溶液，搅拌成糊状后静置2小时，再烘干，打碎后制得抗菌聚乳酸基料。
优选地，步骤三的具体操作方法为：将权利要求2中所述的塑化液和步骤二制得的抗菌聚乳酸基料按照100:150的比例混合后得到糊状抗菌聚乳酸基料，置入密闭环境中加热至80℃-100℃，持续24小时后完成塑化，将塑化后的抗菌聚乳酸基材破碎至1mm-5mm颗粒，再以80℃加热去除多余水分备用。
优选地，步骤四的具体操作方法为：将抗菌纤维、塑化后的抗菌聚乳酸基材粉末、交联剂、表面活性剂、流平剂和抗氧化剂混合，在50℃的密闭环境下放置12小时，再使用密炼机进行混炼，冷却后用破碎机破碎成颗粒后烘干，再用研磨机研磨至粉末，即可制成高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料。
优选地，所述塑化液的混合装置包括第一功能筒和第二功能筒，所述第一功能筒的内壁与第二功能筒内壁均固定连接有限位块，所述第一功能筒的内壁与第二功能筒内壁通过连接筒固定连通，所述第一功能筒的内壁滑动插接有第一活塞板。
优选地，所述第一活塞板的上表面固定连接有动力杆，所述第一功能筒的内壁固定连接有限位环，所述限位环的内壁与动力杆表面滑动插接，所述动力杆的上端固定连接有持握块，所述第一功能筒的下表面固定连接有流通管，所述流通管的内壁与第一功能筒内底璧固定连通，所述流通管的下表面螺纹连接有密封盖，所述第二功能筒的内壁滑动插接有第二活塞板，所述第二活塞板的上表面固定连接有限位筒，所述限位筒的内壁滑动插接有推杆，所述第二功能筒的上表面螺纹连接有限位盖。
优选地，所述限位盖的上表面开设有通孔，所述通孔的内壁与限位盖下表面固定连通，所述通孔的内壁与推杆表面滑动插接，所述连接筒的内壁固定连接有功能块，所述功能块的一侧表面开设有连通口，所述连通口的内壁贯穿并延伸至功能块另一侧表面，所述连通口的内壁呈喇叭形状。
本发明中的有益效果为：
1、通过设置剑麻纤维，将剑麻纤维和壳聚糖制成抗菌纤维，从而使本发明具有强度较高且易于降解的效果。
2、通过设置聚乳酸粉末，将聚乳酸粉末和银离子粉末制成抗菌聚乳酸基料，从而使本发明具有极好的抗菌效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料的塑化液混合装置结构剖视图；
图中：1、第一功能筒；2、第二功能筒；3、限位块；4、第一活塞板；5、动力杆；6、限位环；7、持握块；8、流通管；9、密封盖；10、第二活塞板；11、限位筒；12、推杆；13、限位盖；14、功能块；15、连通口；16、连接筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
参照图1，一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，包括以下组成成分：剑麻纤维10-20份，交联剂5-10份，表面活性剂1-3份，流平剂1-2份，抗氧化剂0.5-1.5份，银离子粉末0.01-0.02份，壳聚糖3-5份，塑化液，余下为聚乳酸粉末；
塑化液的制备方法为：将浓度为2.5％的聚乙烯醇、浓度为40％的乳酸、浓度为2％的甘油、表面活性剂、浓度为5％的尿素、浓度为5％的脂肪酸甘油酯、聚醚类混合液和余量的蒸馏水充分混合后，在密闭环境中保持温度35℃-45℃静置5分钟，再搅拌2分钟后冷却至室温，制得塑化液；
塑化液的混合装置包括第一功能筒1和第二功能筒2，第一功能筒1的内壁与第二功能筒2内壁均固定连接有限位块3，第一功能筒1的内壁与第二功能筒2内壁通过连接筒16固定连通，第一功能筒1的内壁滑动插接有第一活塞板4；第一活塞板4的上表面固定连接有动力杆5，第一功能筒1的内壁固定连接有限位环6，限位环6的内壁与动力杆5表面滑动插接，动力杆5的上端固定连接有持握块7，第一功能筒1的下表面固定连接有流通管8，流通管8的内壁与第一功能筒1内底璧固定连通，流通管8的下表面螺纹连接有密封盖9，第二功能筒2的内壁滑动插接有第二活塞板10，第二活塞板10的上表面固定连接有限位筒11，限位筒11的内壁滑动插接有推杆12，第二功能筒2的上表面螺纹连接有限位盖13；限位盖13的上表面开设有通孔，通孔的内壁与限位盖13下表面固定连通，通孔的内壁与推杆12表面滑动插接，连接筒16的内壁固定连接有功能块14，功能块14的一侧表面开设有连通口15，连通口15的内壁贯穿并延伸至功能块14另一侧表面，连通口15的内壁呈喇叭形状；具有帮助塑化液充分、快速混合的效果；
交联剂为乙二醛，表面活性剂为硬脂酸镁，流平剂为改性聚硅氧烷，抗氧化剂为丙酸十八醇脂；
其制备方法包括以下步骤：步骤一、将剑麻纤维和壳聚糖制成抗菌纤维；步骤一的具体操作方法为：在搅拌的情况下将壳聚糖溶解在30℃-35℃的7％乙酸水溶液中，保持温度并高速搅拌2小时后加入剑麻纤维再保持温度搅拌0.5小时，然后将上述溶液直接倒入5℃-10℃的浓度为10％的氢氧化钠溶液中，用0℃蒸馏水洗涤成丝，以40℃烘干后制成抗菌纤维；加强本材料抗菌效果的同时大大加强了自身强度；
步骤二、将聚乳酸粉末和银离子粉末制成抗菌聚乳酸基料；步骤二的具体操作方法为：将聚乳酸粉末与银离子粉末充分搅拌混合后加入浓度为10％的对苯二甲酸溶液，搅拌成糊状后静置2小时，再烘干，打碎后制得抗菌聚乳酸基料；银离子大大加强了本材料的抗菌效果；
步骤三、将抗菌聚乳酸基材塑化后破碎、干燥；步骤三的具体操作方法为：将塑化液和步骤二制得的抗菌聚乳酸基料按照100:150的比例混合后得到糊状抗菌聚乳酸基料，置入密闭环境中加热至80℃-100℃，持续24小时后完成塑化，将塑化后的抗菌聚乳酸基材破碎至1mm-5mm颗粒，再以80℃加热去除多余水分备用；使本材料质地更加细腻、坚韧且不易变形；
步骤四、将抗菌纤维、塑化后的抗菌聚乳酸基材粉末、交联剂、表面活性剂、流平剂和抗氧化剂混合后制成高强度抗菌聚乳酸；步骤四的具体操作方法为：将抗菌纤维、塑化后的抗菌聚乳酸基材粉末、交联剂、表面活性剂、流平剂和抗氧化剂混合，在50℃的密闭环境下放置12小时，再使用密炼机进行混炼，冷却后用破碎机破碎成颗粒后烘干，再用研磨机研磨至粉末，即可制成高强度抗菌环保聚乳酸材料；使本材料具有强度高、韧性好和抗菌效果好的特点；
通过设置剑麻纤维，将剑麻纤维和壳聚糖制成抗菌纤维，从而使本发明具有强度较高且易于降解的效果；通过设置聚乳酸粉末，将聚乳酸粉末和银离子粉末制成抗菌聚乳酸基料，从而使本发明具有极好的抗菌效果。
工作原理：在制备塑化液时，将第二功能筒2和连接筒16放置在桌面上，流通管8悬空，打开密封盖9，用推杆12将第二活塞板10推至最下端，手握持握块7通过动力杆5将第一活塞板4推至最下端，将塑化液按比例配好，将流通管8插入上述配置好的塑化液中，提拉动力杆5使第一活塞板4向上运动将塑化液吸入第一功能筒1内，此时由于第一功能筒1内为负压，第二活塞板10保持不动，待塑化液吸入后可以多吸入一些空气，然后用密封盖9将流通管8下端封住，手握持握块7不断抽出、压进推杆12，使塑化液通过连通口不断在第一功能筒1和第二功能筒2中流动，同时第二活塞板10受到影响不断上下运动，由于连通口15的内壁设计成双喇叭形状，中间极窄，根据力学原理，塑化液在运动过程中被压缩加速进入最窄处，然后突然甬道放宽塑化液会再次得到加速，使塑化液急速运动并且剧烈震荡，本装置内部多余的空气帮助塑化液破碎、融合，使塑化液中各个组成部分充分混合，连通口15的加速远离与火箭加速器喇叭形喷焰端口原理一致，从而使本装置具有充分混合塑化液的效果。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，其特征在于：包括以下组成成分：剑麻纤维10-20份，交联剂5-10份，表面活性剂1-3份，流平剂1-2份，抗氧化剂0.5-1.5份，银离子粉末0.01-0.02份，壳聚糖3-5份，塑化液，余下为聚乳酸粉末；
其制备方法包括以下步骤：步骤一、将剑麻纤维和壳聚糖制成抗菌纤维；步骤二、将聚乳酸粉末和银离子粉末制成抗菌聚乳酸基料；步骤三、将抗菌聚乳酸基材塑化后破碎、干燥；步骤四、将抗菌纤维、塑化后的抗菌聚乳酸基材粉末、交联剂、表面活性剂、流平剂和抗氧化剂混合后制成高强度抗菌聚乳酸。
2.根据权利要求1所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，其特征在于：塑化液的制备方法为：将浓度为2.5％的聚乙烯醇、浓度为40％的乳酸、浓度为2％的甘油、表面活性剂、浓度为5％的尿素、浓度为5％的脂肪酸甘油酯、聚醚类混合液和余量的蒸馏水充分混合后，在密闭环境中保持温度35℃-45℃静置5分钟，再搅拌2分钟后冷却至室温，制得塑化液。
3.根据权利要求1所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，其特征在于：交联剂为乙二醛，表面活性剂为硬脂酸镁，流平剂为改性聚硅氧烷，抗氧化剂为丙酸十八醇脂。
4.根据权利要求1所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，其特征在于：步骤一的具体操作方法为：在搅拌的情况下将壳聚糖溶解在30℃-35℃的7％乙酸水溶液中，保持温度并高速搅拌2小时后加入剑麻纤维再保持温度搅拌0.5小时，然后将上述溶液直接倒入5℃-10℃的浓度为10％的氢氧化钠溶液中，用0℃蒸馏水洗涤成丝，以40℃烘干后制成抗菌纤维。
5.根据权利要求1所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，其特征在于：步骤二的具体操作方法为：将聚乳酸粉末与银离子粉末充分搅拌混合后加入浓度为10％的对苯二甲酸溶液，搅拌成糊状后静置2小时，再烘干，打碎后制得抗菌聚乳酸基料。
6.根据权利要求5或2所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，其特征在于：步骤三的具体操作方法为：将权利要求2中所述的塑化液和步骤二制得的抗菌聚乳酸基料按照100:150的比例混合后得到糊状抗菌聚乳酸基料，置入密闭环境中加热至80℃-100℃，持续24小时后完成塑化，将塑化后的抗菌聚乳酸基材破碎至1mm-5mm颗粒，再以80℃加热去除多余水分备用。
7.根据权利要求6所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料，其特征在于：步骤四的具体操作方法为：将抗菌纤维、塑化后的抗菌聚乳酸基材粉末、交联剂、表面活性剂、流平剂和抗氧化剂混合，在50℃的密闭环境下放置12小时，再使用密炼机进行混炼，冷却后用破碎机破碎成颗粒后烘干，再用研磨机研磨至粉末，即可制成高强度抗菌环保聚乳酸材料。
8.根据权利要求2所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料的塑化液混合装置，其特征在于：所述塑化液的混合装置包括第一功能筒(1)和第二功能筒(2)，所述第一功能筒(1)的内壁与第二功能筒(2)内壁均固定连接有限位块(3)，所述第一功能筒(1)的内壁与第二功能筒(2)内壁通过连接筒(16)固定连通，所述第一功能筒(1)的内壁滑动插接有第一活塞板(4)。
9.根据权利要求8所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料的塑化液混合装置，其特征在于：所述第一活塞板(4)的上表面固定连接有动力杆(5)，所述第一功能筒(1)的内壁固定连接有限位环(6)，所述限位环(6)的内壁与动力杆(5)表面滑动插接，所述动力杆(5)的上端固定连接有持握块(7)，所述第一功能筒(1)的下表面固定连接有流通管(8)，所述流通管(8)的内壁与第一功能筒(1)内底璧固定连通，所述流通管(8)的下表面螺纹连接有密封盖(9)，所述第二功能筒(2)的内壁滑动插接有第二活塞板(10)，所述第二活塞板(10)的上表面固定连接有限位筒(11)，所述限位筒(11)的内壁滑动插接有推杆(12)，所述第二功能筒(2)的上表面螺纹连接有限位盖(13)。
10.根据权利要求9所述的一种高强度易降解抗菌环保聚乳酸材料的塑化液混合装置，其特征在于：所述限位盖(13)的上表面开设有通孔，所述通孔的内壁与限位盖(13)下表面固定连通，所述通孔的内壁与推杆(12)表面滑动插接，所述连接筒(16)的内壁固定连接有功能块(14)，所述功能块(14)的一侧表面开设有连通口(15)，所述连通口(15)的内壁贯穿并延伸至功能块(14)另一侧表面，所述连通口(15)的内壁呈喇叭形状。
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