CN110256830A - 一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法 - Google Patents

一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可降解材料技术领域，尤其是一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，包括可降解抗菌外膜和可降解玩具芯胚，其特征在于，所述可降解抗菌外膜的组分为：脱乙酰甲壳素、聚甲基乙撑碳酸脂，聚乙烯醇、聚羟基丁酸酯、硬脂酸、太酸四丁脂助剂溶液等；所述可降解玩具芯胚为秸秆，将所述可降解抗菌外膜熔融制备成薄膜包覆在玩具芯胚外表面形成玩具。本发明采用脱乙酰甲壳素、聚甲基乙撑碳酸脂、淀粉等作为可降解抗菌外膜的原料，具有工艺简单、操作方便、完全生物降解等特点，同时使用秸秆作为玩具芯胚的主要成份，具有可完全降解，具有良好的加工性。

Description

一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及可降解材料技术领域，尤其涉及一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法。
背景技术
全世界每年生产的塑料超过亿万吨，而我国的塑料占了很大的比例。随着塑料用途的不断增长，包装用的塑料、农用塑料和各种塑料制品的废弃物已形成白色垃圾，造成严重的环境污染。目前玩具用的塑料主要包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。这些使用后废弃的塑料，由于不能够降解而长期存在于自然环境中，造成严重的白色污染，且玩具用的塑料多不具有抗菌性能，儿童上期使用易对身体健康造成损害，为了解决这一问题，可降解塑料的研究和开发成为了全球的一个研究热点，因此我们提出一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在现有的玩具材料白色污染严重，抗菌性能差，成本高，不利于儿童使用的缺点，而提出的一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，包括可降解抗菌外膜和可降解玩具芯胚，所述可降解抗菌外膜的组分按重量比为：脱乙酰甲壳素10-15份、聚甲基乙撑碳酸脂95-100份，聚乙烯醇65-70份、聚羟基丁酸酯50-65份、硬脂酸10-15份、太酸四丁脂助剂溶液15-20份、山梨醇10-13份，精油26-30份、淀粉46-50份，其中太酸四丁脂助剂溶液为太酸四丁脂与乙醇按3∶10的比例溶解得到，其中脱乙酰甲壳素需利用辐射引发聚合进行常温常压降解；所述可降解玩具芯胚为秸秆，所述秸秆通过干燥器高温干燥得到低含水率的秸秆半成品后，通过粉碎、挤压成玩具芯胚，将所述可降解抗菌外膜熔融制备成薄膜包覆在玩具芯胚外表面形成玩具。
优选的，所述淀粉为马铃薯淀粉与大麦淀粉以1∶2.3的比例充分混合后的混合淀粉。
优选的，其制备方法具体为：
S1、将秸秆放入干燥器中，温度110-120℃进行干燥，使得秸秆的含水率在10%-15% ；
S2、将干燥后的秸秆利用粉碎机粉碎成直径为3-3.5mm的丝状细料；
S3、将丝状细料与聚乙烯醇及水按重量比4∶1∶2.5的比例加热混合后加入单螺杆挤出机，并通过单螺杆挤出机挤入成型模具内，冷却脱模后得到玩具芯胚；
S4、按可降解抗菌外膜重量组成直接加入配料容器中，搅拌均匀，将混合后的物料加入温度为190℃-200℃的双螺杆挤出机中熔融共混、挤出拉条、冷却、切粒；
S5、将S4中得到的粒状可降解抗菌玩具材料采用模压法制备成薄膜型。
S6、通过高温加热法将薄膜状可降解抗菌外膜通过高温加热法包覆在玩具芯胚外表面；
S7、打磨清洁得到可降解抗菌玩具成品。
优选的，在S5步骤中，所述模压压力为11-13兆帕，模压温度为195℃-200℃，模压时间为6-8分钟。
优选的，在S4步骤中，所述可降解抗菌外膜各成分在双螺杆挤出机中的熔融共混时间为6-10分钟。
优选的，在S4步骤中，所述冷却方式为常温冷却，冷却时间为4-7小时。
优选的，所述辐射引发聚合的辐照剂量率为11-20千戈瑞/小时，吸收剂量为220-230千戈瑞、脱乙酰甲壳素的分子量控制在1000-100000范围内。
本发明提出的一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，有益效果在于：本发明采用脱乙酰甲壳素、聚甲基乙撑碳酸脂、淀粉等作为可降解抗菌外膜的原料，具有工艺简单、操作方便、完全生物降解等特点。本发明采用脱乙酰甲壳素为抗菌原料，脱乙酰甲壳素具有良好的抗菌活性，能抑制一些真菌、细菌、和病毒的生长繁殖，且用量少，无任何毒副作用，同时使用秸秆作为玩具芯胚的主要成份，具有可完全降解，具有良好的加工性；玩具芯胚和可降解抗菌外膜结合制备出的玩具，与普通玩具相比，抑菌性高，可降解，而且，寿命同步，方便又经济，使用期后可回收，也可降解与自然同化，不会造成环境的污染。
具体实施方式
下面将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。
一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，包括可降解抗菌外膜和可降解玩具芯胚，所述可降解抗菌外膜的组分按重量比为：脱乙酰甲壳素14份、聚甲基乙撑碳酸脂95份，聚乙烯醇65份、聚羟基丁酸酯50份、硬脂酸10份、太酸四丁脂助剂溶液15份、山梨醇10份，精油26份、淀粉46份（所述淀粉为马铃薯淀粉与大麦淀粉以1∶2.3的比例充分混合后的混合淀粉），其中太酸四丁脂助剂溶液为太酸四丁脂与乙醇按3∶10的比例溶解得到，其中脱乙酰甲壳素需利用辐射引发聚合进行常温常压降解, 所述辐射引发聚合的辐照剂量率为11千戈瑞/小时，吸收剂量为220千戈瑞、脱乙酰甲壳素的分子量控制在100000范围内；所述可降解玩具芯胚为秸秆，所述秸秆通过干燥器高温干燥得到低含水率的秸秆半成品后，通过粉碎、挤压成玩具芯胚，将所述可降解抗菌外膜熔融制备成薄膜包覆在玩具芯胚外表面形成玩具。
其制备方法具体为：
S1、将秸秆放入干燥器中，温度110-120℃进行干燥，使得秸秆的含水率在10%-15% ；
S2、将干燥后的秸秆利用粉碎机粉碎成直径为3-3.5mm的丝状细料；
S3、将丝状细料与聚乙烯醇及水按重量比4∶1∶2.5的比例加热混合后加入单螺杆挤出机，并通过单螺杆挤出机挤入成型模具内，冷却脱模后得到玩具芯胚；
S4、按可降解抗菌外膜重量组成直接加入配料容器中，搅拌均匀，将混合后的物料加入温度为190℃的双螺杆挤出机中熔融共混、挤出拉条、冷却、切粒, 所述可降解抗菌外膜各成分在双螺杆挤出机中的熔融共混时间为6分钟,所述冷却方式为常温冷却，冷却时间为4小时；
S5、将S4中得到的粒状可降解抗菌玩具材料采用模压法制备成薄膜型, 所述模压压力为11兆帕，模压温度为195℃，模压时间为6分钟。
S6、通过高温加热法将薄膜状可降解抗菌外膜通过高温加热法包覆在玩具芯胚外表面；
S7、打磨清洁得到可降解抗菌玩具成品(如积木玩具)。
本发明采用脱乙酰甲壳素、聚甲基乙撑碳酸脂、淀粉等作为可降解抗菌外膜的原料，具有工艺简单、操作方便、完全生物降解等特点。本发明采用脱乙酰甲壳素为抗菌原料，脱乙酰甲壳素具有良好的抗菌活性，能抑制一些真菌、细菌、和病毒的生长繁殖，且用量少，无任何毒副作用，同时使用秸秆作为玩具芯胚的主要成份，具有可完全降解，具有良好的加工性；玩具芯胚和可降解抗菌外膜结合制备出的玩具，与普通玩具相比，抑菌性高，可降解，而且，寿命同步，成本低廉，方便又经济，使用期后可回收，也可降解与自然同化，不会造成环境的污染。
以上所述，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 (7)

1.一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，包括可降解抗菌外膜和可降解玩具芯胚，其特征在于，所述可降解抗菌外膜的组分按重量比为：脱乙酰甲壳素10-15份、聚甲基乙撑碳酸脂95-100份，聚乙烯醇65-70份、聚羟基丁酸酯50-65份、硬脂酸10-15份、太酸四丁脂助剂溶液15-20份、山梨醇10-13份，精油26-30份、淀粉46-50份，其中太酸四丁脂助剂溶液为太酸四丁脂与乙醇按3∶10的比例溶解得到，其中脱乙酰甲壳素需利用辐射引发聚合进行常温常压降解；所述可降解玩具芯胚为秸秆，所述秸秆通过干燥器高温干燥得到低含水率的秸秆半成品后，通过粉碎、挤压成玩具芯胚，将所述可降解抗菌外膜熔融制备成薄膜包覆在玩具芯胚外表面形成玩具。
2.根据权利要求1所述的一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，其特征在于，所述淀粉为马铃薯淀粉与大麦淀粉以1∶2.3的比例充分混合后的混合淀粉。
3.根据权利要求1所述的一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，其特征在于，其制备方法具体为：
S1、将秸秆放入干燥器中，温度110-120℃进行干燥，使得秸秆的含水率在10%-15%；
S2、将干燥后的秸秆利用粉碎机粉碎成直径为3-3.5mm的丝状细料；
S3、将丝状细料与聚乙烯醇及水按重量比4∶1∶2.5的比例加热混合后加入单螺杆挤出机，并通过单螺杆挤出机挤入成型模具内，冷却脱模后得到玩具芯胚；
S4、按可降解抗菌外膜重量组成直接加入配料容器中，搅拌均匀，将混合后的物料加入温度为190℃-200℃的双螺杆挤出机中熔融共混、挤出拉条、冷却、切粒；
S5、将S4中得到的粒状可降解抗菌玩具材料采用模压法制备成薄膜型；
S6、通过高温加热法将薄膜状可降解抗菌外膜通过高温加热法包覆在玩具芯胚外表面；
S7、打磨清洁得到可降解抗菌玩具成品。
4.根据权利要求3所述的一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，其特征在于，在S5步骤中，所述模压压力为11-13兆帕，模压温度为195℃-200℃，模压时间为6-8分钟。
5.根据权利要求3所述的一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，其特征在于，在S4步骤中，所述可降解抗菌外膜各成分在双螺杆挤出机中的熔融共混时间为6-10分钟。
6.根据权利要求3所述的一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，其特征在于，在S4步骤中，所述冷却方式为常温冷却，冷却时间为4-7小时。
7.根据权利要求1所述的一种可降解抗菌玩具材料及其制备方法，其特征在于，所述辐射引发聚合的辐照剂量率为11-20千戈瑞/小时，吸收剂量为220-230千戈瑞、脱乙酰甲壳素的分子量控制在1000-100000范围内。
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