CN110283437A

CN110283437A - 含咖啡渣塑料复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN110283437A
Application number: CN201910405854.0A
Authority: CN
Inventors: 陆焕炯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2019-09-27

Abstract

本发明涉及一种含咖啡渣塑料复合材料及其制备方法，是针对现有同类产品和制备方法中的咖啡渣缺少与PLA材料制备产品，以及同类制备方法制得的产品耐热、结晶效果欠佳的技术问题而设计。该塑料复合材料包括百分比为1‑30%的咖啡渣，百分比为70‑90％的PLA材料，百分比为10‑30％氧化石墨烯，百分比为5‑25％的碳酸钙，百分比为2‑8％的氨基硅烷偶联剂，百分比为1‑4％的粘结剂；将咖啡渣烘干后与PLA材料、氧化石墨烯、碳酸钙、氨基硅烷偶联剂、粘结剂搅拌，并经过熔融共混处理和马弗炉高温快速处理，最后经过烘干再造粒；制得的粒状复合材料通过注塑机熔融后使用磨温机制得产品，注塑机的注塑料筒温度分为五段温度。

Description

含咖啡渣塑料复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料复合材料的制备，是一种含咖啡渣塑料复合材料及其制备方法。

背景技术

塑料是一种以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，其主要成分是树脂，可用于容器等产品的制备；复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。现有一些塑料材料的制备中使用了咖啡渣，从而增加其环保和循环利用的效果；如中国专利文献中披露的申请号201710345003.2，申请公布日2017.09.08，发明名称“一种利用咖啡渣制作食品容器的塑料材料及其制备方法”；再如中国专利文献中披露的申请号201710119310.9，申请公布日2018.09.14，发明名称“含咖啡渣的复合材料及其制造方法”；但上述材料和制备方法有待进一步改进，现有采用PLA材料与咖啡渣结合制备的塑料制品的较少。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种含咖啡渣塑料复合材料及其制备方法，使其解决现有同类产品和制备方法中的咖啡渣缺少与PLA材料制备产品，以及同类制备方法制得的产品耐热、结晶效果欠佳的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种含咖啡渣塑料复合材料，其特征在于该塑料复合材料的百分比含量组分如下：百分比为1-30%的咖啡渣，百分比为70-99％的PLA材料。上述PLA材料是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米粉、木质粉等）所提出的淀粉原料制成，淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。

该塑料复合材料的组分还包括百分比为10-30％氧化石墨烯，百分比为5-25％的碳酸钙，百分比为2-8％的氨基硅烷偶联剂。上述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

该塑料复合材料的组分还包括百分比为1-4％的粘结剂，所述粘结剂按以下重量份为原料制成：木薯粉4-5份、己二酸二甲酯2-4份、二甲基乙酰胺2-3份、氢氧化钠1-2份、环氧氯丁烷3-4份。

该塑料复合材料的主要成分咖啡渣与PLA材料搅拌均匀后，经过烘干再造粒生成粒状复合材料；该塑料复合材料的制备方法具体包括以下步骤：将咖啡渣置于烘干机中，在70-80℃下烘干4-6小时，使得咖啡渣的含水率低于2%；再输送至筛凈过滤设备中，将杂质进行过滤，再透过供料设备将该干燥后的咖啡渣与PLA材料、氧化石墨烯、碳酸钙、氨基硅烷偶联剂、粘结剂搅拌后，输送至高速混练设备内再次进行搅拌混合，搅拌混合的过程中必须进行排出水蒸气与加热的额外处理，其中加热温度须加热至160℃，进行熔融共混处理，高速混练设备内热压腔体温度40-70℃之间，超声功率为150-300W，振荡时间5-20min，真空泵的相对真空度20-40kPa，共混物的含水量系因排出水蒸气而降低至3％；再通过马弗炉对共混物进行高温快速处理，马弗炉温度300-450℃，处理时间30-120秒；最后通过双螺杆挤出机将混合后的材料搅动挤出，双螺杆挤出机的温度为140-160℃，经过烘干再造粒，烘干的温度为70-90℃，时间为5-6小时，输出为粒状复合材料。上述马弗炉的高温处理使得氧化石墨烯的过氧基团迅速脱离而留下了大量的空洞，同时低分解温度分解产生大量的气体膨胀使得多孔石墨烯分散均匀。

所述咖啡渣的烘干机过程中加入百分比为2.6-10%的木质粉，高速混练设备内先加入PLA材料、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、季戊四醇硬脂酸酯、乙烯丙烯酸和烘干后的咖啡渣、木质粉混合，搅拌混合5-10min，再加入氧化石墨烯、碳酸钙、氨基硅烷偶联剂、粘结剂搅拌，所述线性低密度聚乙烯10-20%，低密度聚乙烯5-8%，季戊四醇硬脂酸脂0.4-1%，乙烯丙烯酸2-6%，咖啡渣10-25%，木质粉2.6-10%。上述木质粉的密度为0.8-1.3/cm3，其纤维形状弯曲，表面凹凸粗糙，纤维较细，不溶于水、弱酸和碱性溶液；约有600%的保水性，比表面积大，具有优良的保温、隔热、隔声、绝缘和透气性能，作为助滤剂使用。

所述粒状复合材料通过注塑机熔融后送入模具，模具使用磨温机制得产品，温度范围在50-70度之间注塑生产，注塑机的注塑料筒温度具体如下：第一段为200-205度，第二段为195-200度，第三段为185-190度，第四段为180-185度，第五段为180-185度。

本发明制得的塑料颗粒和生产工艺可行，制得的塑料产品具有更高的环保效果和改性效果；其适合含咖啡渣塑料复合材料使用及其制备方法，以及同类产品生产和制备工艺的改进。

具体实施方式

现结合具体实施对本发明的生产工艺作进一步描述。该塑料复合材料的百分比含量组分如下：百分比为1-30%的咖啡渣，百分比为70-99％的PLA材料，百分比为10-30％氧化石墨烯，百分比为5-25％的碳酸钙，百分比为2-8％的氨基硅烷偶联剂，百分比为1-4％的粘结剂。该塑料复合材料的主要成分咖啡渣与PLA材料搅拌均匀后，经过烘干再造粒生成粒状复合材料。其制备方法的具体步骤如下：将咖啡渣置于烘干机中，在70-80℃下烘干4-6小时，使得咖啡渣的含水率低于2%；再输送至筛凈过滤设备中，将杂质进行过滤，再透过供料设备将该干燥后的咖啡渣与PLA材料、氧化石墨烯、碳酸钙、氨基硅烷偶联剂、粘结剂搅拌后，输送至高速混练设备内再次进行搅拌混合，搅拌混合的过程中必须进行排出水蒸气与加热的额外处理，其中加热温度须加热至160℃，进行熔融共混处理，高速混练设备内热压腔体温度40-70℃之间，超声功率为150-300W，振荡时间5-20min，真空泵的相对真空度20-40kPa，共混物的含水量系因排出水蒸气而降低至3％；再通过马弗炉对共混物进行高温快速处理，马弗炉温度300-450℃，处理时间30-120秒；最后通过双螺杆挤出机将混合后的材料搅动挤出，双螺杆挤出机的温度为140-160℃，经过烘干再造粒，烘干的温度为70-90℃，时间为5-6小时，输出为粒状复合材料。上述制得的粒状复合材料通过注塑机熔融后送入模具，模具使用磨温机制得产品，温度范围在50-70度之间注塑生产，注塑机的注塑料筒温度具体如下：第一段为200-205度，第二段为195-200度，第三段为185-190度，第四段为180-185度，第五段为180-185度。以上咖啡渣和PLA材料最佳的配比是15%的咖啡渣和85%的PLA材料，主要采用百分比为10-30%的咖啡渣，百分比为70-90％的PLA材料。

根据上述制备方法的技术特点：上述咖啡渣的烘干机过程中加入百分比为2.6-10%的木质粉，高速混练设备内先加入PLA材料、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、季戊四醇硬脂酸酯、乙烯丙烯酸和烘干后的咖啡渣、木质粉混合，搅拌混合5-10min，再加入氧化石墨烯、碳酸钙、氨基硅烷偶联剂、粘结剂搅拌，所述线性低密度聚乙烯10-20%，低密度聚乙烯5-8%，季戊四醇硬脂酸脂0.4-1%，乙烯丙烯酸2-6%，咖啡渣10-25%，木质粉2.6-10%。上述方法亦可制得符合要求的粒状复合材料。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种含咖啡渣塑料复合材料，其特征在于该塑料复合材料的百分比含量组分如下：百分比为1-30%的咖啡渣，百分比为70-99％的PLA材料。

2.根据权利要求1所述的含咖啡渣塑料复合材料，其特征在于该塑料复合材料的组分还包括百分比为10-30％氧化石墨烯，百分比为5-25％的碳酸钙，百分比为2-8％的氨基硅烷偶联剂。

3.根据权利要求2所述的含咖啡渣塑料复合材料，其特征在于该塑料复合材料的组分还包括百分比为1-4％的粘结剂，所述粘结剂按以下重量份为原料制成：木薯粉4-5份、己二酸二甲酯2-4份、二甲基乙酰胺2-3份、氢氧化钠1-2份、环氧氯丁烷3-4份。

4.根据权利要求3所述的含咖啡渣塑料复合材料的制备方法，其特征在于该塑料复合材料的主要成分咖啡渣与PLA材料搅拌均匀后，经过烘干再造粒生成粒状复合材料；其特征在于该塑料复合材料的制备方法具体包括以下步骤：将咖啡渣置于烘干机中，在70-80℃下烘干4-6小时，使得咖啡渣的含水率低于2%；再输送至筛凈过滤设备中，将杂质进行过滤，再透过供料设备将该干燥后的咖啡渣与PLA材料、氧化石墨烯、碳酸钙、氨基硅烷偶联剂、粘结剂搅拌后，输送至高速混练设备内再次进行搅拌混合，搅拌混合的过程中必须进行排出水蒸气与加热的额外处理，其中加热温度须加热至160℃，进行熔融共混处理，高速混练设备内热压腔体温度40-70℃之间，超声功率为150-300W，振荡时间5-20min，真空泵的相对真空度20-40kPa，共混物的含水量系因排出水蒸气而降低至3％；再通过马弗炉对共混物进行高温快速处理，马弗炉温度300-450℃，处理时间30-120秒；最后通过双螺杆挤出机将混合后的材料搅动挤出，双螺杆挤出机的温度为140-160℃，经过烘干再造粒，烘干的温度为70-90℃，时间为5-6小时，输出为粒状复合材料。

5.根据权利要求4所述的含咖啡渣塑料复合材料的制备方法，其特征在于所述咖啡渣的烘干机过程中加入百分比为2.6-10%的木质粉，高速混练设备内先加入PLA材料、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、季戊四醇硬脂酸酯、乙烯丙烯酸和烘干后的咖啡渣、木质粉混合，搅拌混合5-10min，再加入氧化石墨烯、碳酸钙、氨基硅烷偶联剂、粘结剂搅拌，所述线性低密度聚乙烯10-20%，低密度聚乙烯5-8%，季戊四醇硬脂酸脂0.4-1%，乙烯丙烯酸2-6%，咖啡渣10-25%，木质粉2.6-10%。

6.根据权利要求4或5所述的含咖啡渣塑料复合材料的制备方法，其特征在于所述粒状复合材料通过注塑机熔融后送入模具，模具使用磨温机制得产品，温度范围在50-70度之间注塑生产，注塑机的注塑料筒温度具体如下：第一段为200-205度，第二段为195-200度，第三段为185-190度，第四段为180-185度，第五段为180-185度。