CN110343397A - 一种竹粉全生物降解材料及其制备方法 - Google Patents

一种竹粉全生物降解材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110343397A
CN110343397A CN201910587878.2A CN201910587878A CN110343397A CN 110343397 A CN110343397 A CN 110343397A CN 201910587878 A CN201910587878 A CN 201910587878A CN 110343397 A CN110343397 A CN 110343397A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bamboo powder
biodegradable
biodegradable material
full
modified starch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910587878.2A
Other languages
English (en)
Inventor
雷保兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shantou Leishi Plastic Technology Co Ltd
Original Assignee
Shantou Leishi Plastic Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shantou Leishi Plastic Technology Co Ltd filed Critical Shantou Leishi Plastic Technology Co Ltd
Priority to CN201910587878.2A priority Critical patent/CN110343397A/zh
Publication of CN110343397A publication Critical patent/CN110343397A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
    • B29B7/06—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/10—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/18—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/183—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft having a casing closely surrounding the rotors, e.g. of Banbury type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
    • B29B7/22—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/28—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for measuring, controlling or regulating, e.g. viscosity control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92704—Temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2303/00—Characterised by the use of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08J2303/04—Starch derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2397/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
    • C08J2397/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2403/00—Characterised by the use of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08J2403/04—Starch derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2467/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2467/04—Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2475/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2475/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2489/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2497/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
    • C08J2497/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse

Abstract

本发明涉及生物降解新材料技术领域，具体地说，本发明涉及一种竹粉全生物降解材料及其制备方法。一种竹粉全生物降解材料的组分及各组分的质量份数为：竹粉20～40份；改性淀粉15～30份；生物可降解树脂10～15份；偶联剂；生物降解酶；相溶剂；光引发剂；抗氧化剂；活性剂。本发明的有益效果是：本竹粉全生物降解材料是以竹粉、改性淀粉、偶联剂、生物降解酶和生物可降解树脂等为原料，配合光引发剂、活性剂等助剂，使本竹粉全生物降解材料在自然环境中不同因素的作用下，降解速度快，较短时间内能够实现全部被自然界所消纳降解的目的，适用范围广，卫生环保。

Description

一种竹粉全生物降解材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物降解新材料技术领域，具体地说，本发明涉及一种竹粉全生物降解材料及其制备方法。
背景技术
随着国家的发展，人民生活水平的逐步提高，人民的健康意识以及对环境保护的意识日益增强。创建舒适、清洁、抗菌防霉、防止疾病传播的生活、学习与工作环境是人们所热衷的追求。产品废弃物可自动生物降解，不污染环境也是目前国际环保事业的迫切要求。
二十世纪初时，随着石油工业和化学工业的迅速发展，塑料以其良好的热性能和化学的稳定性，已广泛应用于人类社会的生产和生活中，这给人类社会的生产和生活带来了许多方便，但是，也给人类社会带来了许多负面的影响，特别是在人类生活中一次性使用塑料制品(如：农用地膜、餐盒、各种包装袋、饮料杯、防震材料等)，在完成其使用功能后即被丢弃，而其回收利用率很低，大量废弃的塑料制品只能够采取填埋、焚烧等简单方式进行处理，而这些废弃的塑料制品被填埋后，在自然条件下需要几十年上百年才能被部分降解，从而对自然环境和生态环境造成了严重的污染和破坏，严重影响后代的生活条件；如果将这些废弃的塑料制品进行焚烧，又会释放出有害气体，也对自然环境和生态环境造成严重的污染和破坏，造成空气污染，影响人们的生期间看。因此，这些废弃的塑料制品形成了一大公害，国际上称这种新的污染源为“白色污染”。
白色污染的日益严重，也给我们赖以生存的环境造成巨大的压力。细菌和霉菌是微生物的两种主要类型，具有种类繁多、分布极广、生命力旺盛的特点。当环境条件为相对65％、温度在20-30℃之间、PH值为微酸性条件下，就会迅速吸收营养繁殖生长，造成材料霉变和破坏。霉菌生长时形成的菌丝体是导体，可使材料绝缘性能下降。霉菌生长所性能的代谢物含有有机酸和霉素，会使得制品表面出现发粘、变色、变脆等现象，还会使得长期接触这些霉腐制品的人染上疾病。
目前虽然已经研发出可降解的材料，但是现有技术所生产的可降解材料生产过程繁杂，加工难度大，使用成本高，无法得到广泛的应用，加之现有的可降解材料在被丢弃到自然环境后，降解的速率慢，需要耗费10年以上才能被自然降解，降解之后任然会留下一些无法被自然所分解降解的残留物堆积，无法被完可降解。
公开号为CN101602882的中国发明专利报道了竹粉填充生物基树脂复合材料及其制备方法，所使用的竹粉通过分级、蒸煮、漂白、清洗、干燥等工序制得，粒度小于0.4mm，其制备工序繁杂，但未提供竹粉的直径、长度等信息，加工时未使用任何增塑剂或相溶剂，容易造成复合材料加工流动性不足等问题。
专利号为ZL200410061464.X的中国发明专利《竹纤维、竹粉、木纤维树脂基复合材料》(授权公告号为CN1284831C)公开了一种以竹纤维、竹粉、木纤维树脂基为主要原料的复合材料，并添加粘合剂(如环氧树脂、脲醛树脂或酚醛树脂)、固化剂和稀释剂等辅助溶剂，其加工制造需要在特定温度和压力条件下压制成型，其成品外观粗糙，材质可切割性较差且难以加工，注塑吹塑成型后产品效果质量不理想。
为此，研发出一种“用时能够像塑料那样牢靠，弃后能够在自然环境完全降解、消失，没有污染危害，对人体无害”的新型环保材料，已经成为目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供的一种竹粉全生物降解材料，其目的在于解决上述存在的技术问题，为了解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述竹粉全生物降解材料的组分及各组分的质量份数为：
竹粉20～40份；
改性淀粉15～30份；
偶联剂0.5～1份；
生物降解酶1～3份；
生物可降解树脂10～15份；
抗氧化剂0.8～10份；
相溶剂1～10份；
光引发剂1～10份；
活性剂1～5份。
进一步的，所述竹粉的平均直径为100～525μm，竹粉的平均长度为0.2～4mm，竹粉的目数为300～500，竹粉中水分质量含量为2-3％。采用含有无机高分子天然物质的竹粉的作为新树脂的添加物，使本发明的竹粉全生物降解材料即具有在紫外光激化下所产生的自由基的氧化作用，又具有可生物降解的作用。
进一步的，所述改性淀粉为玉米改性淀粉、马铃薯改性淀粉、小麦改性淀粉、木薯改性淀粉中的一种或多种构成的混合物，所述的平均直径为10-25μm。上述改性淀粉是在天然淀粉所具有的固有特性的基础上，为改善淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的可再生物、可降解等天然特性，使其更适合于不同应用的要求。
进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
进一步的，所述生物可降解树脂为聚氨酯树脂、聚己内酯树脂、聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯树脂中的一种或多种构成的混合物。
进一步的，所述相溶剂为马来酸酐接枝相容剂、丙烯酸接枝相容剂，环氧基接枝共聚相容剂。
进一步的，所述光引发剂为安息香双甲醚、二硫代氨基甲酸铁、二氧化钛、双苯甲酰基苯基氧化膦、硬脂酸锌、二苯甲酮、α-羟烷基苯酮中的一种或多种组合。
进一步的，抗氧化剂为邻二烯丙基双酚A、乙烯基甲苯、烷基酚硫醚、水杨酸苯酯中的一种或多种组合。
进一步的，所述活性剂为十二烷基甜菜碱、油酸、月桂基二甲基氧化胺或月桂酸。
由于本竹粉全生物降解材料还包括光引发剂、活性剂等，从而使合成树脂体系结构在光、热、氧以及微生物的化学作用下，发生自由基的连锁反应而使其分子量大幅度降低的深度降解。
进一步的，提供一种上述竹粉全生物降解材料的制备方法，为了解决上述解决降解物质和整体物质之间的不亲合性的技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种上述竹粉全生物降解材料的制备方法，其特征在于：
一种竹粉全生物降解材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；
步骤S1：按质量分数取竹粉、改性淀粉及生物可降解树脂加入到高速混合机中，先以转速50-150r/min，温度70-90℃加热混合搅拌，接着按质量分数取偶联剂、相溶剂、生物降解酶加入，调节高速混合机转速为200-500r/min，温度调至100-115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合1h-2.5h，制备得到半凝固物；
步骤S2：按质量分数取光引发剂、抗氧化剂、活性剂加入高速混合机中以转速为100-350r/min与步骤S1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；
步骤S3：将步骤S2制备的半凝固物加入密炼机内，以加热温度为120℃-140℃，密炼时间为20-25min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；
步骤S4：通过双锥强制喂料机把步骤S3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，先通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为130℃-170℃进行熔融处理，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度150℃-190℃进行混炼改性处理，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气处理，将排气段温度控制在130℃-150℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为110℃-130℃均化段是物料进一步均化配合圆盘磨刀挤出切粒，挤出的物料后落入水下造粒机内，在水下造粒机的水房内进行水下造粒处理，造粒完成后通过水房外接的风机将水房内切割的颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，然后将冷却得到的颗粒送入脱水机能进行脱水处理，除去颗粒内多余的水分，脱水处理后把颗粒送至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，选出需要的粒径的颗粒，最终得到符合需求的竹粉全生物降解材料颗粒送到仓库储存备用，完成竹粉全生物降解材料的制备。
将制备完成的竹粉全生物降解材料可以根据需求放入注塑机、片材挤压成型机、吸管机或吹膜机等，在不同形状模具中成型，从而得到不同形态的竹粉全生物降解材料产品。
本发明对照现有技术的有益效果是：本竹粉全生物降解材料是以竹粉为主要原料，配合改性淀粉、偶联剂、生物降解酶和生物可降解树脂等原料，经过混合、搓揉、混炼、改性、挤出成型，本竹粉全生物降解材料是一种无需添加任何塑料的新型材料，而其机械性能可以达到普通塑料制品的80～90％，完全可以满足使用性能的要求。由于本竹粉全生物降解材料含有可降解组份高，并采用优于变性淀粉竹粉和光敏材料的食品级改性淀粉竹粉及助剂，所以，本竹粉全生物降解材料在阳光、空气、水、风、霜、雨、雪、高低温变化、昆虫、微生物等因素的作用下，易于被自然界所消纳，降解速率也得到了大大的提高，降解率也能够达到90％-97％。
同时，本竹粉全生物降解材料的制备方法，将竹粉、改性淀粉、偶联剂、生物降解酶及生物可降解树脂进行高速混合、搓揉，从而形成类似于面团的半凝固物，再经过密炼程序处理后，喂入双螺杆挤出机进行混炼、改性，经由双螺杆挤出机挤出的半成品物料，通过水下造粒、脱水干燥工序完成竹粉全生物降解材料的制备通过，再经过注塑机、片材挤压成型机、吹塑机或吹膜机，在不同形状模具中成型，从而得到不同状态的竹粉全生物降解材料产品，因此，本竹粉全生物降解材料的制备方法提高了制备工艺，降低了制备过程的难度，简化了一些不必要的制备反应过程，节省生产成本，节约了制料备料的所需要的工时，提高了加工出来的竹粉全生物降解材料的物料性能和可降解效果，同时采用水下造粒工序配合预设的加工环境，达到的效果相比与传统的切粒工序具有高效低耗能、造粒均匀、颗粒大小控制准确、环保干净的优点。
具体实施方式
在本竹粉全生物降解材料的研发过程中，要重点解决以下技术难题：
第一，降解物质和整体物质之间的作用力。既然上述作用力不是化学变化中的共价目键力或离子键力，而牛顿万有引力又远远达不到产品强度的要求。因此，使上述作用力尽可能具有微观空间下的分子间作用力，这是可降解共聚物生成难度的第一个症结。
第二，解决降解物质和整体物质之间的不亲合性。以淀粉竹粉和聚乙烯为例，前者为强极性分子，后者为非极性分子，两者不是相亲、兼容，而是相憎相离，分子间作用力的形式单一，作用力极小。
解决的办法，是在两者之间加入相容剂、光引发剂、偶联剂等物质再配合适当的加工工艺。这是可降解共聚物生成难度所存在的症结。
在本竹粉全生物降解材料的全新降解树脂共混合体中，塑料等传统树脂不再是单独连续的相结构，该全新降解树脂共混合体应该是处处近似均匀，处处近似连续的相异多粒子体。
同时，本竹粉全生物降解材料利用了共混组份范德华空间理论，使共混组份的微粒其直径仅为15-20纳米，微粒之间的中心距仅为0.2-0.8纳米，这样，每种组份的颗粒充分地小，从而近范德华空间，实现“纳米技术”。
在本竹粉全生物降解材料从传统塑料制品的物化标准出发，针对选定的组份、参数、逆推出了一个广义薛定谔方程和广义普朗克公式。
所谓“广义”，是指把微观扩展为亚微观；然后，推导出一个大分子团或微粒之间“亚微空间作用力”和微分方程；又经过数百次实践的验证，简化为动态参数(或残差递降)的非线性关系式。因此，近似地计算出了各种直径微粒及各种微粒中心距下的结构总势能。应用机械动力学和热力学的指导方法、设计出了双螺杆挤出机的长径比、捏合块形态及其组合方式、电机动力、区间温度、螺杆转速、物料停留时间函数、工作扭矩、配料及喂料精度、真空排气方式等等。用双螺杆挤出机这套设备，在熔融的状态下，通过剪切、挤压、共混、反应和塑化等工艺过程，其动能与势能的总和大于设定的微粒结构的势能。此时各组份微粒间的中心距在0.3μ以下，微粒直径最大不超过1μ，从电子显微镜观察主要成份混合均匀。
为了降低微粒的直径使其均匀有序的联合，降解树脂的共混在理念上与此异曲同工，但在成本方面更合算。例如：使各组份不必处于完全熔融态，我们采用改造双螺杆挤出机为反应式组合，以使其动能和热能转换为共混结构的总势能。
以下结合优选实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
实施例1：
一种竹粉全生物降解材料，本竹粉全生物降解材料的组分及各组分的质量份数为：
目数为380目的竹粉35份，竹粉水分含量为2％；玉米改性淀粉15份；硅烷偶联剂1份；生物降解酶3份；聚己内酯树脂及聚乳酸树脂物10份；马来酸酐接枝相容剂8份；双苯甲酰基苯基氧化膦10份；乙烯基甲苯、5份；十二烷基甜菜碱5份。
制备步骤包括以下步骤：
步骤S1：按质量分数取竹粉、玉米改性淀粉及聚己内酯树脂及聚乳酸树脂聚合物加入到高速混合机中，先以转速150r/min，温度70℃加热混合搅拌，接着按质量分数取硅烷偶联剂、马来酸酐接枝相容剂、生物降解酶加入，调节高速混合机转速为500r/min，温度调至115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合2h，制备得到半凝固物；
步骤S2：按质量分数取双苯甲酰基苯基氧化膦、乙烯基甲苯、十二烷基甜菜碱加入高速混合机中以转速为300r/min与步骤S1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；
步骤S3：将步骤S2制备的半凝固物加入密炼机内，以加热温度为140℃，密炼时间为25min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；
步骤S4：通过双锥强制喂料机把步骤S3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，先通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为150℃进行熔融处理，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度190℃进行混炼改性处理，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气处理，将排气段温度控制在130℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为110℃均化段是物料进一步均化配合圆盘磨刀挤出切粒，挤出的物料后落入水下造粒机内，在水下造粒机的水房内进行水下造粒处理，通过水房外接的风机将水房内切割后的颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，最后将冷却得到的颗粒送入脱水机能进行脱水处理，除去颗粒内多余的水分，脱水处理后把颗粒送至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，通过筛网震动选出粒径为1.3-3.0mm的颗粒，最终得到符合需求的竹粉全生物降解材料颗粒送到仓库储存备用，完成竹粉全生物降解材料的制备。
将制备完成的竹粉全生物降解材料加入吹膜机加工，通过吹膜制备得到0.08mm和0.12mm竹粉全生物降解膜1。
实施例2：
一种竹粉全生物降解材料，本竹粉全生物降解材料的组分及各组分的质量份数为：
目数为500目的竹粉20份，竹粉水分含量为2％；马铃薯改性淀粉25份；硅烷偶联剂0.5份；生物降解酶1份；聚丁二酸丁二醇酯树脂15份；丙烯酸接枝相容剂10份；硬脂酸锌及二苯甲酮混合物5份；烷基酚硫醚5份；月桂基二甲基氧化胺5份。
制备步骤包括以下步骤；
步骤S1：按质量分数取竹粉、马铃薯改性淀粉及聚丁二酸丁二醇酯树脂加入到高速混合机中，先以转速150r/min，温度90℃加热混合搅拌，接着按质量分数取硅烷偶联剂、丙烯酸接枝相容剂、生物降解酶加入，调节高速混合机转速为350r/min，温度调至100℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合2.5h，制备得到半凝固物；
步骤S2：按质量分数取双苯甲酰基苯基氧化膦、乙烯基甲苯、十二烷基甜菜碱加入高速混合机中以转速为350r/min与步骤S1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；
步骤S3：将步骤S2制备的半凝固物加入密炼机内，以加热温度为120℃，密炼时间为22min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；
步骤S4：通过双锥强制喂料机把步骤S3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，先通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为170℃进行熔融处理，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度190℃进行混炼改性处理，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气处理，将排气段温度控制在150℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为130℃均化段是物料进一步均化配合圆盘磨刀挤出切粒，挤出的物料后落入水下造粒机内，在水下造粒机的水房内进行水下造粒处理，通过水房外接的风机将水房内切割后的颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，最后将冷却得到的颗粒送入脱水机能进行脱水处理，除去颗粒内多余的水分，脱水处理后把颗粒送至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，通过筛网震动选出粒径为1.0-2.5mm的颗粒，最终得到符合需求的竹粉全生物降解材料颗粒送到仓库储存备用，完成竹粉全生物降解材料的制备。
将制备完成的竹粉全生物降解材料加入吹膜机加工，通过吹膜制备得到0.08mm和0.12mm竹粉全生物降解膜2。
实施例3：
一种竹粉全生物降解材料，本竹粉全生物降解材料的组分及各组分的质量份数为：
目数为300目的竹粉40份，竹粉水分含量为3％；小麦改性淀粉和木薯改性淀粉混合15份；钛酸酯偶联剂1份；生物降解酶3份；聚氨酯树脂及聚丁二酸丁二醇酯树脂混合物15份；环氧基接枝共聚相容剂3份；硬脂酸锌及二苯甲酮混合物5份；乙烯基甲苯1份；十二烷基甜菜碱和油酸按照1:3混合物3份。
制备步骤包括以下步骤；
步骤S1：按质量分数取竹粉、小麦改性淀粉和木薯改性淀粉及聚氨酯树脂及聚丁二酸丁二醇酯树脂混合物加入到高速混合机中，先以转速150r/min，温度90℃加热混合搅拌，接着按质量分数取钛酸酯偶联剂、环氧基接枝共聚相容剂、生物降解酶加入，调节高速混合机转速为200r/min，温度调至115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合2.5h，制备得到半凝固物；步骤S2：按质量分数取双苯甲酰基苯基氧化膦、乙烯基甲苯、十二烷基甜菜碱加入高速混合机中以转速为100r/min与步骤S1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；
步骤S3：将步骤S2制备的半凝固物加入密炼机内，以加热温度为140℃，密炼时间为20min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；
步骤S4：通过双锥强制喂料机把步骤S3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，先通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为130℃进行熔融处理，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度160℃进行混炼改性处理，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气处理，将排气段温度控制在140℃，通过排气段升温加压，形成真空环境将物料内的水分和湿气排出，然后进入在温度范围为120℃均化段是物料进一步均化配合圆盘磨刀挤出切粒，挤出的物料后落入水下造粒机内，在水下造粒机的水房内进行水下造粒处理，通过水房外接的风机将水房内切割后的颗粒进行急速冷却防止颗粒在转动撞击产生变形，最后将冷却得到的颗粒送入脱水机能进行脱水处理，除去颗粒内多余的水分，脱水处理后把颗粒送至三层振动筛网机内，通过带有不同孔径的筛网震动去除粒径过大和粒径过小的颗粒，通过筛网震动选出粒径为1.3-3.0mm的颗粒，最终得到符合需求的竹粉全生物降解材料颗粒送到仓库储存备用，完成竹粉全生物降解材料的制备。
将制备完成的竹粉全生物降解材料加入吹膜机加工，通过吹膜制备得到0.08mm和0.12mm竹粉全生物降解膜3。
将实施例1-3制备得到的竹粉全生物降解膜、对比例1普通可降解塑料膜和对比例2普通塑料膜分别裁取80*80cm的面积作为样品进行取样对比检测，通过实验对实施例1至3制备得到的竹粉全生物降解膜、对比例1普通可降解塑料膜和对比例2普通塑料膜进行的物理材料性能及降解度观察。
物理材料性能检测试验是将实施例1-3制备得到的竹粉全生物降解膜、对比例1普通可降解塑料膜和对比例2普通塑料膜所裁取的样品进行对比检测，检测得出其物理材料性能记录如表1：拉伸强度(MPa)和断裂伸长率(％)是根据GB/T1040/3-2006进行测试。
表1
由表一的检测数据结果可以得出本竹粉全生物降解材料的拉伸性能、抗撕裂强度、断裂伸长率等综合性能都要优于普通可降解材料制成的塑料膜，且物理材料性与普通塑料膜相仿，在力学上也能够满足正常使用性能的要求。
其中，降解观察是将实施例1至3制备得到的竹粉全生物降解膜、对比例1普通可降解塑料膜和对比例2普通塑料膜掩取同等面积埋于湿度相同的土壤中，以模拟塑料膜被丢弃在自然界里的状态，定时查看其降解变化率，结果如下表2所示。
土壤掩埋时间 1个月 4个月 12个月 18个月
实施例1(0.08mm) 14％ 39％ 68％ 99％
实施例1(0.12mm) 13％ 35％ 55％ 95％
实施例2(0.08mm) 10％ 25％ 55％ 98％
实施例2(0.12mm) 8％ 24％ 50％ 93％
实施例3(0.08mm) 9％ 20％ 60％ 94％
实施例3(0.12mm) 9％ 22％ 58％ 95％
对比例1(0.12mm) 5％ 20％ 35％ 55％
对比例2(0.12mm) 1％ 3％ 5％ 10％
表2
由通过表2对比分析可知，本发明竹粉全生物降解材料在生物侵蚀与光照的作用下，由于本竹粉全生物降解材料含有可降解组份高，并采用优于变性淀粉竹粉和光敏材料的食品级改性淀粉竹粉及助剂，所以，本竹粉全生物降解材料在阳光、空气、水、风、霜、雨、雪、高低温变化、昆虫、微生物等因素的作用下，能被自然界所消纳，竹粉全生物降解材料材料具有良好的光降解、生物降解的复合效果，在18个月的时间后，可完全降解为土壤化，降解速度快，降解率高。
本竹粉全生物降解材料的降解共聚物，在任何细微局部里，其空间最佳结构应该如下：当降解物质被降解之后，整体物质就被分割成一个个独立碎末几何体，而这些几何体分子量大幅度降低，很容易被自然界所消纳。
本竹粉全生物降解材料是一种集新材料技术、生物工程技术为一体的全降解复合材料，具有节约木材、保护森林资源、保护生态环境的重要意义，又能引导原塑料制品行业在其坚实的生产基础上转产新的产品，从而不会导致大面积行业性工人失业而引起社会的不安定因素。
上述具体实施方式的内容只是本发明的优选实施例，上述优选实施例并非用来限定本发明的实施范围，因此，凡是依照本发明其权利要求的保护范围所做出的各种各样的等同变换，均被本发明其权利要求的保护范围所覆盖。

Claims (10)

1.一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述竹粉全生物降解材料的组分及各组分的质量份数为：
竹粉20～40份；
改性淀粉15～30份；
偶联剂0.5～1份；
生物降解酶1～3份；
活性剂1～5份；
生物可降解树脂10～15份；
相溶剂1～10份；
光引发剂1～10份；
抗氧化剂0.8～10份。
2.根据权利要求1所述的一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述竹粉的平均直径为100～525μm，竹粉的平均长度为0.2～4mm，竹粉的目数为300～500目，竹粉水分含量为2-3％。
3.根据权利要求1所述的一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述改性淀粉为玉米改性淀粉、马铃薯改性淀粉、小麦改性淀粉、木薯改性淀粉中的一种或多种构成的混合物，所述改性淀粉的平均直径为10-25μm。
4.根据权利要求1所述的一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述生物可降解树脂为聚氨酯树脂、聚己内酯树脂、聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯树脂，聚羟基丁酸酯中的一种或多种构成的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.根据权利要求1所述的一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述相溶剂为马来酸酐接枝相容剂、丙烯酸接枝相容剂，环氧基接枝共聚相容剂。
7.根据权利要求1所述的一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述光引发剂为安息香双甲醚、二硫代氨基甲酸铁、二氧化钛、双苯甲酰基苯基氧化膦、硬脂酸锌、二苯甲酮、α-羟烷基苯酮中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述抗氧化剂为邻二烯丙基双酚A、乙烯基甲苯、烷基酚硫醚、水杨酸苯酯中的一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的一种竹粉全生物降解材料，其特征在于：所述活性剂为十二烷基甜菜碱、油酸、月桂基二甲基氧化胺或月桂酸。
10.一种竹粉全生物降解材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；
步骤S1：按质量分数取竹粉、改性淀粉及生物可降解树脂加入到高速混合机中，先以转速50-150r/min，温度70-90℃加热混合搅拌，接着按质量分数取偶联剂、相溶剂、生物降解酶加入，调节高速混合机转速为200-500r/min，温度调至100-115℃，进行高速揉搓混合，揉搓混合1h-2.5h，制备得到半凝固物；
步骤S2：按质量分数取光引发剂、抗氧化剂、活性剂加入高速混合机中以转速为100-350r/min与步骤S1制备得到的半凝固物进行均匀混合，制备得到半凝固物；
步骤S3：将步骤S2制备的半凝固物加入密炼机内，以加热温度为120℃-140℃，密炼时间为20-25min进行密炼加工处理，制备得到块状物料；
步骤S4：通过双锥强制喂料机把步骤S3密炼制得的块状物料强制喂入双螺杆挤出机内，先通过双螺杆挤出机的熔融段以熔融温度为130℃-170℃进行熔融处理，在进入双螺杆挤出机的混炼段以加热温度150℃-190℃进行混炼改性处理，接着通过双螺杆挤出机排气段进行排气处理，将排气段温度控制在130℃-150℃，最后在温度范围为110℃-130℃均化段进一步均化后配合圆盘磨刀挤出切粒，挤出切粒的物料落入水下造粒机进行造粒冷却处理，最后将得到的颗粒送入脱水机能进行脱水处理，脱水处理后送至三层振动筛网机筛选出需要的粒径的颗粒，最终得到的竹粉全生物降解材料颗粒送到仓库储存备用，完成竹粉全生物降解材料的制备。
CN201910587878.2A 2019-07-02 2019-07-02 一种竹粉全生物降解材料及其制备方法 Pending CN110343397A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910587878.2A CN110343397A (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种竹粉全生物降解材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910587878.2A CN110343397A (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种竹粉全生物降解材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110343397A true CN110343397A (zh) 2019-10-18

Family

ID=68178099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910587878.2A Pending CN110343397A (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种竹粉全生物降解材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110343397A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110922643A (zh) * 2019-11-20 2020-03-27 李永超 一种微生物降解塑料的工艺方法
CN112746515A (zh) * 2020-12-29 2021-05-04 琪恒泰新材料科技(深圳)有限公司 一种生物全降解材料及其纸张淋膜工艺
CN112778733A (zh) * 2020-12-29 2021-05-11 琪恒泰新材料科技(深圳)有限公司 一种全生物降解材料及其注塑工艺
CN112940355A (zh) * 2021-04-07 2021-06-11 徐莉娜 一种天然植物纤维混合物n-pfm及其制备方法
CN113308128A (zh) * 2021-04-14 2021-08-27 广东天惠蔚蓝环境科技有限公司 一种芦苇生物全降解复合材料及其制备方法
CN113583303A (zh) * 2021-07-28 2021-11-02 浙江晟祺实业有限公司 一种易降解包装材料及其制备方法
CN113754994A (zh) * 2021-09-14 2021-12-07 浙江晟祺实业有限公司 一种可降解材料及其制备方法
CN115010957A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 刘洪立 一种利用可再生资源生产全生物降解材料的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4263337B2 (ja) * 2000-04-26 2009-05-13 株式会社島津製作所 生分解性発泡体及びその製造方法
CN105199412A (zh) * 2015-09-09 2015-12-30 青岛鑫铁成汽车配件有限公司 一种互穿网络增强全降解生物质基复合材料及其制备方法
CN107236318A (zh) * 2017-06-28 2017-10-10 太仓清宇特种塑料有限公司 一种可降解竹塑纳米复合材料
CN107858008A (zh) * 2017-11-07 2018-03-30 黄巧萍 一种竹塑纳米复合材料的制备方法
CN107955385A (zh) * 2017-12-08 2018-04-24 南京化学工业园环保产业协同创新有限公司 一种新型环保包装材料
CN109824924A (zh) * 2018-12-26 2019-05-31 广州市宇艺包装材料有限公司 一种可完全降解的包装膜及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4263337B2 (ja) * 2000-04-26 2009-05-13 株式会社島津製作所 生分解性発泡体及びその製造方法
CN105199412A (zh) * 2015-09-09 2015-12-30 青岛鑫铁成汽车配件有限公司 一种互穿网络增强全降解生物质基复合材料及其制备方法
CN107236318A (zh) * 2017-06-28 2017-10-10 太仓清宇特种塑料有限公司 一种可降解竹塑纳米复合材料
CN107858008A (zh) * 2017-11-07 2018-03-30 黄巧萍 一种竹塑纳米复合材料的制备方法
CN107955385A (zh) * 2017-12-08 2018-04-24 南京化学工业园环保产业协同创新有限公司 一种新型环保包装材料
CN109824924A (zh) * 2018-12-26 2019-05-31 广州市宇艺包装材料有限公司 一种可完全降解的包装膜及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
平郑骅等: "《高分子世界》", 31 May 2001, 复旦大学出版社 *
徐鼐编著: "《通用级聚乳酸的改性与加工成型》", 31 January 2016, 中国科学技术大学出版社 *
沈德中主编: "《环境和资源微生物学》", 30 September 2003 *
王家玲主编: "《环境微生物学》", 31 January 2004 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110922643A (zh) * 2019-11-20 2020-03-27 李永超 一种微生物降解塑料的工艺方法
CN112746515A (zh) * 2020-12-29 2021-05-04 琪恒泰新材料科技(深圳)有限公司 一种生物全降解材料及其纸张淋膜工艺
CN112778733A (zh) * 2020-12-29 2021-05-11 琪恒泰新材料科技(深圳)有限公司 一种全生物降解材料及其注塑工艺
CN112940355A (zh) * 2021-04-07 2021-06-11 徐莉娜 一种天然植物纤维混合物n-pfm及其制备方法
CN113308128A (zh) * 2021-04-14 2021-08-27 广东天惠蔚蓝环境科技有限公司 一种芦苇生物全降解复合材料及其制备方法
CN113583303A (zh) * 2021-07-28 2021-11-02 浙江晟祺实业有限公司 一种易降解包装材料及其制备方法
CN113754994A (zh) * 2021-09-14 2021-12-07 浙江晟祺实业有限公司 一种可降解材料及其制备方法
CN115010957A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 刘洪立 一种利用可再生资源生产全生物降解材料的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110343397A (zh) 一种竹粉全生物降解材料及其制备方法
CN110305456A (zh) 一种竹粉可生物降解材料及其制备方法
CN101993558A (zh) 用淀粉纤维废塑料生产薄膜
CN102634072A (zh) 以农业植物资源为主原料的可降解热塑性橡胶膜及其制备方法
CN102250476A (zh) 一种竹纤维基微发泡木塑复合材料及其制备方法
CN111410822B (zh) 一种pbat/pla淀粉基完全生物降解材料及其制备方法
CN102492305A (zh) 利用造纸固体废弃物制备木塑复合材料的配方及其方法
CN107955383A (zh) 一种注塑级天然秸秆塑料及其制备方法与应用
CN108219406A (zh) 一种阻燃型全降解塑料薄膜及其制备方法
CN102702577A (zh) 以植物皮壳、纤维、植物粉为原料的可降解橡塑膜及其制备方法
CN105838047A (zh) 一种可生物降解改性木质素颗粒及其制造方法
CN102321377B (zh) 一种防霉变塑木装饰板材及其制备方法
CN106189326B (zh) 糠醛渣在制备木塑材料中的应用
CN109504042A (zh) Pha改性的tps/pbat可生物降解树脂及其制备方法
KR101645823B1 (ko) 기계적 물성이 향상된 친환경 복합고분자 원료 펠릿, 그 제조방법, 및 이를 사출성형하여 제조된 팔레트
CN107189213A (zh) 一种天然芳香型发泡材料及制备方法
CN109679307A (zh) 一种可生物降解的珍珠棉及其制备方法
CN101608058B (zh) 一种全降解仿纸材料及其制备方法
CN111574815A (zh) 一种pha改性的ppc/tps可生物降解树脂及其制备方法
CN102241845A (zh) 一种利用废弃物制备的复合材料及制备方法
CN109096784B (zh) 马来酸酐与马来酸接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法和应用
CN105924784A (zh) 一种用于室内装饰材料的秸秆片材及其制备方法及应用
CN115141471A (zh) 一种生物降解材料及其制备方法
CN109651784A (zh) 可完全生物降解酸奶杯及其制备方法
JPH11130907A (ja) 生物分解樹脂製品，その材料，その製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination