CN110408182A - 降解塑料组合物、制备方法及其在一次性手套中的应用 - Google Patents

降解塑料组合物、制备方法及其在一次性手套中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种降解塑料组合物、制备方法及其在一次性手套中的应用，所述降解塑料组合物，以重量份数计，由以下成分制成：聚乳酸30‑50份，聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)60‑80份，淀粉10‑20份，丁香油树脂2‑5份，乙酰柠檬酸三丁酯3‑6份，TPE弹性体1‑5份，抗紫外助剂0.5‑2份，复配扩链剂2‑5份，多官能环氧树脂1‑2份。该组合物做成的一次性手套制品透气性好，焊接强度高。

Description

降解塑料组合物、制备方法及其在一次性手套中的应用
技术领域
本发明属于无菌防护降解塑料技术领域，确切地说，涉及一种降解塑料组合物、制备方法及其在一次性手套中的应用。
背景技术
一次性塑料防护手套被广泛应用于食品加工、医疗防护、餐饮和工业劳保等领域。当前市场上的一次性塑料手套所用原料大多数是聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、丁腈橡胶(NBR)等，这些塑料原料都来源于石油化工产业等不可再生资源，石化资源的日益短缺给原料的长期供应带来危机，成本也越来越高，而且制作的一次性手套废弃后无法降解或者很难降解，其可残存于自然界中长达上百年，造成大量的“白色污染”，严重污染环境。为了解决塑料 “白色污染”问题，使用环境友好的完全生物降解聚合物替代传统的石油基塑料，已成为当前研究开发的热点。生物降解塑料的特点很鲜明，化学合成的生物降解塑料，如聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)等，目前已经大量生产。目前国内关于生物降解塑料手套的专利不多，大都是实用新型专利，从手套形状及结构上做文章，有一篇较为接近的发明专利申请号为201910010867.8，生物降解手套及其制备方法，该专利组成按质量份数包括：生物降解塑料100份，接枝无机填料50-80份，生物基填料10-20份以及助剂1-10份。该发明利用生物降解塑料制备一次性手套，通过该发明制备的接枝无机填料，提高了无机填料在基材中的添加量和分散度，而且提高了无机填料与基材间的界面结合力，提高手套的机械强度，降低材料成本。但该专利手套由于添加了填料影响焊接性能，没有解决透气性能以及手套货架期等。
手套透气性很重要, 透气性好，热的时候出的汗及时挥发出去,避免潮湿和温度下降时的冰冷感觉,而且不透气的手套经常出汗手套里容易有异味。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种降解塑料组合物，该组合物做成的手套制品透气性好，焊接强度高。
本发明的目的之二在于提供该降解塑料组合物的制备方法。
本发明的目的之三在于提供该降解塑料组合物在一次性手套中的应用。
本发明以PBAT/PLA为基础树脂，采用多官能环氧树脂为第三组份，通过扩链反应，把PBAT/PLA的端基连在一起，解决二者的相容性，使其可在加工过程中与 PLA 和PBAT发生扩链反应，以减小两相界面间的张力，实现PLA和PBAT的高效融合，以解决PLA 和 PBAT的界面相容性问题；通过添加处理淀粉和丁香油树脂以增加水蒸气的透过性，而且，淀粉的多羟基（-OH）与基础树脂水解产生的羧酸反应，以延长降解塑料的使用寿命，从而增加手套的货架期；通过添加弹性体以提高手套焊接强度；通过添加生物降解增塑剂以增加手套组合物的弹性，同时配合其他助剂，得到高透气性降解塑料手套组合物。
本发明所述降解塑料组合物，以重量份数计，由以下成分制成：
聚乳酸30-50 份，聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT) 60-80份，淀粉10-20份，丁香油树脂2-5份，乙酰柠檬酸三丁酯3-6份，TPE弹性体 1-5份，抗紫外助剂：0.5-2份，复配扩链剂2-5份，多官能环氧树脂1-2份。
其中所述聚乳酸为消旋光性聚乳酸，数均分子量在3-10万之间，分子量分布为1-2。分子量过高，得到的组合物硬度太高，不适合做手套，分子量过低，得到的组合物力学性能太低，制成的手套强度太低，不能使用。
所述PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，数均分子量在10-20万之间，分子量分布为1-2，即保证了手套的力学性能，又保证了加工性能，分子量过高，得到的组合物硬度太高，不适合做手套，分子量过低，得到的组合物力学性能太低，制成的手套强度太低，不能使用。
所述淀粉为植物淀粉，如玉米淀粉、马铃薯淀粉的一种或两种。
所述丁香油树脂由植物丁香制得的，具体制备方法为：将丁香放入真空干燥箱中干燥，使其水分含量小于9%，然后将丁香粉碎成20-50目，放入蒸馏器中，加入有机溶剂，优选95%的乙醇，将丁香浸透，乙醇加入量以漫过丁香为准，蒸馏温度100℃，蒸馏2-4小时，然后将提取液冷却浓缩，再将浓缩物放入旋转蒸发器中脱除有机溶剂，得到丁香油树脂，收率为20-30%。
所述TPE弹性体为美国普立万（吉力士）公司GLS系列Dynaflex TPE 8900-80。
所述的抗紫外助剂为光稳定剂UV-3853 S和光稳定剂 Tinuvin 119复配，重量比为1：2-3。
所述复配扩链剂为1，4一丁二醇(BDO)和三羟丙基羟乙基乙二胺的混合物，两者比例1，4一丁二醇(BDO)：三羟丙基羟乙基乙二胺为 2-3：2。
所述多官能环氧树脂为缩水甘油胺环氧树脂，其分子中至少含有两个以上环氧基团，优选四缩水甘油基间二甲苯二胺。
本发明降解塑料组合物的制备方法如下：
1）先将聚乳酸、PBAT在85℃烘箱中干燥4小时，取出备用；
2）将烘干后的聚乳酸、PBAT树脂按比例称取，再称量其余各组分，加入到混合机中高速搅拌，直至物料完全混合均匀，时间为5-10分钟，然后放出物料；
3）将混配好的物料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机温度为160℃-175℃，喂料转速为10-20 r/min，主机转速为 85 r/min -95r/min，最后经冷却、切粒即得组合物。
本发明还包括降解塑料组合物在一次性手套中的应用。
本发明的有益效果如下：
（1）采用多官能环氧树脂为第三组份，通过扩链反应，把PBAT/PLA的端基连在一起，解决二者的相容性，使其可在加工过程中与 PLA 和PBAT发生扩链反应，以减小两相界面间的张力，实现PLA和PBAT的高效融合，以解决PLA 和 PBAT的界面相容性问题。
（2）通过添加处理淀粉和丁香油树脂以增加水蒸气的透过性，由于淀粉和丁香油树脂中均含有羟基（-OH），与水汽中的-OH结合，增加了水汽往外的迁移，而且，淀粉与丁香油树脂表现出了协同作用，两者合用，显著增加了水汽透过性；而且，淀粉中的多羟基（-OH）与基础树脂水解产生的羧酸进行反应，消除了对塑料性能产生副作用的羧酸，以延长降解塑料的货架期。
（3）通过添加弹性体以提高手套焊接强度。
（4）通过添加生物降解增塑剂以增加手套组合物的弹性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。
实施例中聚乳酸的牌号为牌号Revode101，浙江海正生物材料有限公司，密度1.25±0.05，熔点140-155℃，玻璃化温度56-60℃。
实施例中PBAT的牌号为牌号TH801T，东莞仁聚生物全降解塑胶有限公司，熔点110-120℃，密度1.22g/cm3，羧基值13-15mmol/kg。
所用的淀粉为玉米淀粉。
所用的多官能环氧树脂为四缩水甘油基间二甲苯二胺。
所用丁香油树脂的制备方法如下：将丁香放入真空干燥箱中干燥，使其水分含量小于9%，然后将丁香粉碎成30-40目，放入蒸馏器中，加入质量百分浓度95%的乙醇，将丁香浸透，乙醇加入量为漫过丁香为止，蒸馏温度100℃，蒸馏4小时，然后将提取液冷却浓缩，再将浓缩物放入旋转蒸发器中脱除有机溶剂，得到丁香油树脂，收率为25%。
所用的TPE弹性体为美国普立万（吉力士）公司GLS系列Dynaflex TPE 8900-80。
所用的复配扩链剂为1，4一丁二醇(BDO)和三羟丙基羟乙基乙二胺的混合物，两者重量比例： 1，4一丁二醇(BDO)：三羟丙基羟乙基乙二胺为3：2，经试验证明，本发明扩链剂复配使用比单独使用同样用量的份数时拉伸性能得到提高，提高 10% 左右。
所用的抗紫外助剂为光稳定剂UV-3853 S和光稳定剂 Tinuvin 119复配，重量比为1：2，经试验证明，本发明抗紫外助剂复配使用比单独使用同样用量的份数时，随着产品放置时间的延长，其力学性能保留率明显提高，放置60天后提高约5个百分点。
表1为本发明实施例1-6的配方，表2 为本发明对比例1-5的配方，实施例和对比例的区别为：对比例1只添加淀粉23份，没有添加丁香油树脂，其它与实施例4相同；对比例2只添加丁香油树脂23份，没有添加淀粉，其它与实施例4相同；对比例3与实施例4相比，没添加弹性体，其余组份相同；对比例4与实施例4相比，没添加多官能环氧树脂，其余组份相同；对比例5与实施例4相比，没添加淀粉和丁香油树脂，其余组份相同。
表1 本发明实施例1-6配方
。
表2 本发明对比例1-5配方
。
各实施例和对比例的制备方法如下：
1）先将聚乳酸、PBAT在85℃烘箱中干燥4小时，取出备用；
2）将烘干后的聚乳酸、PBAT树脂按比例称取，再称量其余各组分，加入到混合机中高速搅拌，直至物料完全混合均匀，时间8分钟，然后放出物料；
3）将混配好的物料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机温度为165-170℃，喂料转速为15 r/min，主机转速为 85 -90r/min，最后经冷却、切粒即得组合物；
4）将组合物在180-190℃条件下吹膜，薄膜厚度为0.2mm。
本发明实施例、对比例性能如下：
表3本发明实施例1-6性能测试结果
。
表3中的薄膜透湿性采用杯式法测试，测试条件为：温度38℃，相对湿度90%RH；拉伸强度按照GB/T1040-2006测试。
表4本发明对比例1-5性能测试结果
。
表4中的薄膜透湿性采用杯式法测试，测试条件为：温度38℃，相对湿度90%RH；拉伸强度按照GB/T1040-2006测试。
从实施例和比较例的测试结果可看出，没有添加本发明组份的对比例性能明显低于本发明实施例。以上内容描述了本发明的基本原理和主要特征，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种降解塑料组合物，其特征在于以重量份数计，由以下成分制成：聚乳酸30-50份，PBAT 60-80份，淀粉10-20份，丁香油树脂2-5份，乙酰柠檬酸三丁酯3-6份，TPE弹性体1-5份，抗紫外助剂0.5-2份，复配扩链剂2-5份，多官能环氧树脂1-2份。
2.根据权利要求1所述的降解塑料组合物，其特征在于所述的聚乳酸为消旋光性聚乳酸，数均分子量在3-10万，分子量分布为1-2。
3.根据权利要求1所述的降解塑料组合物，其特征在于所述的PBAT数均分子量在10-20万，分子量分布为1-2。
4.根据权利要求1所述的降解塑料组合物，其特征在于所述的淀粉为植物淀粉。
5.根据权利要求1所述的降解塑料组合物，其特征在于所述的TPE弹性体为美国普立万公司GLS系列Dynaflex TPE 8900-80。
6.根据权利要求1所述的降解塑料组合物，其特征在于所述的抗紫外助剂为光稳定剂UV-3853 S和光稳定剂 Tinuvin 119复配，重量比为1：2-3；所述复配扩链剂为1，4一丁二醇和三羟丙基羟乙基乙二胺的混合物，重量比为2-3：2。
7.根据权利要求1所述的降解塑料组合物，其特征在于所述的多官能环氧树脂为缩水甘油胺环氧树脂。
8.根据权利要求7所述的降解塑料组合物，其特征在于所述的缩水甘油胺环氧树脂为四缩水甘油基间二甲苯二胺。
9.根据权利要求1所述降解塑料组合物的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：
1）先将聚乳酸、PBAT在85℃烘箱中干燥4小时，取出备用；
2）将烘干后的聚乳酸、PBAT树脂按比例称取，再称量其余各组分，加入到混合机中高速搅拌，直至物料混合均匀，时间为5-10分钟，然后放出物料；
3）将混配好的物料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机温度为160-175℃，喂料转速为10-20 r/min，主机转速为 85-95r/min，最后经冷却、切粒即得降解塑料组合物。
10.根据权利要求1所述降解塑料组合物在制备一次性手套中的应用。
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