CN110591309B - 一种可生物降解的发泡塑料复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可生物降解的发泡塑料复合材料及其制备方法与应用,所述可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:聚乳酸树脂90‑99%、带有大侧链的乙烯基共聚物0.5‑8%、过氧化物0.1%‑2%、成核剂0.1‑3%、加工助剂0.5‑3%。本发明公开的可生物降解的发泡塑料的制备方法如下:将上述各组分均匀混合,加入到控温在150‑210℃的双螺杆挤出机中混炼后冷却造粒即可实现,易于实施和控制。本发明还公开了采用上述可生物降解的发泡塑料制备发泡塑料片材的方法,使用物理发泡剂可挤出形成发泡倍率超过20倍的发泡塑料片材,可用于包装材料、缓冲材料、保温隔热材料等应用,安全无毒,可生物降解,并且本发明制备工艺简单,适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及发泡材料领域,具体涉及一种可生物降解的发泡塑料复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
泡沫塑料是一种性能优越的高聚物/气体复合材料,具有质轻、吸收冲击能、隔热及隔音性好等优异性能。然而传统的泡沫塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等是以不可再生石油资源为原料,并且使用后置于自然环境中几乎不能分解,焚烧处理后又产生大量有毒有害物质,造成严重的环境污染。为解决这些问题,人们迫切需求一种既能与传统泡沫塑料有类似性能并能生物降解的泡沫塑料。
聚乳酸(PLA)是一种综合性能优异的生物可降解高分子材料,是石油基聚合物的最有竞争力的替代品。出于对聚乳酸成本较高的考虑,聚乳酸发泡材料更显示出其优越性,特别应用在包装材料、缓冲材料、保温隔热材料等方面,既能降低材料用量和成本,又能提高材料的使用性能,作为环境友好的高分子材料具有广阔的应用空间。
尽管如此,由于商业化的聚乳酸熔体强度较低、结晶速率慢等缺点,在发泡过程中极易发生发泡剂逸散、泡孔塌陷等问题,因此难以工业化制备高发泡倍率聚乳酸泡沫材料。
US20110039962(申请日期2009年4月24日)公开了一种采用高分子量和高特性粘度聚乳酸挤出制备PLA泡沫的方法。该方法要求PLA树脂的重均分子量至少为50万,特性粘度至少1.4分升/克。尽管使用该专利技术能够得到低密度高闭孔率聚乳酸发泡制品,但由于要求使用超高分子量聚乳酸树脂,原料比较特殊,成本较高,不易工业化推广应用。
EP1528079(申请日期2003年3月11日)公开了一种聚乳酸发泡制品及其生产方法,采用氮气、二氧化碳或它们的混合物作为发泡剂,采用挤出方法,通过控制熔体温度在原料树脂Tm-30℃-Tm+10℃范围内进行发泡得到聚乳酸发泡片材。该方法得到聚乳酸发泡片材的表观密度为0.35-0.40g/cm3,发泡倍率只达到3倍左右。
CN200610117069.8(申请日2006年10月12日)公开了一种吸塑用PLA泡沫塑料片材及制备方法,由挤出机直接挤出,发泡定型得到,发泡用原料包括 PLA树脂、扩链剂、成核剂、发泡剂、增韧剂、增强剂和抗氧剂,得到片材密度0.4-1.0g/cm3,该专利技术采用化学发泡剂进行发泡,并且加入扩链剂、增韧剂等添加剂,这些小分子物质残留会对聚乳酸发泡制备的安全性带来影响,限制其在食品包装方面的应用。并且其发泡倍率很低。
此外,CN200810200437.4(申请日2008年9月25日)和CN200310115826.4 (申请日期2003年11月27日)公开了采用模压发泡制备聚乳酸泡沫塑料的方法,这些方法为间歇式工艺,生产效率低、发泡倍率也较低。
CN03160150.2(申请日2003年9月24日)公开了一种聚乳酸的发泡方法及其发泡体,将适当比较的聚乳酸、脂肪族-芳香族聚酯的共聚物、成核剂、内润滑剂与外润滑剂混合在一起,再将此混合物加入至传统的挤出机中,采用挤出方法得到发泡制备。该方法的主要特征在于添加1%-40%的脂肪族-芳香族聚酯的共聚物用以改善聚乳酸的延伸性和强度。该专利公开的脂肪族-芳香族聚酯的共聚物目前还没有工业化生产,因此该技术不易实现,且该专利文件没有公开泡沫制品的性能。
CN200510127366.6(申请日期2005年12月20日)公开了一种多元组合可降解发泡塑料及其制备方法,用无机粉体、淀粉等对聚乳酸进行改性制备改性聚乳酸,添加1-20份的二氧化碳树脂和/或脂肪族聚己内酯、发泡剂及发泡助剂、交联剂等,然后将其挤出发泡。该发明原料成分复杂,采用化学发泡剂进行发泡,制品密度高,且含有毒有害物质不适合用于食品包装材料,也没有公开泡沫材料的性能。
US20080262118公开了一种二氧化碳挤出发泡制备PLA泡沫的方法,采用至少含有4%的另一对映体的D聚乳酸为原料,3%-15%重量份的二氧化碳为发泡剂,通过挤出方法得到聚乳酸发泡片材,该方法虽然能够得到聚乳酸泡沫,但因为D 聚乳酸还没有工业化生产,这种技术只能停留在实验室阶段。
US20110263732公开了一种PLA发泡树脂混合物,包括PLA树脂,其中D—构型含量约3mol%或更低,成核剂、扩链剂和碳氢发泡剂。该发泡混合物制备的PLA泡沫具有改进的耐热性和较低密度。由于该发明使用D含量较低的PLA树脂,其结晶度较高,且结晶速率大,造成发泡过程温控精度高,对发泡设备具有较高要求,难以实现工业化生产。
CN102675842A(申请号为201210163071.4,申请日2012年05月23日)公开了一种聚乳酸发泡材料及其制备方法,添加了5-20%的可生物降解聚酯,使用二氧化碳作为发泡剂挤出发泡得到了泡孔较小的泡沫材料。
以上现有技术虽然能够改善聚乳酸的发泡性能,但因为没有大幅度地提高聚乳酸的熔体强度,在发泡过程中易发生发泡剂逸散和泡孔塌陷的问题,因而很难得到发泡倍率高于20倍的材料,不能充分发挥发泡材料质量轻、成本低、隔热好等优点。CN103554858B采用纳米粘土对聚乳酸改性形成纳米复合材料来提高材料的熔体强度并得到了发泡倍率较高的产品,但因为纳米材料比较难以均匀分散,在工业化方面难度较高。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种可生物降解的发泡塑料复合材料及其制备方法,通过在改性加工过程中加入过氧化物引发聚乳酸交联,使聚乳酸树脂的分子量显著增大而提高其熔体强;同时在配方中加入已知熔体强度很高的聚合物,即带有大侧链的乙烯基共聚物,以极大提高整个配方体系的熔体强度;上述两种方法产生较强的协同效应,使得配方体系的熔体强度极大幅度提高,进而大大提高了所述组分在挤出发泡过程中的保泡能力,大大拓宽了所述组分的发泡加工窗口,通过连续挤出物理发泡而产生均匀、细密的可生物降解的发泡片材,且发泡片材发泡倍率达到20倍以上。迄今为止,国内外文献和专利尚未见采用过氧化物交联及加入乙烯基共聚物协同反应制备可生物降解的聚乳酸发泡材料的报导。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现:一种可生物降解的发泡塑料复合材料,所述可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分: 聚乳酸树脂90-99%、带有大侧链的乙烯基共聚物0.5-8%、过氧化物0.1%-2%、成核剂0.1-3%、加工助剂0.5-3%。
进一步地,所述可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:聚乳酸树脂92-98%、带有大侧链的乙烯基共聚物0.6-6%、过氧化物 0.1%-1.8%、成核剂0.1-2%、加工助剂0.5-2.5%。
进一步地,所述带有大侧链的乙烯基共聚物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯- 丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或两种以上的混合物。
进一步地,每种所述带有大侧链的乙烯基共聚物的质量百分数为0.01-1%。
进一步地,所述过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧苯甲酸盐、二枯基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、(2, 5-二甲基-2,5二叔丁基)过氧基己烷、(2,5-二甲基-2,5二叔丁基)过氧基己炔、2,4-二氯过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧基二异丙苯或1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷中的一种。
进一步地,所述成核剂为氧化锌、氧化钙、二氧化硅、氧化铝、有机蒙托土、滑石粉或碳酸钙中的一种或两种以上的混合物。
进一步地,所述加工助剂包括爽滑剂和保泡剂;所述爽滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种;所述保泡剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、单十八(烷)酸丙三醇酯、失水山梨脂肪酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、月桂酸单甘油酯中的一种或两种以上的混合物。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现:一种可生物降解的发泡塑料复合材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:将聚乳酸树脂在干燥温度80℃-110℃中进行干燥处理20-60分钟;
步骤二:将步骤一中干燥处理后的聚乳酸树脂放入物料混合设备中,加入剩余组分并混合均匀,得到混合好的物料;
步骤三:将步骤二中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中在150-210℃的温度下熔融共混后挤出拉条、风冷、切粒,即得到可生物降解的发泡塑料复合材料。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现:一种可生物降解的发泡塑料复合材料在制备发泡塑料中的应用,所述发泡塑料采用如权利要求1-8任一项所述可生物降解的发泡塑料复合材料制备而成,具体制备方法如下:
步骤一:将可生物降解的发泡塑料复合材料加入双阶单螺杆发泡挤出机中在150-210℃温度下使其熔融;
步骤二:往步骤一的双阶单螺杆发泡挤出机的注入口添加物理发泡剂,使复合材料熔体和所述物理发泡剂在双阶单螺杆发泡挤出机中混合均匀;
步骤三:控制步骤二中的双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为125-140℃,压力为5-15MPa,将复合材料熔体挤出并经冷却定型后得到发泡塑料片材。
进一步地,所述物理发泡剂的加入量为所述发泡塑料复合材料重量的2-6%。
进一步地,所述物理发泡剂为丁烷、二氧化碳中的一种。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
1、在改性加工过程中加入过氧化物引发聚乳酸交联,使聚乳酸树脂的分子量显著增大而提高其熔体强;同时在配方中加入已知熔体强度很高的聚合物,即带有大侧链的乙烯基共聚物,以极大提高整个配方体系的熔体强度;上述两种方法产生较强的协同效应,使得配方体系的熔体强度极大幅度提高,进而大大提高了所述组分在挤出发泡过程中的保泡能力,大大拓宽了所述组分的发泡加工窗口,通过连续挤出物理发泡而产生均匀、细密的可生物降解的发泡塑料片材,且发泡塑料片材发泡倍率达到20倍以上;
2、本技术方案的可生物降解的发泡塑料复合材料可生物降解,满足美国生物降解制品研究所(BPI)的堆肥认证标准;
3、本发明制备工艺简单,流程易操作易控制,适合大规模生产;
4、该发泡塑料复合材料可用于包装材料、缓冲材料、保温隔热材料等应用,安全无毒,可生物降解,具备广阔的应用前景。
具体实施方式
以下以具体实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。若未特别指明,实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法,所用试剂均为通过商业途径可以购买到的常用试剂。
一种可生物降解的发泡塑料复合材料,所述可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:聚乳酸树脂90-99%、带有大侧链的乙烯基共聚物0.5-8%、过氧化物0.1%-2%、成核剂0.1-3%、加工助剂0.5-3%。
本发明的配方中,所选用的聚乳酸树脂为常规使用的聚乳酸,重均分子量为50000-300000。但市售的聚乳酸树脂存在熔体强度低的缺点,在发泡过程中发泡剂气体很容易逸散出去而导致破泡、发泡倍率低的问题,因此我们同时采用通过添加过氧化物来交联聚乳酸分子和添加熔体强度高的带有大侧链的乙烯基共聚物的两种方法来达到显著提高所述复合材料熔体强度的目的,同时添加成核剂、加工助剂(包括润滑剂和保泡剂)来帮助复合材料在发泡过程中产生泡孔均匀细腻、发泡倍数高的发泡塑料复合材料。
所述的可生物降解的发泡塑料复合材料,在改性加工过程中加入过氧化物引发聚乳酸交联,使聚乳酸树脂的分子量显著增大而提高其熔体强;同时在配方中加入已知熔体强度很高的聚合物,即带有大侧链的乙烯基共聚物,以极大提高整个配方体系的熔体强度。因过氧化物同时也会引发乙烯基共聚物参与反应而使部分乙烯基共聚物接枝到聚乳酸分子链上,产生较强的协同效应,使得配方体系的熔体强度极大幅度提高,进而大大提高了所述组分在挤出发泡过程中的保泡能力,这就大大拓宽了所述组分的发泡加工窗口,通过连续挤出物理发泡而产生均匀、细密的可生物降解的发泡片材,且发泡片材发泡倍率达到20倍以上。
作为进一步优选方案,所述可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:聚乳酸树脂92-98%、带有大侧链的乙烯基共聚物0.6-6%、过氧化物0.1%-1.8%、成核剂0.1-2%、加工助剂0.5-2.5%。
作为进一步优选方案,所述带有大侧链的乙烯基共聚物是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)和乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)中的一种或两种以上的混合物。
作为进一步优选方案,每种所述带有大侧链的乙烯基共聚物的质量百分数为0.01-1%。
作为进一步优选方案,所述过氧化物为过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)、叔丁基过氧苯甲酸盐、二枯基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、(2,5-二甲基-2,5二叔丁基)过氧基己烷(双二五)、(2, 5-二甲基-2,5二叔丁基)过氧基己炔、2,4-二氯过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧基二异丙苯或1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷中的一种。
作为进一步优选方案,所述成核剂为氧化锌、氧化钙、二氧化硅、氧化铝、有机蒙托土、滑石粉或碳酸钙中的一种或两种以上的混合物。
作为进一步优选方案,所述加工助剂包括爽滑剂和保泡剂;所述爽滑剂为硬脂酸(SA)、硬脂酸丁酯、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺(EBS)中的一种;所述保泡剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、单十八(烷)酸丙三醇酯(GMS)、失水山梨脂肪酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、月桂酸单甘油酯(GML)中的一种或两种以上的混合物。
本发明还提供一种可生物降解的发泡塑料复合材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:将聚乳酸树脂在干燥温度80℃-110℃中进行干燥处理20-60分钟;
步骤二:将步骤一中干燥处理后的聚乳酸树脂放入物料混合设备中,加入剩余组分并混合均匀,得到混合好的物料;
步骤三:将步骤二中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中在150-210℃的温度下熔融共混后挤出拉条、风冷、切粒,即得到可生物降解的发泡塑料复合材料。
在本实施方式中,所述物料混合设备为塑料混色机。
本发明还提供一种可生物降解的发泡塑料复合材料在制备发泡塑料中的应用,所述发泡塑料采用如权利要求1-8任一项所述可生物降解的发泡塑料复合材料制备而成,具体制备方法如下:
步骤一:将可生物降解的发泡塑料复合材料加入双阶单螺杆发泡挤出机中在150-210℃温度下使其熔融;
步骤二:往步骤一的双阶单螺杆发泡挤出机的注入口添加物理发泡剂,使复合材料熔体和所述物理发泡剂在双阶单螺杆发泡挤出机中混合均匀;
步骤三:控制步骤二中的双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为125-140℃,压力为5-15MPa,将复合材料熔体挤出并经冷却定型后得到发泡塑料片材。
作为进一步优选方案,所述物理发泡剂的加入量为所述发泡塑料复合材料重量的2-6%。
作为进一步优选方案,所述物理发泡剂为丁烷、二氧化碳中的一种。
实施例1-7:
分别按下表1中的配比称取原料,按照实施例1-7中的步骤进行制备产品,具体详见表1:
表1:实施例1-7及对比例1-2原料配比表
实施例1
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Ingeo 4032D(90%)、EVA 260(7.5%)、DCP(0.5%)、2000目滑石粉(0.6%)、EBS(0.9%) +GML(0.5%)。
制备工艺如下:
制备发泡塑料复合材料过程:将Ingeo 4032D在干燥温度80℃中进行干燥处理40分钟;接着将干燥后的Ingeo 4032D放入物料混合设备中,加入配方量的EVA 260、DCP、2000目滑石粉、EBS+GML(加入次序不限),并在600转/分钟的转速下混合3分钟,混合均匀,得到混合好的物料;将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中在160-180℃的温度下熔融共混后挤出拉条、风冷、切粒,即得到可生物降解的发泡塑料复合材料;
制备发泡塑料过程:将上述工艺制得的发泡塑料复合材料加入双阶单螺杆发泡挤出机中在170-200℃温度下使其熔融;接着往该双阶单螺杆发泡挤出机的注入口添加丁烷,使复合材料熔体和丁烷在双阶单螺杆发泡挤出机中混合均匀;然后控制双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为135℃,压力为8MPa,将复合材料熔体挤出并经冷却定型后得到发泡塑料。
实施例2
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Luminy LX 530(93.1%)、EMMA WK307(3.5%)、双二五(0.4%)、1000目碳酸钙(1%)、SA (1%)+GMS(1%)。
制备工艺参照实施例1,差异在于制备发泡塑料过程所加入的物理发泡剂为二氧化碳;双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为130℃。
实施例3
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Ingeo 4032D(92.9%)、EVA 260(0.9%)+EBA 35BA40(0.9%)+EMMA WK307(0.9%) +EEA 4720(0.9%)、双二五(1.1%)、2000目滑石粉(0.5%)、EBS(0.9%)+GML (1%)。
制备工艺参照实施例1。
实施例4
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Luminy LX 530(92.9%)、EVA 260(0.9%)+EBA 35BA40(0.9%)+EMMA WK307(0.9%)+EEA 4720(0.9%)、双二五(0.6%)、2000目滑石粉(1%)、EBS(0.9%)+GML(1%)。
制备工艺参照实施例1。
实施例5
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Luminy L 105(92.9%)、EVA 260(0.9%)+EBA 35BA40(0.9%)+EMMA WK307(0.9%)+ EEA 4720(0.9%)、双二五(0.6%)、2000目滑石粉(1%)、EBS(0.9%)+GML(1%)。
制备工艺参照实施例1,差异在于制备发泡塑料复合材料过程中的双螺杆挤出机中熔融温度为170-190℃;制备发泡塑料过程中的双阶单螺杆发泡挤出机中的物料熔融温度为180-210℃;双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为140℃。
实施例6
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Ingeo 4032D(95.1%)、双二五(2%)、1000目碳酸钙(1%)、EBS(0.9%)+GML(1%)。
制备工艺参照实施例1,差异在于制备发泡塑料过程中的双阶单螺杆发泡挤出机中的物料熔融温度为160-180℃;双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为 130℃。
实施例7
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Ingeo 4032D(92.1%)、EMMA WK307(5%)、1000目碳酸钙(1%)、EBS(0.9%)+GML(1%)。
制备工艺参照实施例1,差异在于制备发泡塑料过程中的双阶单螺杆发泡挤出机中的物料熔融温度为160-180℃;双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为 130℃。
对比例1
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Ingeo 4032D(97.1%)、1000目碳酸钙(1%)、EBS(0.9%)+GML(1%)。
制备工艺参照实施例1,差异在于制备发泡塑料复合材料过程中的双螺杆挤出机中熔融温度为150-170℃;制备发泡塑料过程中的双阶单螺杆发泡挤出机中的物料熔融温度为150-180℃;双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为125℃。
对比例2
可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分:Luminy LX 530(97.1%)、1000目碳酸钙(1%)、BS(0.9%)+GML(1%)。
制备工艺参照实施例1,差异在于制备发泡塑料复合材料过程中的双螺杆挤出机中熔融温度为150-170℃;制备发泡塑料过程中的双阶单螺杆发泡挤出机中的物料熔融温度为150-180℃;双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为125℃。
上述实施例1-7及对比例1-2的制备工艺参数具体如表2所示:
表2:制备工艺参数表
效果评价及性能检测
测试标准及方法:
使用熔体强度测试仪测试复合材料在180℃时的熔体强度,转子转速100转 /分钟。使用熔融指数仪测试复合材料在190℃时的熔融指数。采用分析天平,按标准GB1033-86测试复合材料的密度和发泡片材的表观密度。用复合材料的密度除以发泡制品的表观密度即得到该发泡制品的发泡倍率。
本实施例采用的生物降解指标,其测试方法如下:采用欧盟的测试方法 EN13432和BPI的测试方法ASTM-6400。
上述测试项目测试结果如表3所示:
表3:试验数据汇总表
如上表所示,实施例1和实施例2表明利用本发明的原理,使用不同种类聚乳酸树脂、不同种类的带有大侧链的乙烯基共聚物和过氧化物以及使用不同的成核剂和加工助剂,都可以得到熔体强度显著提高的可降解发泡塑料复合材料并能够制造出发泡倍率超过20倍的发泡塑料片材。实施例3-5是经过优化的配方,使用不同种类的聚乳酸树脂都得到了可降解发泡塑料复合材料,并且能够满足 BPI的堆肥认证的要求。实施例6是仅通过过氧化物交联聚乳酸的方式来改性,实施例7是仅通过添加带有大侧链的乙烯基共聚物来改性,这两个实施例所得到的改性复合材料的熔体强度提高有限,发泡塑料片材倍率远低于20倍。对比例1 和2是两种未经熔体强度改性的聚乳酸树脂,用它们做出的发泡塑料片材发泡倍率更低。
本发明制备的发泡塑料复合材料是可以生物降解的。根据欧盟的测试方法EN13432和BPI的测试方法ASTM-6400,一种复合材料在堆肥条件下半年内有机成分降解率超过90%即可认定为可堆肥材料,而聚乳酸是已知的100%可堆肥材料,因此通过计算可知所述的发泡塑料复合材料是可堆肥的或可生物降解的,实验也验证了这一点。
因为BPI可堆肥认证在2019年2月开始还要求复合材料中每一种用量超过 1%的有机组分必须是可降解或可堆肥的,但已知带有大侧链的乙烯基共聚物是不可生物降解的,所以本发明的优选方案是所述的可生物降解的发泡塑料复合材料,其中带有大侧链的乙烯基共聚物是使用多种,但每种的用量小于1%。
上述实施例和对比例中所用组分的生产厂家信息见表4:
表4:各组分生产厂家表
以上所述,仅为本发明较佳实施例而已,故不能依此限定本发明实施的范围,即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (7)
1.一种可生物降解的发泡塑料复合材料,其特征在于,所述可生物降解的发泡塑料复合材料包括以下质量百分数计的组分: 聚乳酸树脂 92-98%、带有大侧链的乙烯基共聚物0.6-6%、过氧化物0.1%-1.8%、成核剂0.1-2%、加工助剂0.5-2.5%;上述组分的质量百分比之和为100%;
所述带有大侧链的乙烯基共聚物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的两种以上的混合物;每种所述带有大侧链的乙烯基共聚物的质量百分数为0.01-1%;
该可生物降解的发泡塑料复合材料在制备发泡塑料中的应用,具体制备方法如下:
步骤一:将可生物降解的发泡塑料复合材料加入双阶单螺杆发泡挤出机中在150-210℃温度下使其熔融;
步骤二:往步骤一的双阶单螺杆发泡挤出机的注入口添加物理发泡剂,使复合材料熔体和所述物理发泡剂在双阶单螺杆发泡挤出机中混合均匀;
步骤三:控制步骤二中的双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为125-140℃,压力为5-15 MPa,将复合材料熔体挤出并经冷却定型后得到发泡塑料片材。
2.如权利要求1所述的可生物降解的发泡塑料复合材料,其特征在于,所述过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧苯甲酸盐、二枯基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、(2,5-二甲基-2,5二叔丁基)过氧基己烷、(2,5-二甲基-2,5二叔丁基)过氧基己炔、2,4-二氯过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧基二异丙苯或1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷中的一种。
3.如权利要求1所述的可生物降解的发泡塑料复合材料,其特征在于,所述成核剂为氧化锌、氧化钙、二氧化硅、氧化铝、有机蒙托土、滑石粉或碳酸钙中的一种或两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的可生物降解的发泡塑料复合材料,其特征在于,所述加工助剂包括爽滑剂和保泡剂;所述爽滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种;所述保泡剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、单十八烷酸丙三醇酯、失水山梨脂肪酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、月桂酸单甘油酯中的一种或两种以上的混合物。
5.一种如权利要求1所述可生物降解的发泡塑料复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:将聚乳酸树脂在干燥温度80℃-110℃中进行干燥处理20-60分钟;
步骤二:将步骤一中干燥处理后的聚乳酸树脂放入物料混合设备中,加入剩余组分并混合均匀,得到混合好的物料;
步骤三:将步骤二中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中在150-210℃的温度下熔融共混后挤出拉条、风冷、切粒,即得到可生物降解的发泡塑料复合材料。
6.一种可生物降解的发泡塑料复合材料在制备发泡塑料中的应用,其特征在于,所述发泡塑料采用如权利要求1-4任一项所述可生物降解的发泡塑料复合材料制备而成,具体制备方法如下:
步骤一:将可生物降解的发泡塑料复合材料加入双阶单螺杆发泡挤出机中在150-210℃温度下使其熔融;
步骤二:往步骤一的双阶单螺杆发泡挤出机的注入口添加物理发泡剂,使复合材料熔体和所述物理发泡剂在双阶单螺杆发泡挤出机中混合均匀;
步骤三:控制步骤二中的双阶单螺杆发泡挤出机的机头处温度为125-140℃,压力为5-15 MPa,将复合材料熔体挤出并经冷却定型后得到发泡塑料片材。
7.如权利要求6所述可生物降解的发泡塑料复合材料在制备发泡塑料中的应用,其特征在于,所述物理发泡剂的加入量为所述发泡塑料复合材料重量的2-6%。
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