CN111019218A - 一种易降解易焚化型复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将碳酸钙加入高速搅拌机内，当进入高速搅拌时，向搅拌机内加入偶联剂，到温度升到80～120℃时，改为低速搅拌至40～60℃，密闭静止10分钟，制成改性粉体，得到改性碳酸钙；S2：将改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌并加入硬脂酸铁，高速搅拌2分钟后低速搅拌3分钟，此时缓慢加入硬脂酸锰，继续高速搅拌3分钟；S3：继续加入石蜡，高速搅拌至60℃，静止5分钟后加入聚乙烯，低速搅拌2分钟制成所述一种易降解易焚化型复合材料的粉体；S4：将步骤S3得到的所述粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。

Description

一种易降解易焚化型复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及塑料新材料行业领域，特别涉及一种易降解易焚化型复合材料的制备方法。
背景技术
在国家大力发展环保的前提下，大部分降解材料降解不彻底，同时生产成本。降解新材料行业中，企业为生产降解制品，需要添加一定比例的降解材料，同时降解剂添加量少，造成分散不均匀，同时制品企业在添加降解剂的同时为降低生产成本，再添加填充母料造成工艺复杂和产品质量的不稳定性。其制品市场推广难度大，降解周期长且降解不彻底。在国家大力推广垃圾发电的的大背景下，传统塑料制品在焚烧的情况下容易大面积粘焚化炉，焚化时间长，焚化不彻底，降低了焚化炉的使用时间。同时产生大量的烟气，增加能耗。市面上的材料，功能单一，为实现其多种功能需反复添加不同原料，但原料由于其分子结构、熔融温度、密度、强度、韧性等不同，采用简单的、传同的混合方式制成的制品，往往只能集中体现其一种功能，且各种材料不能有效相容，造成质量不稳定。
因此，如何在降解、环保、降低生产成本的同时，提高其材料的相容性及稳定性、下游企业工艺简单性等问题的同时如何让其制品在使用过程中就开始慢慢降解，使用完成后又有利于焚烧，焚烧不粘连焚化炉，降低焚化时间，使其充分燃烧，减少烟气，降低能耗的同时又能提高制品的强度和韧性等问题上成为我国新料材料行业一个新的课题。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，该材料能有效解决塑料制品单一使用降解材料成本高，同时降解剂添加量少，造成分散不均匀，制品企业需要添加降解剂的同时为降低生产成本，再添加填充母料造成的工艺复杂和产品质量的不稳定性，其制品市场推广难度大，降解周期长；同时，也解决了传统塑料制品在焚烧的情况下容易大面积粘连焚化炉，焚化时间长，降低了焚化炉的使用时间，同时产生大量的烟气的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入高速搅拌机内，当进入高速搅拌时，向搅拌机内加入偶联剂，到温度升到80～120℃时，改为低速搅拌至40～60℃，密闭静止10分钟，制成改性粉体，得到改性碳酸钙；其中，碳酸钙的重量百分比为97～99％，偶联剂的重量百分比为1～3％；
S2：将改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌并加入硬脂酸铁，高速搅拌2分钟后低速搅拌3分钟，此时缓慢加入硬脂酸锰，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为10～50％，硬脂酸铁的重量百分比为1～3％，硬脂酸锰的重量百分比为1～3％；
S3：继续加入石蜡，高速搅拌至60℃，静止5分钟后加入聚乙烯，低速搅拌2分钟制成所述一种易降解易焚化型复合材料的粉体；其中，石蜡的重量百分比为1～3％，聚乙烯的重量百分比为39～86％；
S4：将步骤S3得到的所述粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
本发明中，步骤S1中所述80～120℃优选100℃，40～60℃优选50℃；其中，碳酸钙还可替换为硫酸钠或硫酸钡，碳酸钙制备出的材料为不透明材料，成本最低；硫酸钠制备出的材料为半透明材料，成本居中；硫酸钡制备出的材料为全透明材料，成本最高；同时，步骤S3中的聚乙烯可替换为聚氯乙烯或聚丙烯，根据需求选择不同的原料可制备出不同性状的制品。
进一步地，所述步骤S1中碳酸钙的重量百分比为98％，偶联剂的重量百分比为2％。
进一步地，所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为10％，硬脂酸铁的重量百分比为1％，硬脂酸锰的重量百分比为1％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为86％。
进一步地，所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为25％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为68.5％。
进一步地，所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为35％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为58.5％。
进一步地，所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为40％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2.5％，石蜡的的重量百分比为3％，聚乙烯的重量百分比为52％。
进一步地，所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为50％，硬脂酸铁的重量百分比为3％，硬脂酸锰的重量百分比为3％，石蜡的的重量百分比为3％，聚乙烯的重量百分比为41％。
本发明中，使用不同重量百分比的改性碳酸钙，最终的降解速率有所不同；其中改性碳酸钙、硬脂酸铁和硬脂酸锰的重量百分比越高，降解效果越好。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，该材料能有效解决塑料制品单一使用降解材料成本高，同时降解剂添加量少，造成分散不均匀，制品企业需要添加降解剂的同时为降低生产成本，再添加填充母料造成的工艺复杂和产品质量的不稳定性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是一种易降解易焚化型复合材料的制备方法的流程示意图；
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1对本发明作详细说明。
实施例1
将步骤S4所得到的成品和聚乙烯或者聚氯乙烯或者聚丙烯混合高速搅拌至60℃，可完成以下制品的制备：
(1)通过三层共挤吹膜机吹膜、印刷、制袋、包装制成薄膜制品；
(2)通过注塑机可制成注塑制品；
(3)通过流延机制成流延制品。
实施例2
如图1所示，一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入高速搅拌机内，当进入高速搅拌时，向搅拌机内加入偶联剂，到温度升到80～120℃时，改为低速搅拌至40～60℃，密闭静止10分钟，制成改性粉体，得到改性碳酸钙；其中，碳酸钙的重量百分比为98％，偶联剂的重量百分比为2％；
S2：将改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌并加入硬脂酸铁，高速搅拌2分钟后低速搅拌3分钟，此时缓慢加入硬脂酸锰，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为10％，硬脂酸铁的重量百分比为1％，硬脂酸锰的重量百分比为1％；
S3：继续加入石蜡，高速搅拌至60℃，静止5分钟后加入聚乙烯，低速搅拌2分钟制成所述一种易降解易焚化型复合材料的粉体；其中，石蜡的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为86％；
S4：将步骤S3得到的所述粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
本发明中，步骤S1中所述80～120℃优选100℃，40～60℃优选50℃；其中，碳酸钙还可替换为硫酸钠或硫酸钡，碳酸钙制备出的材料为不透明材料，成本最低；硫酸钠制备出的材料为半透明材料，成本居中；硫酸钡制备出的材料为全透明材料，成本最高；同时，步骤S3中的聚乙烯可替换为聚氯乙烯或聚丙烯，根据需求选择不同的原料可制备出不同性状的制品。
以如上配比制备的成品，进行了降解实验，实验过程为：利用制成的成品作为母料，重量百分比为10～50％，用聚乙烯或者聚氯乙烯或聚丙烯作为辅料，重量百分比为50～90％，通过实施例1所述，制成不同重量百分比母料的垃圾袋后(原始厚度0.01mm)，观察其降解过程，观察指标有逐渐变薄、出现不规则裂口、失去韧性等，并记录其覆盖天数，实验结果如表1所示：
表1：
Figure BDA0002331367960000041
由表1可见，在母料配比为：改性碳酸钙的重量百分比为10％，硬脂酸铁的重量百分比为1％，硬脂酸锰的重量百分比为1％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为86％的情况下，制品中母料重量百分比越高，其覆盖期越短，越快进入降解期，最快可达40天左右，最慢在120天左右，相较于常用的垃圾袋200年难以腐烂的现状，其最长覆盖期仅在4个月左右，具有易降解的特点，同时，其材料组分保证了易焚化，少烟气的特点。
实施例3
如图1所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入高速搅拌机内，当进入高速搅拌时，向搅拌机内加入偶联剂，到温度升到80～120℃时，改为低速搅拌至40～60℃，密闭静止10分钟，制成改性粉体，得到改性碳酸钙；其中，碳酸钙的重量百分比为98％，偶联剂的重量百分比为2％；
S2：将改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌并加入硬脂酸铁，高速搅拌2分钟后低速搅拌3分钟，此时缓慢加入硬脂酸锰，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为25％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2％；
S3：继续加入石蜡，高速搅拌至60℃，静止5分钟后加入聚乙烯，低速搅拌2分钟制成所述一种易降解易焚化型复合材料的粉体；其中，石蜡的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为68.5％；
S4：将步骤S3得到的所述粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
本发明中，步骤S1中所述80～120℃优选100℃，40～60℃优选50℃；其中，碳酸钙还可替换为硫酸钠或硫酸钡，碳酸钙制备出的材料为不透明材料，成本最低；硫酸钠制备出的材料为半透明材料，成本居中；硫酸钡制备出的材料为全透明材料，成本最高；同时，步骤S3中的聚乙烯可替换为聚氯乙烯或聚丙烯，根据需求选择不同的原料可制备出不同性状的制品。
以如上配比制备的成品，进行了降解实验，实验过程为：利用制成的成品作为母料，重量百分比为10～50％，用聚乙烯或者聚氯乙烯或聚丙烯作为辅料，重量百分比为50～90％，通过实施例1所述，制成不同重量百分比母料的垃圾袋后(原始厚度0.01mm)，观察其降解过程，观察指标有逐渐变薄、出现不规则裂口、失去韧性等，并记录其覆盖天数，实验结果如表2所示：
表2：
Figure BDA0002331367960000051
由表2可见，在母料配比为：改性碳酸钙的重量百分比为25％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为68.5％的情况下，制品中母料重量百分比越高，其覆盖期越短，越快进入降解期，最快可达33天左右，最慢在113天左右，相较于常用的垃圾袋200年难以腐烂的现状，其最长覆盖期仅在4个月左右，具有易降解的特点，同时，其材料组分保证了易焚化，少烟气的特点。
实施例4
如图1所示，本实施例与以上实施例的不同之处在于，一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入高速搅拌机内，当进入高速搅拌时，向搅拌机内加入偶联剂，到温度升到80～120℃时，改为低速搅拌至40～60℃，密闭静止10分钟，制成改性粉体，得到改性碳酸钙；其中，碳酸钙的重量百分比为98％，偶联剂的重量百分比为2％；
S2：将改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌并加入硬脂酸铁，高速搅拌2分钟后低速搅拌3分钟，此时缓慢加入硬脂酸锰，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为35％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2％；
S3：继续加入石蜡，高速搅拌至60℃，静止5分钟后加入聚乙烯，低速搅拌2分钟制成所述一种易降解易焚化型复合材料的粉体；其中，石蜡的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为58.5％；
S4：将步骤S3得到的所述粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
本发明中，步骤S1中所述80～120℃优选100℃，40～60℃优选50℃；其中，碳酸钙还可替换为硫酸钠或硫酸钡，碳酸钙制备出的材料为不透明材料，成本最低；硫酸钠制备出的材料为半透明材料，成本居中；硫酸钡制备出的材料为全透明材料，成本最高；同时，步骤S3中的聚乙烯可替换为聚氯乙烯或聚丙烯，根据需求选择不同的原料可制备出不同性状的制品。
以如上配比制备的成品，进行了降解实验，实验过程为：利用制成的成品作为母料，重量百分比为10～50％，用聚乙烯或者聚氯乙烯或聚丙烯作为辅料，重量百分比为50～90％，通过实施例1所述，制成不同重量百分比母料的垃圾袋后(原始厚度0.01mm)，观察其降解过程，观察指标有逐渐变薄、出现不规则裂口、失去韧性等，并记录其覆盖天数，实验结果如表3所示：
表3：
Figure BDA0002331367960000061
由表3可见，在母料配比为：改性碳酸钙的重量百分比为35％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为58.5％的情况下，制品中母料重量百分比越高，其覆盖期越短，越快进入降解期，最快可达28天左右，最慢在108天左右，相较于常用的垃圾袋200年难以腐烂的现状，其最长覆盖期仅在3个半月左右，具有易降解的特点，同时，其材料组分保证了易焚化，少烟气的特点。
实施例5
如图1所示，本实施例与以上实施例的不同之处在于，一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入高速搅拌机内，当进入高速搅拌时，向搅拌机内加入偶联剂，到温度升到80～120℃时，改为低速搅拌至40～60℃，密闭静止10分钟，制成改性粉体，得到改性碳酸钙；其中，碳酸钙的重量百分比为98％，偶联剂的重量百分比为2％；
S2：将改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌并加入硬脂酸铁，高速搅拌2分钟后低速搅拌3分钟，此时缓慢加入硬脂酸锰，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为40％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2.5％；
S3：继续加入石蜡，高速搅拌至60℃，静止5分钟后加入聚乙烯，低速搅拌2分钟制成所述一种易降解易焚化型复合材料的粉体；其中，石蜡的重量百分比为3％，聚乙烯的重量百分比为52％；
S4：将步骤S3得到的所述粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
本发明中，步骤S1中所述80～120℃优选100℃，40～60℃优选50℃；其中，碳酸钙还可替换为硫酸钠或硫酸钡，碳酸钙制备出的材料为不透明材料，成本最低；硫酸钠制备出的材料为半透明材料，成本居中；硫酸钡制备出的材料为全透明材料，成本最高；同时，步骤S3中的聚乙烯可替换为聚氯乙烯或聚丙烯，根据需求选择不同的原料可制备出不同性状的制品。
以如上配比制备的成品，进行了降解实验，实验过程为：利用制成的成品作为母料，重量百分比为10～50％，用聚乙烯或者聚氯乙烯或聚丙烯作为辅料，重量百分比为50～90％，通过实施例1所述，制成不同重量百分比母料的垃圾袋后(原始厚度0.01mm)，观察其降解过程，观察指标有逐渐变薄、出现不规则裂口、失去韧性等，并记录其覆盖天数，实验结果如表4所示：
表4：
Figure BDA0002331367960000071
Figure BDA0002331367960000081
由表4可见，在母料配比为：改性碳酸钙的重量百分比为40％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2.5％，石蜡的的重量百分比为3％，聚乙烯的重量百分比为52％的情况下，制品中母料重量百分比越高，其覆盖期越短，越快进入降解期，最快可达25天左右，最慢在105天左右，相较于常用的垃圾袋200年难以腐烂的现状，其最长覆盖期仅在3个半月左右，具有易降解的特点，同时，其材料组分保证了易焚化，少烟气的特点。
实施例6
如图1所示，本实施例与以上实施例的不同之处在于，一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入高速搅拌机内，当进入高速搅拌时，向搅拌机内加入偶联剂，到温度升到80～120℃时，改为低速搅拌至40～60℃，密闭静止10分钟，制成改性粉体，得到改性碳酸钙；其中，碳酸钙的重量百分比为98％，偶联剂的重量百分比为2％；
S2：将改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌并加入硬脂酸铁，高速搅拌2分钟后低速搅拌3分钟，此时缓慢加入硬脂酸锰，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为50％，硬脂酸铁的重量百分比为3％，硬脂酸锰的重量百分比为3％；
S3：继续加入石蜡，高速搅拌至60℃，静止5分钟后加入聚乙烯，低速搅拌2分钟制成所述一种易降解易焚化型复合材料的粉体；其中，石蜡的重量百分比为3％，聚乙烯的重量百分比为41％；
S4：将步骤S3得到的所述粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
本发明中，步骤S1中所述80～120℃优选100℃，40～60℃优选50℃；其中，碳酸钙还可替换为硫酸钠或硫酸钡，碳酸钙制备出的材料为不透明材料，成本最低；硫酸钠制备出的材料为半透明材料，成本居中；硫酸钡制备出的材料为全透明材料，成本最高；同时，步骤S3中的聚乙烯可替换为聚氯乙烯或聚丙烯，根据需求选择不同的原料可制备出不同性状的制品。
以如上配比制备的成品，进行了降解实验，实验过程为：利用制成的成品作为母料，重量百分比为10～50％，用聚乙烯或者聚氯乙烯或聚丙烯作为辅料，重量百分比为50～90％，通过实施例1所述，制成不同重量百分比母料的垃圾袋后(原始厚度0.01mm)，观察其降解过程，观察指标有逐渐变薄、出现不规则裂口、失去韧性等，并记录其覆盖天数，实验结果如表5所示：
表5：
Figure BDA0002331367960000091
由表5可见，在母料配比为：改性碳酸钙的重量百分比为50％，硬脂酸铁的重量百分比为3％，硬脂酸锰的重量百分比为3％，石蜡的的重量百分比为3％，聚乙烯的重量百分比为41％的情况下，制品中母料重量百分比越高，其覆盖期越短，越快进入降解期，最快可达20天左右，最慢在100天左右，相较于常用的垃圾袋200年难以腐烂的现状，其最长覆盖期仅在3个月左右，具有易降解的特点，同时，其材料组分保证了易焚化，少烟气的特点。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入高速搅拌机内，当进入高速搅拌时，向搅拌机内加入偶联剂，到温度升到80～120℃时，改为低速搅拌至40～60℃，密闭静止10分钟，制成改性粉体，得到改性碳酸钙；其中，碳酸钙的重量百分比为97～99％，偶联剂的重量百分比为1～3％；
S2：将改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌并加入硬脂酸铁，高速搅拌2分钟后低速搅拌3分钟，此时缓慢加入硬脂酸锰，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为10～50％，硬脂酸铁的重量百分比为1～3％，硬脂酸锰的重量百分比为1～3％；
S3：继续加入石蜡，高速搅拌至60℃，静止5分钟后加入聚乙烯，低速搅拌2分钟制成所述一种易降解易焚化型复合材料的粉体；其中，石蜡的重量百分比为1～3％，聚乙烯的重量百分比为39～86％；
S4：将步骤S3得到的所述粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中碳酸钙的重量百分比为98％，偶联剂的重量百分比为2％。
3.根据权利要求1所述的一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为10％，硬脂酸铁的重量百分比为1％，硬脂酸锰的重量百分比为1％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为86％。
4.根据权利要求1所述的一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为25％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为68.5％。
5.根据权利要求1所述的一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为35％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2％，石蜡的的重量百分比为2％，聚乙烯的重量百分比为58.5％。
6.根据权利要求1所述的一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为40％，硬脂酸铁的重量百分比为2.5％，硬脂酸锰的重量百分比为2.5％，石蜡的的重量百分比为3％，聚乙烯的重量百分比为52％。
7.根据权利要求1所述的一种易降解易焚化型复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，改性碳酸钙的重量百分比为50％，硬脂酸铁的重量百分比为3％，硬脂酸锰的重量百分比为3％，石蜡的的重量百分比为3％，聚乙烯的重量百分比为41％。
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