CN111040402A - 一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法 - Google Patents

一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111040402A
CN111040402A CN201911393830.4A CN201911393830A CN111040402A CN 111040402 A CN111040402 A CN 111040402A CN 201911393830 A CN201911393830 A CN 201911393830A CN 111040402 A CN111040402 A CN 111040402A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bamboo
carbonization
preparation
pla
master batch
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
CN201911393830.4A
Other languages
English (en)
Inventor
施湖保
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201911393830.4A priority Critical patent/CN111040402A/zh
Publication of CN111040402A publication Critical patent/CN111040402A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • 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
    • C08J2497/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
    • C08J2497/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可完全降解的复合PLA纤维素母粒的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：(1)选择竹制品加工后产生的边角料竹屑，将其破碎成80‑120目的颗粒；(2)将步骤(1)得到的竹屑颗粒送入炭化炉中进行第一次炭化处理，处理完毕后，取出静置8‑12h；(3)静置完毕后，再次送入炭化炉进行第二次炭化；(4)按比例将聚乳酸、处理后的竹屑颗粒、偶联剂和润滑剂混合均匀，然后进行混炼、造粒。本发明充分利用了竹屑废弃物，通过特定的加工方式将其应用在PLA复合材料中，增强了产品力学性能和可降解性能，同时大大降低了生产成本。

Description

一种可完全降解的复合PLA纤维素母粒的制备方法
技术领域
本发明属于可降解环保材料制备技术领域，具体涉及一种可完全降解的复合PLA纤维素母粒的制备方法。
背景技术
白色污染(White Pollution)是对废塑料污染环境现象的一种形象称谓。是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的包装袋、农用地膜、一次性餐具、塑料瓶等塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难于降解处理，给生态环境和景观造成的污染。生活用品及其包装占塑料污染物的比重最大。采用可降解的塑料材料代替传统的塑料材质是人们普遍达成的共识。
聚乳酸(PLA)是一种完全可降解的热塑性聚酯，具有良好的力学性能和成型加工性能，更重要的是，该材料无毒，且可以完全生物降解，是理想的环保塑料原材料。但是PLA价格较高，力学性能较差，使其无法用作包装壳使用。
在此基础上，人们尝试向PLA中加入力学增强材料(例如纤维)，制成PLA复合材料。PLA复合材料大大提高了PLA的力学性能，扩展了其应用领域。
CN 109721978A公开了一种聚乳酸生物可降解复合材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)将竹纤维进行碱处理；(2)按比例将聚乳酸、碱处理后的竹纤维、交联剂、表面活性剂、流平剂、抗氧剂烘干后混合均匀，在常温下密封放置10～14h；(3)采用开放式双辊混炼机进行混炼；(4)冷却后通过强力破碎机搅碎至颗粒状，烘干。该方法首先对竹纤维进行碱处理，使用了大量的强碱性原料，其后续的处理同样会对环境和土壤造成污染。
CN 107383815A公开了一种竹纤维聚乳酸复合材料的制备方法，其中首先对竹纤维改性处理：将1-5质量份偶联剂和1-10质量份环氧树脂加入到无水乙醇里面，拌匀得溶液，再将20～100质量份竹纤维放入所述溶液中浸泡1-2h，取出露置在空气中0.5-3h，烘干得改性竹纤维；然后将聚乳酸、改性竹纤维以及添加助剂在双辊筒开炼机中混合塑化，拉片，再用平板硫化机模压成3-5mm厚的板材。该方法是采用了乙酸酐乙酰化纤维材料代替碱法改性竹纤维，但工艺过程比较繁琐，无形中增加了生产周期和成本。
值得注意的是，上述现有技术均是采用加工好的竹纤维作为添加剂。但是，竹子深加工过程中，还会产生约30％的竹屑废料，这些废料鲜有人进行利用，仍然造成资源的浪费。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可完全降解的复合PLA纤维素母粒的制备方法，该方法充分利用了竹屑废弃物，通过特定的加工方式将其应用在PLA复合材料中，增强了产品力学性能和可降解性能，同时大大降低了生产成本。
一种可完全降解的复合PLA纤维素母粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)选择竹制品加工后产生的边角料竹屑，将其破碎成80-120目的颗粒；
(2)将步骤(1)得到的竹屑颗粒送入炭化炉中进行第一次炭化处理，处理完毕后，取出静置8-12h；
(3)静置完毕后，再次送入炭化炉进行第二次炭化；
(4)按比例将聚乳酸、处理后的竹屑颗粒、偶联剂和润滑剂混合均匀，然后进行混炼、造粒。
所述步骤(2)中第一次炭化的压力为1.6MPa，温度为80-100℃，时间为30-40min，将竹屑的含水率控制在10％以下。
所述步骤(2)中静置处理过程为：将竹屑堆放在库房中，环境温度控制在30-40℃，并保持空气流通。
所述步骤(3)中第二次炭化采用分段炭化的步骤，具体为：初段炭化阶段：压力保持为2MPa，时间为26-30min；中段炭化阶段：压力保持为2.6MPa，时间为30-34min；末段炭化阶段：压力保持为2.8MPa，时间为34-39min；将竹屑的含水率控制在1％以下。
所述步骤(4)中，以重量比PLA与竹屑颗粒的重量比为(60-70)：(30-40)，偶联剂和润滑剂占PLA与竹屑颗粒总重的2-5％。
所述步骤(4)中，复合PLA纤维素母粒的粒径为2-3mm。
本发明还提供了采用上述方法制备得到母粒用于制备塑料包装壳的用途。
本发明的有益效果：本发明的方法制备的复合PLA纤维素母粒，抗拉强度达到65MPa以上，断裂伸长率为4.2％以上，且生物降解能力强，5-6个月即可实现完全降解。同时，工艺简单，生产成本能大幅下降30％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种可完全降解的复合PLA纤维素母粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)选择竹制品加工后产生的边角料竹屑，将其破碎成80-120目的颗粒；
(2)将步骤(1)得到的竹屑颗粒送入炭化炉中进行第一次炭化处理，第一次炭化的压力为1.6MPa，温度为90℃，时间为35min。第一次炭化的目的是去除竹屑中的水分，将竹屑的含水率控制在10％以下。处理完毕后，将竹屑堆放在库房中，环境温度控制在30-40℃，并保持空气流通，静置10h。
(3)静置完毕后，再次送入炭化炉进行第二次炭化，第二次炭化采用分段炭化的步骤，具体为：初段炭化阶段：压力保持为2MPa，时间为27min；中段炭化阶段：压力保持为2.6MPa，时间为31min；末段炭化阶段：压力保持为2.8MPa，时间为35min，将竹屑的含水率控制在1％以下。
(4)按比例将聚乳酸、处理后的竹屑颗粒、偶联剂和润滑剂混合均匀。其中，聚乳酸分子量为110000-150000，熔融指数为7-9g/min(170℃，2.15kg)，密度1.25-1.3g/cm3；偶联剂为硅烷偶联剂，润滑剂为石蜡。PLA与竹屑颗粒的重量比为65：35，偶联剂占2.5％，润滑剂占1.5％。在双螺杆挤出机中于180℃下进行熔融共混，获得复合PLA纤维素母粒。
上述复合PLA纤维素母粒用于制备牙刷包装的泡壳塑料。经测试，土壤埋藏6个月后，完全降解。
实施例2
一种可完全降解的复合PLA纤维素母粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)选择竹制品加工后产生的边角料竹屑，将其破碎成80-120目的颗粒；
(2)将步骤(1)得到的竹屑颗粒送入炭化炉中进行第一次炭化处理，第一次炭化的压力为1.6MPa，温度为90℃，时间为36min。第一次炭化的目的是去除竹屑中的水分，将竹屑的含水率控制在10％以下。处理完毕后，将竹屑堆放在库房中，环境温度控制在30-40℃，并保持空气流通，静置10h。
(3)静置完毕后，再次送入炭化炉进行第二次炭化，第二次炭化采用分段炭化的步骤，具体为：初段炭化阶段：压力保持为2MPa，时间为28min；中段炭化阶段：压力保持为2.6MPa，时间为32min；末段炭化阶段：压力保持为2.8MPa，时间为36min，将竹屑的含水率控制在1％以下。
(4)按比例将聚乳酸、处理后的竹屑颗粒、偶联剂和润滑剂混合均匀。PLA与竹屑颗粒的重量比为62：35，偶联剂占3.5％，润滑剂占1.5％。在双螺杆挤出机中于180℃下进行熔融共混，获得复合PLA纤维素母粒。
上述复合PLA纤维素母粒用于制备牙刷包装的泡壳塑料。经测试，土壤埋藏6个月后，完全降解。
对比例1
一种聚乳酸生物可降解复合材料制备方法，具体步骤为：
(1)将竹纤维放入15％NaOH水溶液常温(24℃)下浸泡40h后，用滤网分理处竹纤维并用自来水反复冲洗至中性后送入电子恒温干燥箱内在80℃温度下干燥至质量恒定。
(2)将65份聚乳酸、35份竹纤维、2.5份硅烷偶联剂、1.5份润滑剂混合均匀，在常温下密封放置14h；
(3)采用开放式双辊混炼机进行混炼，混炼温度为180℃，混炼时间20min。
对比例2
一种可降解聚乳酸复合材料的制备方法，按下述步骤操作：
(1)纤维材料的预处理：
(1.1)乙酸酐处理纤维
将植物纤维加入乙酸酐中用磁力搅拌器在180℃下搅拌3h，乙酸酐用量相对植物纤维质量计为80％，沉淀后过滤得到处理后的植物纤维，并用蒸馏水反复洗涤至中性，在恒温干燥箱中50℃烘干，称重至两次质量差小于0.2mg，密封储存备用。
(1.2)硅烷偶联剂处理纤维
将第(1.1)步中所得植物纤维加入硅烷偶联剂配制的溶液(硅烷偶联剂1％、无水乙醇70％和蒸馏水29％，用HCl调溶液pH至4.0)，硅烷偶联剂用量相对植物纤维质量计为1％，用磁力搅拌器搅拌常温下搅拌15min。沉淀后过滤得到进一步处理后的植物纤维，并用蒸馏水反复洗涤至中性，在恒温干燥箱中60℃烘干，并粉碎待用。
(2)加入增塑剂甘油制备可降解聚乳酸复合材料
按质量百分比将聚乳酸65％、处理后的植物纤维35％混合搅拌均匀，额外加入偶联剂3.5％，润滑剂占1.5％，然后在180℃下经注塑成型机共混挤出，得到所述的可降解聚乳酸复合材料。
实验例1：
将实施例1-2及对比例1-2制备的母粒参照GB/T 1040.2-2006在CMT4503型万能试验机上测试，加载速度为5mm/min，测试温度为20℃，每个水平重复5次。试样的尺寸为155mm×10mm×4mm，测试结果见表1：
表1
Figure BDA0002345728660000071
注：*代表P<0.05；**代表P<0.01。

Claims (7)

1.一种可完全降解的复合PLA纤维素母粒的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)选择竹制品加工后产生的边角料竹屑，将其破碎成80-120目的颗粒；
(2)将步骤(1)得到的竹屑颗粒送入炭化炉中进行第一次炭化处理，处理完毕后，取出静置8-12h；
(3)静置完毕后，再次送入炭化炉进行第二次炭化；
(4)按比例将聚乳酸、处理后的竹屑颗粒、偶联剂和润滑剂混合均匀，然后进行混炼、造粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中第一次炭化的压力为1.6MPa，温度为80-100℃，时间为30-40min，将竹屑的含水率控制在10％以下。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中静置处理过程为：将竹屑堆放在库房中，环境温度控制在30-40℃，并保持空气流通。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中第二次炭化采用分段炭化的步骤，具体为：初段炭化阶段：压力保持为2MPa，时间为26-30min；中段炭化阶段：压力保持为2.6MPa，时间为30-34min；末段炭化阶段：压力保持为2.8MPa，时间为34-39min；将竹屑的含水率控制在1％以下。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，以重量比PLA与竹屑颗粒的重量比为(60-70)：(30-40)，偶联剂和润滑剂占PLA与竹屑颗粒总重的2-5％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，复合PLA纤维素母粒的粒径为2-3mm。
7.利用权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到母粒用于制备塑料包装壳的用途。
CN201911393830.4A 2019-12-30 2019-12-30 一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法 Pending CN111040402A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911393830.4A CN111040402A (zh) 2019-12-30 2019-12-30 一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911393830.4A CN111040402A (zh) 2019-12-30 2019-12-30 一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111040402A true CN111040402A (zh) 2020-04-21

Family

ID=70241753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911393830.4A Pending CN111040402A (zh) 2019-12-30 2019-12-30 一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111040402A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111393811A (zh) * 2020-05-15 2020-07-10 广东洪运洋科技有限公司 一种生物降解物流快递包装袋
CN113637300A (zh) * 2021-09-02 2021-11-12 杭州卓普新材料科技有限公司 一种全生物质聚乳酸竹纤维复合材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110138495A (ko) * 2010-06-21 2011-12-28 서울대학교산학협력단 커피 부산물 및 재생 대나무 숯을 재활용한 폴리락트산 바이오복합재료
CN104817417A (zh) * 2015-04-13 2015-08-05 喻自达 一种竹炭纤维棉
CN106188948A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 周荣 一种高强度木塑复合材料的制备方法
CN106189643A (zh) * 2016-08-05 2016-12-07 雷春生 一种水性防静电涂料的制备方法
CN107523317A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 王志凤 一种植物废弃物综合利用的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110138495A (ko) * 2010-06-21 2011-12-28 서울대학교산학협력단 커피 부산물 및 재생 대나무 숯을 재활용한 폴리락트산 바이오복합재료
CN104817417A (zh) * 2015-04-13 2015-08-05 喻自达 一种竹炭纤维棉
CN107523317A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 王志凤 一种植物废弃物综合利用的方法
CN106188948A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 周荣 一种高强度木塑复合材料的制备方法
CN106189643A (zh) * 2016-08-05 2016-12-07 雷春生 一种水性防静电涂料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HO M-P: "Improvement on the Properties of Polylactic Acid (pla) using Bamboo charcoal Particles", 《COMPOSITES PART B》 *
金柏松: "《东阳工艺竹编》", 30 June 2016, 浙江科学技术出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111393811A (zh) * 2020-05-15 2020-07-10 广东洪运洋科技有限公司 一种生物降解物流快递包装袋
CN113637300A (zh) * 2021-09-02 2021-11-12 杭州卓普新材料科技有限公司 一种全生物质聚乳酸竹纤维复合材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110358264B (zh) 一种生物基环保包装袋及其制备方法
CN112048162B (zh) 一种吸塑薄壁制品用全生物降解改性塑料及其制备方法
CN110003594B (zh) 一种人造岗石废渣填充聚合物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
CN111621162A (zh) 全生物降解竹纤维高填充聚乳酸材料及制备方法
CN109251494B (zh) 一种天然杜仲胶/纤维素改性聚乳酸复合材料及制备方法
CN111040402A (zh) 一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法
TWI775431B (zh) 用於射出成型的聚酯樹脂組成物、其製備方法及射出成型品
CN113248875A (zh) 一种全降解购物袋膜及其制备方法
CN108530854B (zh) 一种秸秆粉-pla木塑复合材料制备方法
CN115260625A (zh) 一种能够加速降解的新型材料
CN110054838B (zh) 一种纤维素杂化填料增强聚合物复合材料及其制备方法
CN113831702B (zh) 可降解塑料餐盒组合物及其制备方法
CN107746491B (zh) 一种废旧塑料再生复合阻燃材料的方法
US20130099029A1 (en) Process for preparing a thermoplastic polymer mixture based on agave fibers and residues and oxo-degradation additives for preparing biodegradable plastic articles
CN116874904A (zh) 一种可降解的环保塑料及其制备方法
KR101208107B1 (ko) 바이오매스 펠렛을 이용한 자동차 내장재용 플라스틱의 제조방법
CN107540935B (zh) 一种聚丙烯回收料组合物及其制备方法
CN114702793A (zh) 一种全生物降解改性材料及其制备方法
CN114230993A (zh) 可生物降解phbh基复合材料及其制备方法
CN108948559A (zh) 一种木质素/pvc薄膜及其制备方法
CN112457641A (zh) 一种微晶纤维素和聚乳酸制成完全可降解复合材料及其工艺方法
CN113087987A (zh) 一种改性稻壳粉/聚乙烯木塑复合材料及其制备方法
CN114634668B (zh) 一种易降解竹纤维聚丙烯复合材料母粒及其制备方法
CN109096711A (zh) 一种大米粉改性聚乳酸复合材料及制备方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200421

RJ01 Rejection of invention patent application after publication