CN111154244A - 一种全生物降解气球底托及制备方法 - Google Patents

一种全生物降解气球底托及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种全生物降解气球底托及制备方法，该底托由包括以下组分的物料经挤出注塑制得；所述物料包括：70～90质量份的聚乳酸；5～30质量份的增韧剂；0～20质量份的填料；0.1～2质量份的润滑剂；0.1～1质量份的相容剂；所述增韧剂选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚碳酸亚丙酯、丙烯酸酯类可降解聚合物和马来酸酐接枝类可降解聚合物中的一种或多种；所述相容剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯类物质和钛酸酯类物质中的一种或多种。所述的底托部件不仅满足气球底托的使用要求，而且可实现完全生物降解。同时，本发明工艺简单、成本低，产品市场竞争力更强。

Description

一种全生物降解气球底托及制备方法
技术领域
本发明涉及气球撑托技术领域，尤其涉及一种全生物降解气球底托及制备方法。
背景技术
气球是一种常见的玩具和装饰用品，除了可以直接手持气球充气捆绑口处，生产商制造出一种便于固定和手持气球的撑托制品。气球撑托制品一般是由杆体和设置于杆体上的底托构成的气球托杆；图1是现有气球托杆的部件结构示意，其中，1为底托，2为杆体。底托直接与气球接触，主要用于支撑气球；而杆体便于手持或固定装饰。
目前，气球底托主要采用聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等普通塑料经过挤出注塑制备得到。然而，普通塑料或通用塑料制品的大量使用会产生“白色污染”问题，尤其像含氯塑料制品是产生致癌物二噁英的重要来源，所以，开发全生物降解的气球撑托部件非常有必要。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种全生物降解气球底托及制备方法，本申请提供的底托部件满足气球底托的强度等使用要求，并且能全生物降解。
本发明提供一种全生物降解气球底托，其由包括以下组分的物料经挤出注塑制得；所述物料包括：
70～90质量份的聚乳酸；
5～30质量份的增韧剂；
0～20质量份的填料；
0.1～2质量份的润滑剂；
0.1～1质量份的相容剂；
所述增韧剂选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚碳酸亚丙酯、丙烯酸酯类可降解聚合物和马来酸酐接枝类可降解聚合物中的一种或多种；所述相容剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯类物质和钛酸酯类物质中的一种或多种。
优选地，所述聚乳酸的重均分子量为10万-30万。
优选地，所述填料为0.5～20质量份。
优选地，所述填料包括有机填料和/或无机填料；所述有机填料选自淀粉、植物纤维、木质素和甲壳素中的一种或多种，所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、炭黑、玻璃纤维、云母、二氧化硅、二氧化钛和氧化锌中的一种或多种。
优选地，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸盐、PE蜡、乙撑双硬脂酰胺和白油中的一种或多种。
本发明提供如前所述全生物降解气球底托的制备方法，包括以下步骤：
按照质量份，将聚乳酸、增韧剂、填料、润滑剂和相容剂共混，得到物料；
将所述物料通过挤出、注塑工艺，得到全生物降解气球底托。
与现有技术相比，本发明公开了一种全生物降解气球底托，主要以聚乳酸(PLA)为原料，并添加可降解的增韧剂、润滑剂和相容剂以及填料，通过挤出注塑制备得到。本发明各组分共同作用下，所述的底托部件不仅满足气球底托的使用要求，而且主要成分均具有生物降解性，最终降解产物为二氧化碳、水和小分子生物质，可实现完全生物降解，属于环境友好型材料。进一步地，本发明实施例由于添加了有机或无机填料，在成本上实现了一定程度的下降，不影响使用和加工，产品市场竞争力更强。
此外，本发明工艺流程简单、高效，设备要求低。
附图说明
图1为现有气球托杆的部件结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种全生物降解气球底托，其由包括以下组分的物料经挤出注塑制得；所述物料包括：
70～90质量份的聚乳酸；
5～30质量份的增韧剂；
0～20质量份的填料；
0.1～2质量份的润滑剂；
0.1～1质量份的相容剂；
所述增韧剂选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚碳酸亚丙酯、丙烯酸酯类可降解聚合物和马来酸酐接枝类可降解聚合物中的一种或多种；所述相容剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯类物质和钛酸酯类物质中的一种或多种。
本申请提供的底托部件满足气球底托的强度等使用要求，并且能全生物降解。
本发明所述底托由主要包括聚乳酸的物料通过挤出注塑工艺制备得到；PLA既是一种生物基材料，又具备生物可降解性，它由乳酸经过一系列聚合反应制备得到，具有良好的机械性能，在一定条件下可完全降解成为二氧化碳和水，对环境无害，已被应用于很多行业和领域。本发明用于制备气球底托的物料包括70～90质量份的聚乳酸，优选包括75～85份；采用这种生物降解塑料来制备底托部件，以实现其生物降解性。具体地，所述聚乳酸的重均分子量可为10万-30万，采用市售产品即可。
由于聚乳酸本身脆性较大，本申请所述物料包括5～30质量份的增韧剂，所述增韧剂选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、丙烯酸酯类可降解聚合物和马来酸酐接枝类可降解聚合物(例如MAH-g-PBAT、MAH-g-PLA等)中的一种或多种，不仅可对聚乳酸进行增韧改性，满足气球底托的使用要求，而且可生物降解，对环境友好。本发明所述增韧剂优选为PBAT和PCL中的一种或多种，重均分子量范围5万-20万；其用量优选为8～20质量份。
在本发明中，所述物料包括0～20质量份、优选0.5～20质量份的填料，更优选包括8～15份的填料，主要可降低全生物降解气球底托的成本(纯PLA产品的成本较高)，不影响产品各方面性能，提高产品竞争力。本发明所述填料为有机或无机填料，优选为无机填料；所述填料的粒径大于100目，采用市售产品即可。其中所述有机填料可选自淀粉、植物纤维、木质素和甲壳素中的一种或多种，所述无机填料可选自碳酸钙、滑石粉、炭黑、玻璃纤维、云母、二氧化硅、二氧化钛和氧化锌中的一种或多种，优选为碳酸钙、滑石粉和氧化锌中的一种或多种。
本发明所述物料包括0.1～2质量份、优选1～2质量份的润滑剂，便于底托产品加工成型。所述润滑剂优选选自硬脂酸、硬脂酸盐(例如硬脂酸锌、硬脂酸钙等)、PE蜡(聚乙烯蜡)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)和白油中的一种或多种，更优选为EBS。
并且，本发明所述物料包括0.1～1质量份的相容剂，所述相容剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯类物质和钛酸酯类物质中的一种或多种，优选为硅烷偶联剂，例如市售产品KH550，利于满足气球底托在强度、降解性等各方面的使用要求。
相应地，本发明实施例提供了如前文所述全生物降解气球底托的制备方法，包括以下步骤：
按照质量份，将聚乳酸、增韧剂、填料、润滑剂和相容剂共混，得到物料；
将所述物料通过挤出、注塑工艺，得到全生物降解气球底托。
本发明实施例将聚乳酸、增韧剂、填料等原料组分按比例投入到混料机进行混合，得到物料；各组分的用量比例、种类选择等内容如前所述。
本发明实施例将得到的物料投入到双螺杆挤出机进行熔融挤出，造粒得到专用料，挤出熔融的温度可为160-200℃。
本发明实施例将得到的专用料投入到注塑机中熔融注塑，注塑温度可为160-200℃，制备得到气球底托成品。本发明对所述气球底托的形状结构、尺寸规格等没有特殊限制，其常用结构可参见图1。
采用纯PLA制备由于其脆性较大，制备过程不顺畅，产品性能也达不到使用要求；其他增韧剂存在着本身不具备降解性能的问题。
而本发明实施例主要以聚乳酸(PLA)为原料，并添加可降解的增韧剂、润滑剂和相容剂以及填料，通过挤出注塑制备得到该全生物降解气球底托。本发明各组分共同作用下，所述的底托部件不仅满足气球底托的使用要求，而且主要成分均具有生物降解性，最终降解产物为二氧化碳、水和小分子生物质，可实现完全生物降解。
此外，本发明工艺流程简单，成本低。
本发明实施例可将常规气球杆成品与所述全生物降解气球底托组装，得到气球托杆，其对环境较为友好。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的全生物降解气球底托及制备方法进行具体地描述。但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
本发明实施例所述的化学原料均为可购买的市售产品；PLA、PBAT、PCL等聚合物的重均分子量分别是16万、14万、8万。拉伸性能测试遵循的标准是GB/T1040-92塑料拉伸性能试验方法。
实施例1
按PLA 80份，PBAT 18份，EBS 1份，KH550 0.5份，滑石粉0.5份(粒径大于100目)的质量比例，将原料组分投入到混料机进行共混，得到物料；将所述物料投入到双螺杆挤出机进入熔融挤出，造粒得到专用料，挤出熔融温度为160-200℃；
然后，将所述专用料投入到注塑机中熔融注塑，注塑温度为160-200℃，制备得到气球底托成品，结构如图1中底托1。
另外，将所述专用料制作成标准样条，进行性能测试，结果为：拉伸强度35MPa，断裂伸长率168％。
实施例2
按PLA 75份，PCL 10份，碳酸钙12.5份(粒径大于100目)，EBS 2份，KH550 0.5份的质量比例，将原料组分投入到混料机进行共混，得到物料；将所述物料投入到双螺杆挤出机进入熔融挤出，造粒得到专用料，挤出熔融温度为160-200℃；
然后，将所述专用料投入到注塑机中熔融注塑，注塑温度为160-200℃，制备得到气球底托成品，结构如图1中底托1。
另外，将所述专用料制作成标准样条，进行性能测试，结果为：拉伸强度29MPa，断裂伸长率93％。
对比例
将聚丙烯(PP)投入到注塑机中熔融注塑，注塑温度为180-230℃，制备得到图1中所示的气球底托成品。
另外，将PP制作成标准样条，进行性能测试，结果为：拉伸强度30MPa，断裂伸长率210％。
由以上实施例可知，本发明公开了一种全生物降解气球底托，主要以聚乳酸(PLA)为原料，并添加可降解的增韧剂、润滑剂和相容剂以及填料，通过挤出注塑制备得到。本发明各组分共同作用下，所述的底托部件不仅满足气球底托的使用要求，而且主要成分均具有生物降解性，可实现完全生物降解，对环境友好。进一步地，本发明实施例由于添加了有机或无机填料，在成本上实现了一定程度的下降，不影响使用和加工，具有更强的产品市场竞争力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。

Claims (6)

1.一种全生物降解气球底托，其特征在于，由包括以下组分的物料经挤出注塑制得；所述物料包括：
70～90质量份的聚乳酸；
5～30质量份的增韧剂；
0～20质量份的填料；
0.1～2质量份的润滑剂；
0.1～1质量份的相容剂；
所述增韧剂选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚碳酸亚丙酯、丙烯酸酯类可降解聚合物和马来酸酐接枝类可降解聚合物中的一种或多种；所述相容剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯类物质和钛酸酯类物质中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的全生物降解气球底托，其特征在于，所述聚乳酸的重均分子量为10万-30万。
3.根据权利要求1所述的全生物降解气球底托，其特征在于，所述填料为0.5～20质量份。
4.根据权利要求3所述的全生物降解气球底托，其特征在于，所述填料包括有机填料和/或无机填料；所述有机填料选自淀粉、植物纤维、木质素和甲壳素中的一种或多种，所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、炭黑、玻璃纤维、云母、二氧化硅、二氧化钛和氧化锌中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的全生物降解气球底托，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸盐、PE蜡、乙撑双硬脂酰胺和白油中的一种或多种。
6.如权利要求1～5中任一项所述全生物降解气球底托的制备方法，包括以下步骤：
按照质量份，将聚乳酸、增韧剂、填料、润滑剂和相容剂共混，得到物料；
将所述物料通过挤出、注塑工艺，得到全生物降解气球底托。
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