CN111363324A - 一种生物降解复合材料及其制品和制备方法 - Google Patents

一种生物降解复合材料及其制品和制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物降解复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：S1:制备改性碳酸钙；S2：混合；S3：改性混合的制备；S4：成品。本发明通过添加一定量的碳酸钙，可提高材料的弹性模量和最大负荷明显增强，同时拉伸强度、断裂伸长率、耐热性能等也得到了有效提高，同时降低成产成本。

Description

一种生物降解复合材料及其制品和制备方法
技术领域
本发明涉及新材料行业领域，特别涉及一种生物降解复合材料及其制品和制备方法。
背景技术
随着社会的进步，塑料技术的发展，塑料产品被广泛的应用到工业、农业、医药及日用品方面。由于塑料的不可降解性，导致大量的塑料残留在大江、大河、农田、牧场等，形成白色污染。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，同时生产成本高。降解新材料行业中，企业为生产完全降解制品生产成本高，消费者难于接受，造成企业难于生存。
因此，如何在完全降解的同时降低生产成本，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上成为我国新料材料行业一个新的课题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了弥补现有研究技术的不足，提供了一种生物降解复合材料的制备方法，解决了背景技术中提出的问题，该材料能有效解决单独使用聚乳酸生产成本高，生产工艺复杂，同时下游企业需要改造设备，增加企业成本的问题。
技术方案：一种生物降解复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1:制备改性碳酸钙：将碳酸钙加入高速搅拌机内，进行高速搅拌，转速为4200r/min，搅拌20分钟，向搅拌机内加入铝酸酯偶联剂A41；碳酸钙的重量百分比为50- 75％，偶联剂的重量百分比为1.5％；到温度升到80～100℃时，密闭静止5分钟，制成改性粉体，即得改性碳酸钙；
S2：混合：将S1中得到的改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌，转速为2000r/min，并加入PLA，高速搅拌3分钟后，缓慢加入聚丁二酸丁二醇酯，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为50-75％，PLA的重量百分比为13-28％，聚丁二酸丁二醇酯的重量百分比为5-30％，交联剂过氧化二异丙苯重量百分比为2％；
S3：改性混合的制备：继续加入石蜡，石蜡的重量百分比为1-3％，进行高速搅拌，搅拌速度为1000r/min至60℃，静止5分钟后制成所述的生物降解复合材料的混合粉体；
S4：成品：将步骤S3得到的所述混合粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
本发明的第二个目的是公开了一种上述生物降解复合材料的制备方法所制得的生物降解复合材料。
本发明的第三个目的是公开了一种上述生物降解复合材料制成的制品，包括如下种类：
1)通过共挤吹膜机吹膜、印刷、制袋、包装制成的薄膜制品；
2)通过注塑机制成的注塑制品；
3)通过流延机制成的流延制品。
本发明通过添加一定量的碳酸钙，可提高材料的弹性模量和最大负荷明显增强，同时拉伸强度、断裂伸长率、耐热性能等也得到了有效提高。
附图说明：
图1为实施例1-3的拉伸模量示意图；
图2为碳酸钙加入量和维卡软化温度的关系折线图。
具体实施方式：
本发明中，PLA为聚乳酸，PBS为聚丁二酸丁二醇酯。
实施例1：
一种生物降解复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1:将碳酸钙加入高速搅拌机内，进行高速搅拌，转速为 4200r/min，搅拌20分钟，向搅拌机内加入铝酸酯偶联剂A41；碳酸钙的重量百分比为50％，偶联剂的重量百分比为1.5；到温度升到80～100℃时，密闭静止5分钟，制成改性粉体，即得改性碳酸钙；
S2：将S1中得到的改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌，转速为 2000r/min，并加入PLA，高速搅拌3分钟后，加入交联剂过氧化二异丙苯，即PBS，之后缓慢加入聚丁二酸丁二醇酯，继续高速搅拌 3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为50％，PLA的重量百分比为25％，聚丁二酸丁二醇酯的重量百分比为25％，交联剂过氧化二异丙苯重量百分比为2％；
S3：继续加入石蜡，石蜡的重量百分比为1％，进行高速搅拌，搅拌速度为1000r/min至60℃，静止5分钟后制成所述的生物降解复合材料的混合粉体；
S4：将步骤S3得到的所述混合粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
实施例2：
一种生物降解复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1:将碳酸钙加入高速搅拌机内，进行高速搅拌，转速为 4200r/min，搅拌20分钟，向搅拌机内加入铝酸酯偶联剂A41；碳酸钙的重量百分比为50％，偶联剂的重量百分比为1.5％；到温度升到80～100℃时，密闭静止5分钟，制成改性粉体，即得改性碳酸钙；
S2：将S1中得到的改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌，转速为 2000r/min，并加入PLA，高速搅拌3分钟后，加入交联剂过氧化二异丙苯，之后缓慢加入聚丁二酸丁二醇酯，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为50％，PLA的重量百分比为20％，聚丁二酸丁二醇酯的重量百分比为30％，交联剂过氧化二异丙苯重量百分比为2％；
S3：继续加入石蜡，石蜡的重量百分比为3％，进行高速搅拌，搅拌速度为1000r/min至60℃，静止5分钟后制成所述的生物降解复合材料的混合粉体；
S4：将步骤S3得到的所述混合粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
实施例3：
一种生物降解复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1:将碳酸钙加入高速搅拌机内，进行高速搅拌，转速为 4200r/min，搅拌20分钟，向搅拌机内加入铝酸酯偶联剂A41；碳酸钙的重量百分比为65％，偶联剂的重量百分比为1.5％；到温度升到80～100℃时，密闭静止5分钟，制成改性粉体，即得改性碳酸钙；
S2：将S1中得到的改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌，转速为 2000r/min，并加入PLA，高速搅拌3分钟后，加入交联剂过氧化二异丙苯，之后缓慢加入聚丁二酸丁二醇酯，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为65％，PLA的重量百分比为28％，聚丁二酸丁二醇酯的重量百分比为7％，交联剂过氧化二异丙苯重量百分比为2％；
S3：继续加入石蜡，石蜡的重量百分比为2％，进行高速搅拌，搅拌速度为1000r/min至60℃，静止5分钟后制成所述的生物降解复合材料的混合粉体；
S4：将步骤S3得到的所述混合粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
实施例4：
一种生物降解复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1:将碳酸钙加入高速搅拌机内，进行高速搅拌，转速为 4200r/min，搅拌20分钟，向搅拌机内加入铝酸酯偶联剂A41；碳酸钙的重量百分比为75％，偶联剂的重量百分比为1.5％；到温度升到80～100℃时，密闭静止5分钟，制成改性粉体，即得改性碳酸钙；
S2：将S1中得到的改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌，转速为 2000r/min，并加入PLA，高速搅拌3分钟后，加入交联剂过氧化二异丙苯，之后缓慢加入聚丁二酸丁二醇酯，继续高速搅拌3分钟；
其中，改性碳酸钙的重量百分比为50-75％，PLA的重量百分比为13％，聚丁二酸丁二醇酯的重量百分比为5％，交联剂过氧化二异丙苯重量百分比为2％；
S3：继续加入石蜡，石蜡的重量百分比为1-3％，进行高速搅拌，搅拌速度为1000r/min至60℃，静止5分钟后制成所述的生物降解复合材料的混合粉体；
S4：将步骤S3得到的所述混合粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
碳酸钙是一种对环境没有污染、资源丰富、价格低廉的无机填料，同时可增加材料尺寸的稳定性、提高材料的刚度。碳酸钙还是良好的土壤改良剂，可中和土壤酸度，并提高养分有效性(因为 pH值偏中性利于很多养分有效性的提高)。其中的钙离子，作为土壤胶结剂，可以改变酸性土壤结构差的问题。因此施用碳酸钙可以改变酸性土壤酸、粘、瘦的特点。由于聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯本身就具有良好的相容性，同时聚丁二酸丁二醇酯有助于改善聚乳酸的冲击强度、断裂伸长率和加工性能。
图2所示，通过添加改性碳酸可以提高聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯的力学性能和耐热性能，碳酸钙质量分数为65％时，复合材料的维卡软化温度为低值，碳酸钙的加入提高了复合材料的维卡软化温度。因为碳酸钙的加入提高了聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯的结晶性能，从而提高了复合材料的耐热性能。
为了进一步证明本发明的有益效果，现如图1所示，为实施例1-3中的制备方法得到的产品的拉伸数据示意图。拉伸数据如下：
表1
Figure BDA0002413681000000061

Claims (3)

1.一种生物降解复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1:制备改性碳酸钙：将碳酸钙加入高速搅拌机内，进行高速搅拌，转速为4200r/min，搅拌20分钟，向搅拌机内加入铝酸酯偶联剂A41；碳酸钙的重量百分比为50-75％，偶联剂的重量百分比为1.5％；到温度升到80～100℃时，密闭静止5分钟，制成改性粉体，即得改性碳酸钙；
S2：混合：将S1中得到的改性碳酸钙在高速搅拌机继续搅拌，转速为2000r/min，并加入PLA，高速搅拌3分钟后，加入交联剂过氧化二异丙苯，之后缓慢加入聚丁二酸丁二醇酯，继续高速搅拌3分钟；其中，改性碳酸钙的重量百分比为50-75％，PLA的重量百分比为13-28％，聚丁二酸丁二醇酯的重量百分比为5-30％，交联剂过氧化二异丙苯重量百分比为2％；
S3：改性混合的制备：继续加入石蜡，石蜡的重量百分比为1-3％，进行高速搅拌，搅拌速度为1000r/min至60℃，静止5分钟后制成所述的生物降解复合材料的混合粉体；
S4：成品：将步骤S3得到的所述混合粉体通过同向三螺杆造粒机塑化造粒，最终得到成品。
2.一种如权利要求1中所述的生物降解复合材料的制备方法所制得的生物降解复合材料。
3.一种如权利要求2所述的生物降解复合材料制成的制品，其特征在于：包括如下种类：
1)通过共挤吹膜机吹膜、印刷、制袋、包装制成的薄膜制品；
2)通过注塑机制成的注塑制品；
3)通过流延机制成的流延制品。
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