CN111978692A - 一种可降解的塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解的塑料及其制备方法。可降解的塑料包括以下重量份数的原料：己二酸40‑50份、对苯二甲酸40‑55份、1,4‑丁二醇90‑120份、催化剂0.1‑0.2份、丙烯酸酯4‑8份和大豆纤维5‑9份。本发明的可降解的塑料采用PBAT为主要原料，添加了大豆纤维和丙烯酸酯改善了PBAT的强度和硬度，同时添加了助剂，改善了PBAT的抗氧性，提高了树脂之间的相容性和分散性。
Description
技术领域
本发明涉及一种可降解的塑料及其制备方法，属于塑料技术领域。
背景技术
目前，随着国民经济的不断发展，塑料制品的消费量在不断增高，合成塑料在生产和生活中扮演着越来越重要的角色。但是由于绝大部分塑料制品废弃后无法降解，长期存在，不断累积造成了严重的白色污染，随着污染的不断加重以及人们环保意识的不断增强，寻求一种既能满足人们使用需求又能满足环保需求的塑料制品显得越来越迫切并引起了研究人员的广泛兴趣，其中可降解树脂由于其降解特性和经济特性，已经成为了研究的热点，
聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)是一种完全生物降解的聚酯材料，在自然条件下可以被多种微生物以及动植物体内酶分散代谢，最后降解为水和二氧化碳。聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯同时具有聚己二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的特性，既有良好的延展性和断裂伸长率，也有较好地耐热性和抗冲击性能，大大改善了原有的二元聚酯材料的性能。
但是PBAT的硬度低，限制了其运用范围。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可降解的塑料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种可降解的塑料，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、催化剂0.1-0.2份、丙烯酸酯4-8份和大豆纤维5-9份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)大豆纤维预处理：将大豆纤维置于水中，在搅拌条件下快速升温至50-60℃，再加入1.0mol/L的过硫酸铵，室温浸泡4-6h，过滤，用去离子水洗涤至中性，得到预处理后的大豆纤维；
(2)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(3)改性：将合成得到的PBAT、丙烯酸酯和预处理后的大豆纤维通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，步骤(2)中，高速搅拌混合时还加入重量份数为1-3份的助剂，所述助剂为抗氧剂、分散剂或相容剂中的一种或几种。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂TNP中的一种或几种。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，所述分散剂为聚乙二醇、硬脂酸单甘油酯或乙烯－丙烯酸共聚物中的一种或几种。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，所述相容剂包括以下重量份数的原料：壳聚糖10-15份、丙烯酸80-100份和K树脂10-15份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，所述相容剂是通过以下步骤获得的：将壳聚糖置于水中，静置4-6h，然后在搅拌条件下加入丙烯酸和K树脂，升高温度至130-150℃，反应50-60min得到相容剂。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，所述催化剂为酞酸酯类。
本发明所达到的有益效果：
本发明的可降解的塑料采用PBAT为主要原料，添加了大豆纤维和丙烯酸酯改善了PBAT的强度和硬度，同时添加了助剂，改善了PBAT的抗氧性，提高了树脂之间的相容性和分散性。
本发明的制备方法采用直接将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和酞酸酯类催化剂共同置于反应釜中聚合的方法，过程简单，加工方便，成本较低，合成后的PBAT再通过高速搅拌混合的方式与丙烯酸酯、大豆纤维和助剂混合，得到最终的可降解塑料。
本发明的相容剂制备简单，采用壳聚糖和丙烯酸为主要原料，能够提高PBAT、丙烯酸酯和大豆纤维的相容性。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种可降解的塑料，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、酞酸酯类催化剂0.1-0.2份、丙烯酸酯4-8份、大豆纤维5-9份和相容剂1-3份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)大豆纤维预处理：将大豆纤维置于水中，在搅拌条件下快速升温至50-60℃，再加入1.0mol/L的过硫酸铵，室温浸泡4-6h，过滤，用去离子水洗涤至中性，得到预处理后的大豆纤维；
(2)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和酞酸酯类催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(3)改性：将合成得到的PBAT、丙烯酸酯、预处理后的大豆纤维和相容剂通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，升温至200-220℃挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
所述助剂为抗氧剂、分散剂或相容剂中的一种或几种。
所述相容剂包括以下重量份数的原料：壳聚糖15份、丙烯酸80份和K树脂10份。所述相容剂是通过以下步骤获得的：将壳聚糖置于水中，静置4-6h，然后在搅拌条件下加入丙烯酸和K树脂，升高温度至130-150℃，反应50-60min得到相容剂。
实施例2
一种可降解的塑料，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、酞酸酯类催化剂0.1-0.2份、丙烯酸酯4-8份、大豆纤维5-9份和抗氧剂1076 1-3份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)大豆纤维预处理：将大豆纤维置于水中，在搅拌条件下快速升温至50-60℃，再加入1.0mol/L的过硫酸铵，室温浸泡4-6h，过滤，用去离子水洗涤至中性，得到预处理后的大豆纤维；
(2)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和酞酸酯类催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(3)改性：将合成得到的PBAT、丙烯酸酯、预处理后的大豆纤维和抗氧剂1076通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，升温至200-220℃挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
实施例3
一种可降解的塑料，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、催化剂0.1-0.2份、丙烯酸酯4-8份、大豆纤维5-9份和聚乙二醇1-3份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)大豆纤维预处理：将大豆纤维置于水中，在搅拌条件下快速升温至50-60℃，再加入1.0mol/L的过硫酸铵，室温浸泡4-6h，过滤，用去离子水洗涤至中性，得到预处理后的大豆纤维；
(2)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(3)改性：将合成得到的PBAT、丙烯酸酯、预处理后的大豆纤维和聚乙二醇通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，升温至200-220℃挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
实施例4
一种可降解的塑料，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、酞酸酯类催化剂0.1-0.2份、丙烯酸酯4-8份、大豆纤维5-9份、相容剂1份、抗氧剂1010 0.5份和硬脂酸单甘油酯0.5份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)大豆纤维预处理：将大豆纤维置于水中，在搅拌条件下快速升温至50-60℃，再加入1.0mol/L的过硫酸铵，室温浸泡4-6h，过滤，用去离子水洗涤至中性，得到预处理后的大豆纤维；
(2)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和酞酸酯类催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(3)改性：将合成得到的PBAT、丙烯酸酯、预处理后的大豆纤维、相容剂、抗氧剂1010和硬脂酸单甘油酯通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，升温至200-220℃挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
所述相容剂包括以下重量份数的原料：壳聚糖10份、丙烯酸100份和K树脂15份。所述相容剂是通过以下步骤获得的：将壳聚糖置于水中，静置4-6h，然后在搅拌条件下加入丙烯酸和K树脂，升高温度至130-150℃，反应50-60min得到相容剂。
对比例1
一种可降解的塑料，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、酞酸酯类催化剂0.1-0.2份、丙烯酸酯4-8份和大豆纤维5-9份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)大豆纤维预处理：将大豆纤维置于水中，在搅拌条件下快速升温至50-60℃，再加入1.0mol/L的过硫酸铵，室温浸泡4-6h，过滤，用去离子水洗涤至中性，得到预处理后的大豆纤维；
(2)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和酞酸酯类催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(3)改性：将合成得到的PBAT、丙烯酸酯和预处理后的大豆纤维通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，升温至200-220℃挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
其余均与实施例3相同。
对比例2
一种可降解的塑料，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、酞酸酯类催化剂0.1-0.2份、丙烯酸酯4-8份、相容剂1份、抗氧剂1010 0.5份和硬脂酸单甘油酯0.5份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和酞酸酯类催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(2)改性：将合成得到的PBAT、丙烯酸酯、相容剂、抗氧剂1010和硬脂酸单甘油酯通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，升温至200-220℃挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
其余均与实施例3相同。
对比例3
一种可降解的塑料，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、酞酸酯类催化剂0.1-0.2份、大豆纤维5-9份、相容剂1份、抗氧剂1010 0.5份和硬脂酸单甘油酯0.5份。
所述的一种可降解的塑料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)大豆纤维预处理：将大豆纤维置于水中，在搅拌条件下快速升温至50-60℃，再加入1.0mol/L的过硫酸铵，室温浸泡4-6h，过滤，用去离子水洗涤至中性，得到预处理后的大豆纤维；
(2)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和酞酸酯类催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(3)改性：将合成得到的PBAT、预处理后的大豆纤维、相容剂、抗氧剂1010和硬脂酸单甘油酯通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，升温至200-220℃挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
其余均与实施例3相同。
对各实施例和对比例的塑料进行性能测试，结果见下表。
从以上实施例和对比例可以看出，与对比例1相比，本发明添加了助剂，制备得到的塑料(实施例1-4)具有良好的性能。与对比例2相比，本发明采用了大豆纤维，制备得到的塑料(实施例1-4)具有优异的冲击强度和拉伸强度；与对比例3相比，本发明采用了丙烯酸酯，制备得到的塑料(实施例1-4)具有优异的强度和硬度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种可降解的塑料，其特征是，包括以下重量份数的原料：己二酸40-50份、对苯二甲酸40-55份、1,4-丁二醇90-120份、催化剂0.1-0.2份、丙烯酸酯4-8份和大豆纤维5-9份。
2.根据权利要求1所述的一种可降解的塑料的制备方法，其特征是，包括以下几个步骤：
(1)大豆纤维预处理：将大豆纤维置于水中，在搅拌条件下快速升温至50-60℃，再加入1.0mol/L的过硫酸铵，室温浸泡4-6h，过滤，用去离子水洗涤至中性，得到预处理后的大豆纤维；
(2)合成：将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和催化剂置于反应釜中，在160-220℃条件下反应170-190min；然后再升高温度至240-260℃，同时，调节反应釜内的压力为50-80Pa，反应100-120min，冷却后出料得到PBAT；
(3)改性：将合成得到的PBAT、丙烯酸酯和预处理后的大豆纤维通过高速搅拌混合，得到混合物，将混合物置于挤出机中，挤出后冷却、造粒，得到可降解的塑料。
3.根据权利要求2所述的一种可降解的塑料的制备方法，其特征是，步骤(2)中，高速搅拌混合时还加入重量份数为1-3份的助剂，所述助剂为抗氧剂、分散剂或相容剂中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种可降解的塑料的制备方法，其特征是，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂TNP中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种可降解的塑料的制备方法，其特征是，所述分散剂为聚乙二醇、硬脂酸单甘油酯或乙烯－丙烯酸共聚物中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的一种可降解的塑料的制备方法，其特征是，所述相容剂包括以下重量份数的原料：壳聚糖10-15份、丙烯酸80-100份和K树脂10-15份。
7.根据权利要求6所述的一种可降解的塑料的制备方法，其特征是，所述相容剂是通过以下步骤获得的：将壳聚糖置于水中，静置4-6h，然后在搅拌条件下加入丙烯酸和K树脂，升高温度至130-150℃，反应50-60min得到相容剂。
8.根据权利要求1或2所述的一种可降解的塑料的制备方法，其特征是，所述催化剂为酞酸酯类。
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