CN112552631A - 一种可降解珍珠棉及其低温降解处理工艺 - Google Patents

一种可降解珍珠棉及其低温降解处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可降解珍珠棉及其低温降解处理工艺，一种可降解珍珠棉，原料包括：乙烯:70‑85重量份、丁烯共聚物30‑55重量份，钛酸酯改性碳酸钙8‑15重量份、硬脂酸钙1‑3重量份、硅烷偶联剂1‑3重量份；小苏打3‑10重量份，脂肪酸共聚物5‑10重量份，发泡剂10‑20重量份，滑石粉5‑8重量份。本发明采用乙烯和丁烯共聚物原料直接制备具有一定抗静电功能的聚乙烯，然后再加入脂肪酸共聚物，其中脂肪酸共聚物为聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯和聚羟基脂肪酸酯重量比为2‑4:1的混合物，提高了产品本身的可降解效果。

Description

一种可降解珍珠棉及其低温降解处理工艺
技术领域
本发明属于包装材料制备技术领域，具体为一种可降解珍珠棉及其低温降解处理工艺。
背景技术
聚乙烯发泡棉是非交联闭孔结构，又称EPE珍珠棉，是一种新型环保的包装材料，它由低密度聚乙烯脂经物理发泡产生无数的独立气泡构成，克服了普通发泡胶易碎、变形、恢复性差的缺点，具有隔水防潮、防震、隔音、保温、可塑性能佳、韧性强、循环再造、环保、抗撞力强等诸多优点，亦具有很好的抗化学性能，是传统包装材料的理想代替品。
但现有的电子产品包装用珍珠棉无法降解，随着电子产品的用量越来越大，急需开发一种可以低温降解的珍珠棉才减少对环境的污染。
针对上述技术问题，本案申请人的研发中心对珍珠棉改性技术进行了长期的改进和研发，现提供一种可以降解的珍珠棉以及制备该珍珠棉的低温降解处理工艺。
发明内容
本发明目的是针对现有技术抗菌性不足的特点，提供一种可降解珍珠棉及其低温降解处理工艺。
为达以上目的，具体方案如下：
一种可降解珍珠棉，原料包括：乙烯:70-85重量份、丁烯共聚物30-55重量份，钛酸酯改性碳酸钙8-15重量份、硬脂酸钙1-3重量份、硅烷偶联剂1-3重量份；小苏打3-10重量份，脂肪酸共聚物5-10重量份，发泡剂10-20重量份，滑石粉5-8重量份。
优选地，各组分原料为：乙烯70-80重量份、丁烯共聚物30-40重量份，钛酸酯改性碳酸钙10-12重量份、硬脂酸钙1-3重量份、硅烷偶联剂1-3重量份；小苏打3-10重量份，脂肪酸共聚物3-10重量份，发泡剂10-20重量份，滑石粉5-8重量份。
优选地，所述发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺按照重量份数比为1:1的混合物。
优选地，所述脂肪酸共聚物为聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯和聚羟基脂肪酸酯重量比为2-4:1的混合物。
优选地，聚羟基脂肪酸酯为3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物。
优选地，聚羟基脂肪酸酯为3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯的重量份数比为1：3。
一种可降解珍珠棉，其制备方法为：
步骤一：将乙烯、丁烯共聚物、钛酸酯改性碳酸钙、硬脂酸钙投入反应釜中进行高压压缩聚合反应；步骤二：将步骤一反应出的所得物，利用分离器除去未反应的乙烯后，再熔融挤出后干燥，得到高密度聚乙烯；步骤三：聚羟基脂肪酸酯为3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯按比例进行混合，混合后加热至55-65℃，得到脂肪酸共聚物；步骤四：将步骤3得到的脂肪酸共聚物和步骤二得到的高密度聚乙烯加入反应釜中，然后投入相应比例的硅烷偶联剂、小苏打、发泡剂并进行加热搅拌；步骤五：加热搅拌一段时间后得到树脂，树脂通过挤出机挤出，在挤出机的机头上连接气泵，将空气注入树脂内；步骤六：当含有气体的树脂挤出膜口后利用冷水降温，待树脂完全冷却后得到本发明所述的可降解珍珠棉。
优选地，步骤三的搅拌温度为75℃-88℃。
优选地，所述步骤四的搅拌时间为3-6个小时，气泵压力为2-6MPA。
可降解珍珠棉其低温降解处理工艺为：用在普通微生物堆肥中放入可降解珍珠棉，其中微生物堆肥的重量与可降解珍珠棉的重量比为3-5:1；10天、15、20后测定降解率。
本发明的优势及原理如下：
1、本发明采用乙烯和丁烯共聚物原料直接制备具有一定抗静电功能的聚乙烯，然后再加入脂肪酸共聚物，其中脂肪酸共聚物为聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯和聚羟基脂肪酸酯重量比为2-4:1的混合物，提高了产品本身的可降解效果。
2.本发明所述的组合物在确保材料具有良好的不析油和抗静电性能的同时，赋予了材料更好的机械性能，包括冲击性能和成型性能，滑石粉Mg3[Si4O10](OH)2属单斜晶系，晶体呈假六方或菱形的片状，对材料的机械性能方面有正向的促进作用。
3.本发明通过选择的发泡剂为特殊配方，在保证珍珠棉材料泡孔不塌陷的前提下，泡孔中的发泡剂尽快地与空气交换，缩短珍珠棉材料储存熟化过程；并且通过脂肪酸共聚物，提高了在空气中的自行降解速率，20天分解率达到95％以上。
4.本发明制备工艺中对于主机设定的温度要求比较高，需要根据产品的厚度，适时调整降温段温度(在75℃-88℃之间)，为此，对珍珠棉温度控制系统进行了优化，既保证了珍珠棉制备的温度要求，也进一步提高了珍珠棉的可降解效果。
5.本发明的制备工艺操作简单，生产效率和安全性高，通过物理和化学发泡，原料的混合彻底，制得的珍珠棉具有致密均一的泡孔，产品综合性能好，尺寸稳定性高，具有极大的生产推广价值。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对分发明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。
实施例1：
制备一种可降解珍珠棉，按照如下重量称取原料：乙烯70kg、丁烯共聚物30kg，钛酸酯改性碳酸钙12kg、硬脂酸钙1kg、硅烷偶联剂3kg；小苏打3kg，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯5kg，3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物2kg，发泡剂15kg，滑石粉8kg。
发泡剂15kg为12kg的丁烷和3kg的偶氮二甲酰胺。
其制备方法为：
步骤一：将乙烯、丁烯共聚物、钛酸酯改性碳酸钙、硬脂酸钙投入反应釜中进行高压压缩聚合反应；
步骤二：将步骤一反应出的所得物，利用分离器除去未反应的乙烯后，再熔融挤出后干燥，得到高密度聚乙烯；
步骤三：聚羟基脂肪酸酯为3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯按比例进行混合，混合后加热至55-65℃，得到脂肪酸共聚物；步骤四：
将步骤3得到的脂肪酸共聚物和步骤二得到的高密度聚乙烯加入反应釜中，然后投入相应比例的硅烷偶联剂、小苏打、发泡剂并进行加热搅拌；
步骤五：加热搅拌一段时间后得到树脂，树脂通过挤出机挤出，在挤出机的机头上连接气泵，将空气注入树脂内；
步骤六：当含有气体的树脂挤出膜口后利用冷水降温，待树脂完全冷却后得到实施例1的可降解珍珠棉。
实施例2：
制备一种可降解珍珠棉，按照如下重量称取原料：乙烯72kg、丁烯共聚物45kg，钛酸酯改性碳酸钙8kg、硬脂酸钙2kg、硅烷偶联剂1kg；小苏打5kg，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯3kg，3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物1kg，发泡剂12kg，滑石粉6kg。
发泡剂12kg为9kg的丁烷和3kg的偶氮二甲酰胺。
其制备方法同实施例1。
实施例3：
制备一种可降解珍珠棉，按照如下重量称取原料：乙烯76kg、丁烯共聚物38kg，钛酸酯改性碳酸钙9kg、硬脂酸钙1kg、硅烷偶联剂3kg；小苏打3kg，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯3kg，发泡剂16kg，滑石粉5kg。
发泡剂16kg为12kg的丁烷和4kg的偶氮二甲酰胺。
其制备方法基本同实施例1。
实施例4：
制备一种可降解珍珠棉，按照如下重量称取原料：乙烯74kg、丁烯共聚物35kg，钛酸酯改性碳酸钙11kg、硬脂酸钙3kg、硅烷偶联剂2kg；小苏打7kg，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯6kg，3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物2kg，发泡剂10kg，滑石粉7kg。
发泡剂15kg为12kg的丁烷和3kg的偶氮二甲酰胺。
制备方法同实施例1不多赘述。
实施例5：
制备一种可降解珍珠棉，按照如下重量称取原料：乙烯78kg、丁烯共聚物40kg，钛酸酯改性碳酸钙10kg、硬脂酸钙2kg、硅烷偶联剂1kg；小苏打5kg，3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物6kg，发泡剂18kg，滑石粉6kg。
发泡剂18kg为14kg的丁烷和4kg的偶氮二甲酰胺。
制备方法同实施例1。
实施例6：
制备一种可降解珍珠棉，按照如下重量称取原料：乙烯85kg、丁烯共聚物52kg，钛酸酯改性碳酸钙9kg、硬脂酸钙3kg、硅烷偶联剂3kg；小苏打6kg，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯7.5kg，3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物2.5kg，发泡剂20kg，滑石粉8kg。
发泡剂20kg为15kg的丁烷和5kg的偶氮二甲酰胺。
对比例1：
配方和制备方法参考实施例1，但没有添加脂肪酸共聚物。
对比例2：
配方和制备方法参考实施例1，加入了常用的可降解添加剂聚碳酸亚丙酯。
对比例3：现有购买的可降解珍珠棉。
将实施例1-6制备的珍珠棉和对比例的珍珠棉进行性能测试，结果如下：
Figure BDA0002818193100000051
通过以上测试数据可以得出，本发明的实施例1-6的降解率无论是使用本发明的低温处理工艺还是在自然环境中降解，降解率达到95％以上，尤其是实施例，尤其是实施例2、4、6的性能，无论是机械力学方面的拉伸强度、断裂伸长率等，还是降解性能，均表现优异，而对比例1、2因没有采用特定比例的配方，不仅降解性能几乎为零，并且拉伸强度等机械性能方面也和本发明有较大的差距，对比例3的可降解性能尚可，但机械性能非常差。
通过以上实施例可以看出，本发明的可降解珍珠棉无论是机械性能还是可降解方面，均具有突出的优势，本案发明人会进一步对做出的可降解珍珠棉进行微生物降解试验，并对降解原理进行进一步的研究。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可降解珍珠棉，原料包括：乙烯:70-85重量份、丁烯共聚物30-55重量份，钛酸酯改性碳酸钙8-15重量份、硬脂酸钙1-3重量份、硅烷偶联剂1-3重量份；小苏打3-10重量份，脂肪酸共聚物5-10重量份，发泡剂10-20重量份，滑石粉5-8重量份。
2.根据权利要求1所述的可降解珍珠棉，其特征在于：各组分原料为：乙烯70-80重量份、丁烯共聚物30-40重量份，钛酸酯改性碳酸钙10-12重量份、硬脂酸钙1-3重量份、硅烷偶联剂1-3重量份；小苏打3-10重量份，脂肪酸共聚物3-10重量份，发泡剂10-20重量份，滑石粉5-8重量份。
3.根据权利要求1所述的可降解珍珠棉，其特征在于：所述发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺按照重量份数比为1:1的混合物。
4.根据权利要求1所述的可降解珍珠棉，其特征在于：所述脂肪酸共聚物为聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯和聚羟基脂肪酸酯重量比为2-4:1的混合物。
5.根据权利要求4所述的可降解珍珠棉，其特征在于：聚羟基脂肪酸酯为3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物。
6.根据权利要求5所述的可降解珍珠棉，其特征在于：聚羟基脂肪酸酯为3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯的重量份数比为1：3。
7.一种可降解珍珠棉，其制备方法为：
步骤一：将乙烯、丁烯共聚物、钛酸酯改性碳酸钙、硬脂酸钙投入反应釜中进行高压压缩聚合反应；步骤二：将步骤一反应出的所得物，利用分离器除去未反应的乙烯后，再熔融挤出后干燥，得到高密度聚乙烯；步骤三：聚羟基脂肪酸酯为3-羟基脂肪酸与3-羟基戊酸(HA)的共聚物和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯按比例进行混合，混合后加热至55-65℃，得到脂肪酸共聚物；步骤四：将步骤3得到的脂肪酸共聚物和步骤二得到的高密度聚乙烯加入反应釜中，然后投入相应比例的硅烷偶联剂、小苏打、发泡剂并进行加热搅拌；步骤五：加热搅拌一段时间后得到树脂，树脂通过挤出机挤出，在挤出机的机头上连接气泵，将空气注入树脂内；步骤六：当含有气体的树脂挤出膜口后利用冷水降温，待树脂完全冷却后得到权利要求4-6任一项所述的可降解珍珠棉。
8.根据权利要求7所述的可降解珍珠棉的制备方法，其特征在于：步骤三的搅拌温度为75℃-88℃。
9.根据权利要求7所述的可降解珍珠棉的制备方法，其特征在于：所述步骤四的搅拌时间为3-6个小时，气泵压力为2-6MPA。
10.一种如权利要求1-6所述的可降解珍珠棉，其低温降解处理工艺为：在普通微生物堆肥中放入可降解珍珠棉，其中微生物堆肥的重量与可降解珍珠棉的重量比为3-5:1；10天、15、20后测定降解率。
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