CN112574541A - 可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用 - Google Patents

可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112574541A
CN112574541A CN202011297197.1A CN202011297197A CN112574541A CN 112574541 A CN112574541 A CN 112574541A CN 202011297197 A CN202011297197 A CN 202011297197A CN 112574541 A CN112574541 A CN 112574541A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
polylactic acid
biodegradable
copolyester
polyhydroxyalkanoate
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
CN202011297197.1A
Other languages
English (en)
Inventor
史佳林
朱艳青
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.)
Anhui Jinganrun Bio Tech Co ltd
Original Assignee
Anhui Jinganrun Bio Tech Co ltd
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 Anhui Jinganrun Bio Tech Co ltd filed Critical Anhui Jinganrun Bio Tech Co ltd
Priority to CN202011297197.1A priority Critical patent/CN112574541A/zh
Publication of CN112574541A publication Critical patent/CN112574541A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D23/00—Producing tubular articles
    • B29D23/001—Pipes; Pipe joints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/06—Biodegradable
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/18—Applications used for pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用。本发明的可生物堆肥降解材料的制备原料包括40～55重量％的聚乳酸、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖，通过混合熔融，得到可生物堆肥降解材料，可生物堆肥降解材料送入环形模头中挤出，得到可生物堆肥降解管材。本发明的可生物堆肥降解材料，能够利用制备原料中各组分之间的相容性，弥补单一组分的缺陷，性能更优越，成分更安全，熔融过程混合的更加均匀，所得到的材料的强度和韧性都有明显提高，且能耗较低，熔融得到可生物堆肥降解材料后，直接进行挤出步骤生成初生管坯，降低了能耗和成本，节能环保。

Description

可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种可生物堆肥降解材料及其制备方法和应用，以及一种可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用，尤其是在环保技术领域中的应用。
背景技术
目前，全球每年约生产塑料制品1亿吨。其中一次性包装材料、食品饮料塑料制品超过3000万吨。这些和我们的日常生活密不可分的塑料制品及包装因为难以自然分解和合理回收利用，而造成了令人头痛的“白色污染”，并且对不可再生的石油资源产生了严重的依赖。
我国仅一次性餐盒的年生产能力就达到115亿只以上，具有较大规模。其中仅高发泡塑料餐盒就达80亿只左右。随着快餐业的发展，快餐盒的社会需求量还将逐步扩大，2019年上半年外卖餐饮包装消耗各种塑料750万吨。近年来我国物流快递业发展更加迅猛，2018年全国快递业共消耗编织袋53亿条、塑料袋245亿个、封套57亿个、包装箱143亿个、胶带430亿米。同时，饮料吸管、医疗输液管消耗巨大，而且无法回收。面对如此庞大的塑料制品消耗以及陆地和海洋的巨大污染，欧美发达国家都发布了禁塑令。
生活中，我们可以接触到各式各样的塑料管材，大到某些运输管道，小到饮料吸管，极大的方便了人们的日常饮食生活，已成为日常生活中必不可少的用品。但是，传统吸管材料通常为聚丙烯等，这些无回收价值又无法快速降解的塑料吸管的大量使用，给人们生活环境造成严重的白色污染。基于此，美国全国咖啡店取消塑料吸管并改用纸质吸管，每只费用高达十几美分。我国也宣布将于2021年1月1日起全面禁止塑料吸管的使用。
目前，可生物堆肥降解聚乳酸材质的吸管主要存在如下技术问题：传统的聚乳酸吸管耐热温度低，因具有硬而脆、韧性差的问题，当保存环境温度超过60℃时，产品会在短时间内快速降解造成吸管整体降解脆裂无法使用的现象，使得吸管产品还在货架期就失效，造成大量材料浪费，不利于环保性聚乳酸材料的推广使用。再加上聚乳酸的价格是聚丙烯的二至三倍，导致聚乳酸吸管目前无法全面替代塑料吸管。
CN111040398A公开了一种生物可降解吸管及其制备方法，其为了制备可降解吸管使用了如环氧大豆油、铝钛偶联剂、润滑剂和抗水剂等多种化学添加剂，并使用常规的双螺杆挤出设备，制备成本高，卫生安全性不可靠，无法实现全降解。
因此，亟待提出一种成本较低且成分更安全的可生物堆肥降解材料来解决这种困局。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用。本发明提供的可生物堆肥降解材料利用制备原料中各组分之间的相容性，相互混合的过程能够弥补单一组分的缺陷，且制备原料的价格较低，制备得到的可生物堆肥降解材料的性能更优越、成本更低。并且，本发明提供的可生物堆肥降解材料的制备方法中，熔融过程各组分的混合更均匀，避免出现过度热降解现象，提高了材料的韧性和强度，而且能耗较传统的线性反应器降低了50～60％。
本发明第一方面提供了一种可生物堆肥降解材料，其制备原料包括40～55重量％的聚乳酸(PLA)、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述第一共聚酯为聚已内酯(PCL)和/或聚羟基脂肪酸酯(PHA)。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述第二共聚酯为聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯为3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述制备原料包括48～52重量％的聚乳酸、8～12重量％的第一共聚酯、18～22重量％的第二共聚酯和18～22重量％的多糖。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述制备原料包括50重量％的聚乳酸、10重量％的第一共聚酯、20重量％的第二共聚酯和20重量％的多糖。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述制备原料包括50重量％的聚乳酸、10重量％的聚已内酯和/或聚羟基脂肪酸酯、20重量％的聚丁二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和20重量％的多糖。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述制备原料包括50重量％的聚乳酸、5重量％的聚已内酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、5重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和20重量％的多糖。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚乳酸的熔点为125～180℃，玻璃化转变温度为55～60℃。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚己内酯的熔点为59～64℃，玻璃化转变温度为-60至-40℃。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚己内酯的熔点为60℃，玻璃化转变温度为-60℃。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚己内酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。
聚己内酯的熔点较低，若作为单一组分聚合物加工窗口较窄、纤维强度低。但聚己内酯与聚乳酸共混后再制备成聚合物材料，能够改善聚乳酸的脆性、韧性和疏水性，进而提高聚合物材料的强度和柔韧性。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯的熔点为135～180℃，玻璃化转变温度为-45～4℃，拉伸强度20～43MPa，冲击强度≥6kJ/m2。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。
聚羟基脂肪酸酯在加工过程中存在着热加工窗口窄、易热降解、熔体流动性差等的问题，不适合进行单组分加工，将聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸复配时具有良好的可生物堆肥降解性和生物相容性，具有更好的热稳定性，能够显著增强材料的力学强度。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚丁二酸丁二醇酯的熔点为110～115℃，玻璃化转变温度为-35至-20℃。优选地，聚丁二酸丁二醇酯的玻璃化转变温度为-30℃。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.25～0.4：1。
聚乳酸的相对分子质量要远远大于聚丁二酸丁二醇酯的相对分子质量，相对分子质量较低的聚丁二酸丁二醇酯的加入能够起到增塑的作用，并可促进聚乳酸的结晶。本发明中，当聚丁二酸丁二醇酯的重量占原料总重量的配比达到20％时，所得材料的冲击强度可达到14.9kJ/m2，是纯聚乳酸的7.5倍，增韧效果非常显著。聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸复配能够提高材料的结晶速率和强度。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的熔点为110～135℃，玻璃化转变温度为-32至-25℃。优选地，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的玻璃化转变温度为-29℃。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。
聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯分子链中含有柔性的脂肪链和刚性的芳香键，其与聚乳酸复配时，随着聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯含量的增加，会使得聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯-聚乳酸共混物的杨氏模量(描述固体材料抵抗形变能力的物理量)降低、断裂拉伸应变和冲击强度增加，能够明显改善聚乳酸的脆性。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述多糖为淀粉、纤维素和糖原中的至少一种，优选为接枝改性淀粉，更优选为马来酸酐改性的热塑性淀粉。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述马来酸酐改性的热塑性淀粉的粒径为1500～5000目。
根据本发明所述的可生物堆肥降解材料的具体实施方式，所述制备原料包括50重量％的聚乳酸、5重量％的聚已内酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、5重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和20重量％的马来酸酐改性的热塑性淀粉。
淀粉基降解材料天然可降解且成本低廉，但是难以加工成型，一般需要与其它力学性能优良的材料共混应用。其中，马来酸酐改性的热塑性淀粉为一种接枝改性淀粉，能够提高聚乳酸与淀粉的相容性，促进淀粉在聚乳酸基体中的分散，改善其与聚乳酸相容性差的缺陷并结合两者的优点，制备出价格低廉且物理性能优异的可生物堆肥降解材料。本发明中并不限制所使用的马来酸酐改性淀粉的具体型号，以能实现上述效果为目的，可通过市售获得，也可通过实验室自制获得。
聚乳酸的热分解机制比较复杂，其大分子内和分子间会发生可逆的酯交换反应，本发明提供的可生物堆肥降解材料在混合制备的过程中，聚乳酸的大分子链间的该种特性，能够抑制可生物堆肥降解材料大分子链中该类反应活化中心的生成，进而提高材料的起始热分解温度，避免出现热降解现象。
并且，本发明提供的可生物堆肥降解材料的制备原料中，除聚乳酸外，其余各组分的市场价格较聚乳酸低20～500％，使得本发明中仅仅原料成本就比使用纯聚乳酸低20～50％，节省成本。并且，本发明提供的可生物堆肥降解材料取消了各种添加剂的加入。
本发明第二方面提供了一种可生物堆肥降解材料的制备方法，其包括：将40～55重量％的聚乳酸、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖混合熔融，得到可生物堆肥降解材料。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述熔融过程的条件包括：温度155～210℃，真空度30～45kPa，混合时间30～50min，转速3～10rpm。
根据本发明所述的制备方法的具体实施方式，所述熔融过程的条件包括：温度210℃，真空度45kPa，混合时间40min，转速5rpm。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述制备方法包括将48～52重量％的聚乳酸、8～12重量％的第一共聚酯、18～22重量％的第二共聚酯和18～22重量％的多糖混合熔融得到所述可生物堆肥降解材料。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述第一共聚酯为聚已内酯和/或聚羟基脂肪酸酯。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述第二共聚酯为聚丁二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯为3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述制备方法包括将50重量％的聚乳酸、10重量％的聚已内酯和/或聚羟基脂肪酸酯、20重量％的聚丁二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和20重量％的多糖混合熔融得到所述可生物堆肥降解材料。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述聚乳酸的熔点为125～180℃，玻璃化转变温度为55～60℃。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述聚己内酯的熔点为59～64℃，玻璃化转变温度为-60至-40℃。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述聚己内酯的熔点为60℃，玻璃化转变温度为-60℃。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述聚己内酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯的熔点为135～180℃，玻璃化转变温度为-45～4℃，冲击强度≥6kJ/m2，拉伸强度为20～43MPa。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述聚丁二酸丁二醇酯的熔点为110～115℃，玻璃化转变温度为-35至-20℃，优选为-30℃。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.25～0.4：1。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的熔点为110～135℃，玻璃化转变温度为-32至-25℃，优选为-29℃。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述多糖为淀粉、纤维素和糖原中的至少一种。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述多糖为接枝改性淀粉。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述多糖为马来酸酐改性的热塑性淀粉。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述马来酸酐改性的热塑性淀粉的粒径为1500～5000目。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，在熔融之前还包括将各种制备原料预混的过程。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，熔融过程在返混式反应器中进行。优选地，所述返混式反应器为立式带搅拌加热式反应器、卧式带搅拌加热式反应器、立交盘式管道反应器和降膜式反应器中的至少一种。
本发明提供的可生物堆肥降解材料的制备方法，取消了干燥熔融工序和单双螺杆塑化熔体工序，且取消了各种添加剂的加入。熔融过程能够使得各原料在返混反应器中的加热搅拌混合过程更加均匀，避免了聚合物材料在螺杆中塑化熔融时因剪切出现的热降解现象，所得到的可生物堆肥降解材料的强度和韧性都有明显提高，且能耗降低了50～60％。
本发明第三方面提供了一种由上述制备方法得到的可生物堆肥降解材料。
本发明第四方面提供了一种可生物堆肥降解管材的制备方法，包括：将上述可生物堆肥降解材料送入环形模头中挤出。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述环形模头的外模口径为3～100mm，芯轴口径为2.5～90mm。优选地，所述环形模头的外模口径为3～50mm，芯轴口径为2.5～40mm。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述挤出过程的条件包括：外模口中心压缩空气压力为0.5～1MPa，温度为110～155℃。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，在挤出步骤之前还包括将可生物堆肥降解材料依次经过减压阀、真空出料增压泵和熔体过滤器处理，之后再送入环形模头中挤出。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，在环形模头外模口的中心处设有可调温调压的无油压缩空气。通过调节芯轴与外模口之间的间隙和压缩空气的压强，能够制备出不同规格的管材。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，上述可生物堆肥降解材料送入环形模头中挤出后，再依次经过冷却、切割、包装步骤处理，得到不同规格的管材产品。
根据本发明所述的制备方法的优选实施方式，上述冷却、切割、包装步骤各自独立地在真空冷却装置、牵引切断装置、包装装置中进行。
本发明提供的可生物堆肥降解管材的制备方法，熔融得到可生物堆肥降解材料后，无需经过切粒干燥过程，直接进行挤出步骤生成初生管坯，且不会影响初生管坯的结晶成型，降低了能耗和成本，节能环保。
在本发明的不同实施方式中，能够根据不同的需要制备出符合需求的不同规格的可生物堆肥降解管材。
本发明第五方面提供了一种根据上述方法得到的可生物堆肥降解管材。
根据本发明所述的可生物堆肥降解管材的一些实施方式，所述管材的直径为3～100mm，长度为15～6000mm，管材壁厚为0.05～10mm。
根据本发明所述的可生物堆肥降解管材的优选实施方式，所述管材的直径为3～15mm，长度为15～270mm，管材壁厚为0.05～0.25mm。其中，该薄型管材能够作为环保饮料吸管。
本发明制备的可生物堆肥降解管材的弯曲强度为78～101MPa，拉伸强度为10～32MPa，热变形温度为100～130℃，缺口冲击强度为＞12KJ/m2。
本发明第六方面提供了一种上述的可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材，或上述的可生物堆肥降解材料的制备方法、可生物堆肥降解管材的制备方法在环保技术领域中的应用，更优选为在纯净水系统输送管或吸管或输液管中的应用。但并不限于此。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的可生物堆肥降解材料，能够利用制备原料中各组分之间的相容性，弥补单一组分的缺陷，性能更优越，且制作成本低，成分更安全。
(2)本发明提供的可生物堆肥降解材料的制备方法，取消了干燥熔融工序和单双螺杆塑化熔体工序。熔融过程能够使得各制备原料在返混反应器中的加热搅拌混合过程更加均匀，不会发生热降解现象，所得到的可生物堆肥降解材料的强度和韧性都有明显提高，且能耗较低。
(3)本发明提供的可生物堆肥降解管材的制备方法，熔融后得到可生物堆肥降解材料后，无需经过切粒干燥过程，直接进行挤出步骤生成初生管坯，且不会影响初生管坯的结晶成型，降低了能耗和成本，节能环保。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
本发明中测试方法如下：
(1)弯曲强度测试按照ISO178标准进行检测，弯曲速度为2mm/min；
(2)拉伸强度测试按照ISO527-2标准进行检测，拉伸速度为5mm/min；
(3)缺口冲击强度测试按照ISO179标准进行检测。
本发明中试剂来源为：
(1)聚乳酸购自Natrue Works公司的2003D型号；
(2)聚己内酯购自SOLVEY公司的6500型号；
(3)聚丁二酸丁二醇酯购自BASF公司的2300型号；
(4)聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯购自BASF公司的1200型号；
(5)聚羟基脂肪酸酯购自KANEKA公司的04118型号；
(6)改性淀粉为马来酸酐改性淀粉。
其中，上述试剂为粉末状或颗粒状。
【实施例1】
将50重量％的聚乳酸、20重量％的改性淀粉、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、5重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯和5重量％的聚己内酯送入接受器中进行预混，然后借助定量螺旋输送器连续送入具有热交换器及搅拌器的返混式熔融反应器中。在温度为210℃、压力为45kPa下开始熔融反应，并有预结晶作用。控制搅拌器转速5rpm，熔融时间为40min，打开反应器釜底减压阀和真空出料增压泵，将熔融产物送入环形管式挤出模头高压挤出。其中，控制环形挤出模头外模口中心压缩空气压力0.7-0.8MPa，芯轴口径40mm，外模口径50mm，得到初生管坯。
将初生管坯送入真空冷却器，控制真空度为60KPa，并调温水槽温度为30℃，在牵引机的牵引辊下，控制牵引电机45HZ及转速300rpm条件下，初生管坯受横向和纵向拉伸力作用下形成直径和厚度规格为
Figure BDA0002785747790000101
的管材，并根据需求切断成最长6000mm的管材。本实施例制备的可生物堆肥降解管材可用于纯净水系统输送管，具有防菌除臭功能。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度95MPa，拉伸强度28MPa，热变形温度110℃，缺口冲击强度19kJ/m2。
【实施例2】
将50重量％的聚乳酸、20重量％的改性淀粉、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、5重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯和5重量％的聚己内酯送入接受器中进行预混，然后借助定量螺旋输送器连续送入具有热交换器及搅拌器的返混式熔融反应器中。在温度为210℃、压力为45kPa下开始熔融反应，并有预结晶作用。控制搅拌器转速为5rpm，熔融时间为40min，打开反应器釜底减压阀和真空出料增压泵，将熔融产物送入环形管式挤出模头高压挤出。其中，控制环形挤出模头外模口中心压缩空气压力0.6MPa，芯轴口径7.5mm，外模口径8mm，得到初生管坯。
将初生管坯送入真空冷却器，控制真空度为60KPa，并调温水槽温度为40℃，在牵引机的牵引辊下，控制牵引电机30HZ及转速200rpm的条件下，初生管坯受横向和纵向拉伸力作用下形成直径和厚度规格为
Figure BDA0002785747790000102
的管材，调整外模口和芯轴的尺寸，并根据需求切断成50～270mm的不同长度，可用于替代规格为
Figure BDA0002785747790000103
等不同直径的不可降解的塑料吸管。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度90MPa，拉伸强度14MPa，热变形温度105℃，缺口冲击强度14kJ/m2。
【实施例3】
将50重量％的聚乳酸、20重量％的改性淀粉、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、5重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯和5重量％的聚己内酯送入接受器中进行预混，然后借助定量螺旋输送器连续送入具有热交换器及搅拌器的返混式熔融反应器中。在温度为210℃、压力为45kPa下开始熔融反应，并有预结晶作用。控制搅拌器转速为5rpm，熔融时间为40min，打开反应器釜底减压阀和真空出料增压泵，将熔融产物送入环形管式挤出模头高压挤出。其中，控制环形挤出模头外模口中心压缩空气压力0.3-0.5MPa，芯轴口径2.5mm，外模口径3mm，得到初生管坯。
将初生管坯送入真空冷却器，控制真空度为60KPa，并调温水槽温度为40℃，在牵引机的牵引辊下，控制牵引电机35HZ及转速200rpm的条件下，初生管坯受横向和纵向拉伸力作用下形成直径和厚度规格为
Figure BDA0002785747790000111
的管材，并根据需求切断成100～6000mm的不同长度，用于医疗器械中替代不可降解的塑料输液管。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度85MPa，拉伸强度11MPa，热变形温度104℃，缺口冲击强度12kJ/m2。
【实施例4】
按照实施例1的方法，不同的是，将40重量％的聚乳酸、25重量％的改性淀粉、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、8重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯和7重量％的聚己内酯送入接受器中进行预混。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度86MPa，拉伸强度15MPa，热变形温度100℃，缺口冲击强度12kJ/m2。
【实施例5】
按照实施例1的方法，不同的是，将55重量％的聚乳酸、10重量％的改性淀粉、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、10重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯和5重量％的聚己内酯送入接受器中进行预混。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度101MPa，拉伸强度30.2MPa，热变形温度115℃，缺口冲击强度23kJ/m2。
【实施例6】
按照实施例1的方法，不同的是，将5重量％的聚羟基脂肪酸酯替换为5重量％的聚已内酯。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度95MPa，拉伸强度23MPa，热变形温度103℃，缺口冲击强度14kJ/m2。
【实施例7】
按照实施例1的方法，不同的是，将5重量％的聚已内酯替换为5重量％的聚羟基脂肪酸酯。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度98MPa，拉伸强度29.5MPa，热变形温度115℃，缺口冲击强度32kJ/m2。
【实施例8】
按照实施例1的方法，不同的是，将15重量％的聚丁二酸丁二醇酯替换为15重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度97MPa，拉伸强度32MPa，热变形温度108℃，缺口冲击强度21kJ/m2。
【实施例9】
按照实施例1的方法，不同的是，将5重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯替换为5重量％的聚丁二酸丁二醇酯。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度89MPa，拉伸强度29MPa，热变形温度102℃，缺口冲击强度17kJ/m2。
【实施例10】
按照实施例1的方法，不同的是，将60重量％的聚乳酸、5重量％的改性淀粉、5重量％的聚丁二酸丁二醇酯、5重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、15重量％的聚羟基脂肪酸酯和10重量％的聚己内酯送入接受器中进行预混。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度101MPa，拉伸强度26MPa，热变形温度120℃，缺口冲击强度21kJ/m2。
【实施例11】
按照实施例1的方法，不同的是，将35重量％的聚乳酸、20重量％的改性淀粉、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、20重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯和5重量％的聚己内酯送入接受器中进行预混。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度78MPa，拉伸强度19MPa，热变形温度102℃，缺口冲击强度14kJ/m2。
【对比例1】
按照实施例1的方法，不同的是，将聚已内酯和聚羟基脂肪酸酯替换为等量的聚丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯，即：
将50重量％的聚乳酸、20重量％的改性淀粉、20重量％的聚丁二酸丁二醇酯和10重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯送入接受器中进行预混。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度69MPa，拉伸强度8MPa，热变形温度95℃，缺口冲击强度10kJ/m2。
【对比例2】
按照实施例1的方法，不同的是，将聚丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯替换为等量的聚已内酯和聚羟基脂肪酸酯，即：
将50重量％的聚乳酸、20重量％的改性淀粉、20重量％的聚已内酯和10重量％的聚羟基脂肪酸酯送入接受器中进行预混。
经测试，本实施例制备的管材的弯曲强度72MPa，拉伸强度9MPa，热变形温度98℃，缺口冲击强度11kJ/m2。
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可生物堆肥降解材料，其制备原料包括40～55重量％的聚乳酸、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖。
2.根据权利要求1所述的可生物堆肥降解材料，其特征在于，所述第一共聚酯为聚已内酯和/或聚羟基脂肪酸酯；所述第二共聚酯为聚丁二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯；优选地，所述聚羟基脂肪酸酯为3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物；和/或，
所述聚乳酸的熔点为125～180℃，玻璃化转变温度为55～60℃；和/或，
所述聚己内酯的熔点为59～64℃，玻璃化转变温度为-60至-40℃；和/或，
所述聚丁二酸丁二醇酯的熔点为110～115℃，玻璃化转变温度为-35至-20℃；和/或，
所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的熔点为110～135℃，玻璃化转变温度为-32至-25℃；和/或，
所述聚羟基脂肪酸酯的熔点为135～180℃，玻璃化转变温度为-45～4℃，拉伸强度为20～43MPa，冲击强度≥6kJ/m2。
3.根据权利要求1或2所述的可生物堆肥降解材料，其特征在于，所述制备原料包括48～52重量％的聚乳酸、8～12重量％的第一共聚酯、18～22重量％的第二共聚酯和18～22重量％的多糖；和/或，
优选地，所述聚己内酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1；和/或，
优选地，所述聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1；和/或，
优选地，所述聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.25～0.4：1；和/或，
优选地，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的可生物堆肥降解材料，其特征在于，所述多糖为淀粉、纤维素和糖原中的至少一种；优选地，所述多糖为接枝改性淀粉；更优选地，所述多糖为马来酸酐改性的热塑性淀粉；和/或，
所述马来酸酐改性的热塑性淀粉的粒径为1500～5000目。
5.一种可生物堆肥降解材料的制备方法，其包括：将40～55重量％的聚乳酸、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖混合熔融，得到可生物堆肥降解材料。
6.根据权利要求5所述的可生物堆肥降解材料的制备方法，其特征在于，所述熔融过程的条件包括：温度为155～210℃，真空度为30～45kPa，混合时间为30～50min，转速为3～10rpm；和/或，
优选地，所述第一共聚酯为聚已内酯和/或聚羟基脂肪酸酯；所述第二共聚酯为聚丁二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯；优选地，所述聚羟基脂肪酸酯为3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物；和/或，
优选地，所述聚己内酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1；和/或，
优选地，所述聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1；和/或，
优选地，所述聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.25～0.4：1；和/或，
优选地，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。
7.一种根据权利要求5或6的制备方法得到的可生物堆肥降解材料。
8.一种可生物堆肥降解管材的制备方法，包括：将权利要求7得到的可生物堆肥降解材料送入环形模头中挤出；
优选地，所述环形模头的外模口径为3～100mm，芯轴口径为2.5～90mm；和/或，
优选地，所述挤出过程的条件包括：外模口中心压缩空气压力为0.5～1MPa，温度为110～155℃。
9.一种根据权利要求8的制备方法得到的可生物堆肥降解管材；优选地，所述管材的直径为3～100mm，长度为15～6000mm，管材壁厚为0.05～10mm。
10.一种权利要求1-4和权利要求7中任意一项所述的可生物堆肥降解材料、权利要求9所述的可生物堆肥降解管材，或权利要求5或6所述的可生物堆肥降解材料的制备方法、权利要求8所述的可生物堆肥降解管材的制备方法在环保技术领域中的应用，更优选为在纯净水系统输送管或吸管或输液管中的应用。
CN202011297197.1A 2020-11-18 2020-11-18 可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用 Pending CN112574541A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011297197.1A CN112574541A (zh) 2020-11-18 2020-11-18 可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011297197.1A CN112574541A (zh) 2020-11-18 2020-11-18 可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112574541A true CN112574541A (zh) 2021-03-30

Family

ID=75123115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011297197.1A Pending CN112574541A (zh) 2020-11-18 2020-11-18 可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112574541A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112939674A (zh) * 2021-04-02 2021-06-11 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 一种经济作物专用肥及其制备方法
CN114106491A (zh) * 2021-12-28 2022-03-01 深圳市梓健生物科技有限公司 一种可降解的病毒采样管及其制备方法
WO2023093736A1 (zh) * 2021-11-25 2023-06-01 山东兰德英科新材料科技有限公司 可降解输液器软管专用料及采用其制备输液器软管的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102241836A (zh) * 2010-09-20 2011-11-16 深圳市科聚新材料有限公司 一种可完全生物降解材料及其生产工艺
CN105273376A (zh) * 2014-08-29 2016-01-27 陈再荣 一种生物降解材料及其制备方法与用途
CN107778793A (zh) * 2017-10-27 2018-03-09 中山明峰生物塑料有限公司 一种可吹膜可堆肥树脂及其制备方法
CN109880306A (zh) * 2019-01-18 2019-06-14 海南海达丰实业有限公司 一种可吹膜、可注塑的生物降解塑料及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102241836A (zh) * 2010-09-20 2011-11-16 深圳市科聚新材料有限公司 一种可完全生物降解材料及其生产工艺
CN105273376A (zh) * 2014-08-29 2016-01-27 陈再荣 一种生物降解材料及其制备方法与用途
CN107778793A (zh) * 2017-10-27 2018-03-09 中山明峰生物塑料有限公司 一种可吹膜可堆肥树脂及其制备方法
CN109880306A (zh) * 2019-01-18 2019-06-14 海南海达丰实业有限公司 一种可吹膜、可注塑的生物降解塑料及其制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112939674A (zh) * 2021-04-02 2021-06-11 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 一种经济作物专用肥及其制备方法
WO2023093736A1 (zh) * 2021-11-25 2023-06-01 山东兰德英科新材料科技有限公司 可降解输液器软管专用料及采用其制备输液器软管的方法
CN114106491A (zh) * 2021-12-28 2022-03-01 深圳市梓健生物科技有限公司 一种可降解的病毒采样管及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112574541A (zh) 可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用
US5449708A (en) Biodegradable starch-based polymer compositions
CN112876745A (zh) 一种抗菌可生物降解餐具及其制备方法
CN101386703B (zh) 一种聚乳酸/热塑性淀粉发泡体及其生产方法
CN100572433C (zh) 一种可完全生物降解塑料树脂及其薄膜类制品的生产方法
CN113861635A (zh) 一种淀粉改性pbat/pla生物降解塑料薄膜及其制备方法
CN111961322B (zh) 聚（4-羟基丁酸酯）生物可降解包装薄膜及其制备方法
CN102875853A (zh) 一种可降解塑料及其制备方法
CN1935882B (zh) 水溶性可生物降解材料及其制备方法以及片材类成型制品
CN108929527B (zh) 一种兼具高延展性和高阻隔性能的pbat/改性淀粉全生物降解薄膜及其制备方法和应用
CN104610715A (zh) 一种纤维增强全降解耐热环保材料及其制备方法与应用
CN112552654B (zh) 适用于制备薄膜的pbat/pha/木粉组合物及其制备和应用
CN112552655B (zh) 适用于制备薄膜的改性纤维素填充pbat/pla组合物及其制备和应用
CN104387732A (zh) 一种透明抗撕裂聚乳酸生物降解薄膜及其制备方法
CN114230989A (zh) 环保生物降解pbat发泡材料的制备方法
LU501424B1 (en) Novel composite biodegradable plastic material for injection molding and preparation method therefor
CN111763410B (zh) 一种高淀粉含量生物可降解pbat合金及其制备方法
CN102321287A (zh) 一种可生物降解聚乙烯薄膜及其制备方法
CN112358708A (zh) 一种高淀粉含量生物降解吹膜改性材料及其制备方法
CN107936486B (zh) 一种购物袋用生物降解聚酯组合物
CN113956630A (zh) 一种完全生物降解薄膜及其制备方法
CN102492177A (zh) 食品接触用生物基片材及其制备方法
CN114031909A (zh) 一种淀粉基可降解吸管材料及其制备方法
KR20220121242A (ko) 생분해성 및 퇴비성 조성물
CN102115549B (zh) 可生物降解的含淀粉的高分子组合物及其制备

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