CN113736233A - Pbat/pla淀粉基完全生物降解材料组合物、粒子、复合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及完全生物降解材料领域,公开了一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物、粒子、复合膜及其制备方法,该材料组合物包括:PBAT30‑60重量份,PLA 3‑10重量份,淀粉10‑40重量份,增塑剂10‑20重量份,润滑剂0.2‑0.8重量份,相容剂0.1‑0.5重量份,扩链剂0.1‑0.5重量份。本发明提供的材料,能够完全降解,利用该材料可连续造粒和吹塑成型,制得的薄膜易开口,表面光滑,且力学性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及完全生物降解材料领域,具体涉及一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料、粒子、复合膜及其制备方法。
背景技术
随着工业化得发展,塑料制品在我们生活中随处可见,塑料制品即丰富了我们的生活,也给我们的生活带来了便利,被广泛应用于生产、生活和科研等领域。
但塑料制品也给我们的生活带来了不便,在生活中随处可见的塑料遗弃物,不仅威胁着我们的健康,也对野生动植物存在危害。
PBAT是一种新型的生物降解塑料,因其结构中既有脂肪族链段又有芳香族链段,其中,柔性的脂肪链,保证了其有分子链良好的柔性,苯环则提高了分子的热稳定性,降低了分子的降解速度,并且扩大了PBAT分子空间,便于与其他分子共混。
PLA是以乳酸为原料聚合生成的高分子材料,具有无毒、无刺激性、强度高、易加工成型和优良的生物相容性等特点,制品在使用后可完全降解,因此,PLA是一种能真正达到生态和经济双重效应的生物环保材料,是近年来开发研究最活跃、发展最快的生物降解塑料。PLA可用于一次性饭盒以及其他各种食品、饮料外包装材料;适合加工成高附加值薄膜,取代目前易破碎的农用地膜;在生物医用材料中可用于医用缝合线、药物控释载体、骨科内固定材料、组织工程支架等。
因此希望结合两种材料的优异的性能,制备PBAT/PLA混合体系的制品,可减少对生活环境的污染。但就目前的技术而言,将两者直接共混,吹塑制得的薄膜开口难,在生产过程中,效率不高,同时,降低了袋子的使用性。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足,提供了一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物、粒子、复合膜及其制备方法。本发明提供的材料,能够完全降解,利用该材料可连续造粒和吹塑成型,制得的薄膜易开口,表面光滑,且力学性能优异。
为了实现上述目的,第一方面,本发明提供一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料,其特征在于,该材料包括:PBAT 30-60重量份,PLA 3-10重量份,淀粉10-40重量份,增塑剂10-20重量份,润滑剂0.2-0.8重量份,相容剂0.1-0.5重量份,扩链剂0.1-0.5重量份。
第二方面,本发明提供了一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子的制备方法,采用本发明所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物按照下述方法进行制备:
(1)将增塑剂和淀粉一起放入搅拌机中搅拌13-16min;
(2)将PBAT、PLA和助剂加入到塑化好的淀粉中一起搅拌5-10min,待搅拌均匀备用;
(3)将搅拌均匀的混合料使用平行双螺杆造粒机组挤出造粒。
第三方面,本发明提供了由本发明所述的方法制得的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子。
第四方面,本发明提供了由本发明所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子吹塑制得的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解塑料薄膜。
相较于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提供的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料能够完全降解;
(2)本发明提供的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料可连续造粒和吹塑成型,进一步提高了生产效率;
(3)本发明提供的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料吹塑制得的薄膜易开口,且表面光滑,力学性能优异。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,如无特别说明,所用的各材料均可通过商购获得,如无特别说明,所用的方法为本领域的常规方法。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面,本发明提供一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其特征在于,该材料组合物包括:PBAT 30-60重量份,PLA 3-10重量份,淀粉10-40重量份,增塑剂10-20重量份,润滑剂0.2-0.8重量份,相容剂0.1-0.5重量份,扩链剂0.1-0.5重量份。
在本发明中,优选地,该材料组合物包括:PBAT 50-60重量份,PLA 5-8重量份,淀粉20-35重量份,增塑剂10-20重量份,润滑剂0.4-0.8重量份,相容剂0.3-0.5重量份,扩链剂0.4-0.5重量份。
在本发明中,优选地,所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉和藕淀粉中的一种或多种。
对于增塑剂没有特别的限定,可以为本领域中常用的各种增塑剂,本领域技术人员可以根据实际使用需求进行确定,在本发明中,优选地,所述增塑剂为乙二醇、甘油、山梨醇、甘露醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、四羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、三聚甘油、一缩二乙醇、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一种或多种。
在本发明中,优选地,所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬化油、三聚甘油单硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸钙中的一种或多种。
在本发明中,优选地,所述相容剂为铝酸脂偶联剂、钛酸酯偶联剂、SEBS、SEBS-g-GMA、SEBS-g-MAH、烯烃-GMA、POE-g-GMA、St-AN-GMA、无水柠檬酸、E-MA-GMA和E-BA-GMA中的一种或多种。
在本发明中,所述相容剂为铝酸脂偶联剂、钛酸酯偶联剂、SEBS、SEBS-g-GMA、SEBS-g-MAH、烯烃-GMA、POE-g-GMA、St-AN-GMA、无水柠檬酸、E-MA-GMA和E-BA-GMA中的一种或多种,优选地,所述相容剂为无水柠檬酸、铝酸脂偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
在本发明中,优选地,所述扩链剂为聚氨酯类扩链剂。例如,可以为ADR4368、ADR4370S系列中的一种。
在本发明中,优选地,所述PBAT的熔体流动速率为2.99g/10min。在本发明的具体实施方式中选用金晖兆隆高新科技有限公司,原料的熔体流动速率为2.99g/10min的PBAT。
在本发明中,优选地,在本发明的具体实施方式中选用Nature Works公司,熔体流动速率为10.52g/10min的PLA。
第二方面,本发明提供了一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子的制备方法,采用上述PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物按照下述方法进行制备:
(1)将增塑剂和淀粉一起放入搅拌机中搅拌13-16min;
(2)将PBAT、PLA和助剂加入到塑化好的淀粉中一起搅拌5-10min,待搅拌均匀备用;
(3)将搅拌均匀的混合料使用平行双螺杆造粒机组挤出造粒。
在本发明的制备方法中,优选地,所述混合搅拌的条件包括:在100-300r/min下搅拌5-10min后,在400-700r/min下搅拌5-10min,控制料温不超过50℃,在100-300r/min下进行降温。
第三方面,本发明提供了由上述方法制得的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子。
在本发明中,优选地,所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子,在载荷为2.16kg、温度为190℃的熔体流动速率为2-3.5g/10min。
第四方面,本发明提供了由本发明所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子吹塑制得的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解塑料薄膜。
在本发明的具体实施方式中,按照下述步骤进行制备:
(1)将所述的组分在高速混合机中搅拌10-20分钟;
(2)使用平行双螺杆造粒机组挤出、造粒,即得可吹塑成型的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料的粒子,最后经吹塑制得薄膜;
其中,双螺杆造粒机组的各区段温度为75-165℃,螺杆转速为300-450rpm。
下面通过实施例对本发明进行详细地说明,但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例中用到的所有原料均为市购。
实施例1
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT 50重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,甘油10重量份,硬脂酸0.4重量份,无水柠檬酸0.3重量份,ADR43680.4重量份。
实施例2
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT 50重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,甘油15重量份,硬脂酸0.6重量份、无水柠檬酸0.3重量份,ADR43680.4重量份。
实施例3
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT 50重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,甘油20重量份,硬脂酸0.8重量份、无水柠檬酸0.3重量份,ADR43680.4重量份。
实施例4
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT 55重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,甘油10重量份,硬脂酸0.4重量份,无水柠檬酸0.3重量份,扩链剂ADR4370S 0.5重量份。
实施例5
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT 55重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,甘油15重量份,硬脂酸0.6重量份,无水柠檬酸0.3重量份,扩链剂ADR4370S 0.5重量份。
实施例6
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT 55重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,甘油20重量份,硬脂酸0.8重量份,无水柠檬酸0.3重量份,扩链剂ADR4370S 0.5重量份。
对比例1
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT 50重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,山梨醇10重量份,硬脂酸钙0.4重量份,铝酸脂偶联剂0.3重量份,扩链剂ADR 43680.4重量份。
对比例2
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT 55重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,山梨醇15重量份,硬脂酸钙0.6重量份,铝酸脂偶联剂0.3重量份,扩链剂43680.4重量份。
对比例3
一种可用于PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,包括以下重量份原料:
PBAT60重量份,PLA 8重量份,淀粉30重量份,山梨醇20重量份,硬脂酸钙0.6重量份,钛酸酯偶联剂0.3重量份,扩链剂ADR4370S 0.4重量份。
将上述实施例1-6以及对比例1-3按照下述方法进行制备:
(1)将30重量份淀粉与10重量份的甘油倒入高混机,低速搅拌5-10min,高速搅拌5-10min;(2)将50重量份PBAT、8重量份PLA、0.4重量份硬脂酸、0.3重量份无水柠檬酸和0.4重量份ADR4368加入到(1)中,出料备用;(3)将(2)倒入造粒机进行造粒;(4)将粒子倒入吹塑机吹塑;以相同的方法对实施例2-6和对比例1-3进行造粒和吹塑,制得薄膜,并对该薄膜进行下述性能测试,测试结果如表1所示。
其中,拉伸强度、撕裂强度、熔体流动速率:按照相应国家标准测试方法进行测试。
拉伸性能测试:按照GB/T 1040.3-2006测试,试样采用2型,长度为150mm,宽度为15mm,试验速度为200mm/min。检测样品纵向和横向两个方向的数据;
撕裂强度测试:按GB/T 16578.2-2009的规定进行。检测样品纵向和横向两个方向的数据;
按国家标准GB3682-2000测试改性粒子的熔体流动速率。
拉伸强度单位为MPa,断裂伸长率单位为%,熔体流动速率。
表1
通过表1可知:本发明提供的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料的性能优异,各项性能优异,适用于包装制品,特别适用于各种包装袋或封口袋中。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (12)
1.一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其特征在于,该材料组合物包括:PBAT 30-60重量份,PLA 3-10重量份,淀粉10-40重量份,增塑剂10-20重量份,润滑剂0.2-0.8重量份,相容剂0.1-0.5重量份,扩链剂0.1-0.5重量份。
2.根据权利要求1所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其中,该材料组合物包括:PBAT 50-60重量份,PLA 5-8重量份,淀粉20-35重量份,增塑剂10-20重量份,润滑剂0.4-0.8重量份,相容剂0.3-0.5重量份,扩链剂0.4-0.5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其中,所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉和藕淀粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其中,所述增塑剂为乙二醇、甘油、山梨醇、甘露醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、四羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、三聚甘油、一缩二乙醇、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其中,所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬化油、三聚甘油单硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸钙中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其中,所述相容剂为无水柠檬酸、铝酸脂偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其中,所述扩链剂为聚氨酯类扩链剂。
8.根据权利要求1或2所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物,其中,所述PBAT的熔体流动速率为2.99g/10min;
优选地,所述PLA的熔体流动速率为10.52g/10min。
9.一种PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子的制备方法,其特征在于,采用权利要求1-8中任意一项所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料组合物按照下述方法进行制备:
(1)将增塑剂和淀粉一起放入搅拌机中搅拌13-16min;
(2)将PBAT、PLA和助剂加入到塑化好的淀粉中一起搅拌5-10min,待搅拌均匀备用;
(3)将搅拌均匀的混合料使用平行双螺杆造粒机组挤出造粒。
10.由权利要求9所述的方法制得的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子。
11.根据权利要求10所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子,其中,所述粒子在载荷为2.16kg、温度为190℃的熔体流动速率为2-3.5g/10min。
12.由权利要求10或11所述的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解材料粒子吹塑制得的PBAT/PLA淀粉基完全生物降解塑料薄膜。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211203 |
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