CN114085508A - 一种耐温吸管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐温吸管的制备方法，包括以下重量份原料：主料：聚乳酸PLA、聚酯(PBS PBT PET PBAT)50～80、填料：淀粉滑石粉碳酸钙短纤长纤5～40、相容剂1～10、增塑剂1～8、成核剂0.5～3、偶联剂0.25～0.5、抗氧剂0.05～0.5、润滑剂0.1～0.3。以上重量组分原料按照以下步骤制备耐温吸管：S1淀粉干法塑化；S2原料混合；S3熔融挤出；S4热处理。本发明的耐温吸管的制备工艺简单，后续成型速度快，利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及生物降解材料领域，具体涉及一种耐温吸管的制备方法。
背景技术
随着科技的发展，人们的生活水平的日益提高，生活节奏的逐渐加快。牛奶、饮料食品的消费越来越多，而饮料一般会用到吸管。吸管作为一次性用品因其方便、卫生、便宜而受到人们的青睐。
现有的吸管多采用塑料以及添加剂制成，不易降解；或者虽可降解但耐高温性不佳，在接触高温液体时易变形，强度不高。面对日益枯竭的石油资源，符合潮流的生物降解材料作为高科技产品和环保产品正成为一个研发热点。现有的可降解材料在满足可降解的同时，经常强度不够而在使用过程中造成了损坏，在温度高时容易变形，从而使使用不方便，不便于普及。
因此，当前需要寻求一种新型的吸管材料，具有性能强度高，能被微生物降解，同时兼有耐高温等优点，这对于发挥利用吸管的优势性能具有重要意义。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种耐温吸管的制备方法。
根据本申请实施例提供的技术方案，一种耐温吸管，包括以下重量份原料：
一种耐温吸管的制备方法，包括以下步骤：
S1淀粉干法塑化
将指定重量的淀粉、增塑剂放入高混机搅拌10min～50min；
S2原料混合
将塑化后的淀粉与余下的原料按照重量份在混料机中混合均匀；
S3熔融挤出
采用吸管挤出机中挤出切管；
S4热处理
吸管挤出后，放入80℃～100℃热风烘箱中处理10min～60min。
本发明主料中的所述聚乳酸的熔指为3-10，优选为4-5，所述聚酯(PBS PBT PETPBAT)为常用的工业用品。
所述相容剂为PLA-g-MAH、PLA-g-GMA、PBS-g-MAH、PP-g-MAH, POE-g-MAH和PBS-g-GMA中的至少一种；更为优选的，每份所述相容剂是由PLA-g-MAH、PBS-g-MAH和PBS-g-GMA按照重量比为0.4～0.8:0.6～ 1.0:0.8～1.2组成的混合物。
所述淀粉为一般未改性的食用淀粉，增塑剂为甘油、水、ADR、ATBC 或其组合。
所述填料为滑石粉、碳酸钙中的至少一种，其中的碳酸钙优选纳米碳酸钙；
所述成核剂为TMP-6、TMC-300、TMC-306、琥珀酸钠、戊二酸钠、己酸钠、4-甲基戊酸钠、己二酸、二苄叉山梨醇、TMC-328和TMC-210中的至少一种；更为优选的，每份所述成核剂是由TMP-6、琥珀酸钠、4-甲基戊酸钠和己二酸按照重量比0.1～0.5:0.6～1.0:0.4～0.8:0.8～1.2组成的混合物。
所述的抗氧剂和润滑剂为改性塑料中常用的，如抗氧剂1010、抗氧剂 168、抗氧剂1098，润滑剂硬脂酸钙、润滑剂硬脂酸镁。
聚乳酸
又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，是一种新型的生物降解材料。
聚酯
由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称。主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，习惯上也包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等线型热塑性树脂，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料。也可制成聚酯纤维和聚酯薄膜。聚酯包括聚酯树脂和聚酯弹性体。聚酯树脂又包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯(PAR)等。聚酯弹性体(TPEE)一般由对苯二甲酸二甲酯、1,4-丁二醇和聚丁醇聚合而成，链段包括硬段部分和软段部分，为热塑性弹性体。
淀粉
是高分子碳水化合物，是由葡萄糖分子聚合而成的多糖。其基本构成单位为α-D-吡喃葡萄糖，分子式为(C6H10O5)n。
淀粉是高分子碳水化合物，是由单一类型的糖单元组成的多糖。淀粉的基本构成单位为α-D-吡喃葡萄糖，葡萄糖脱去水分子后经由糖苷键连接在一起所形成的共价聚合物就是淀粉分子。淀粉属于多聚葡萄糖，游离葡萄糖的分子式以C6H12O6表示，脱水后葡萄糖单位则为C6H10O5，因此，淀粉分子可写成(C6H10O5)n，n为不定数。组成淀粉分子的结构单体(脱水葡萄糖单位)的数量称为聚合度，以DP表示。
大分子偶联剂，也叫相容剂、增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂。
增塑剂
塑化剂是在工业生产上被广泛使用的高分子材料助剂，又称增塑剂。凡是添加到聚合物材料中能使聚合物塑性增加的物质都称为塑化剂。塑化剂的使用可以改善高分子材料的性能，降低生产成本，提高生产效益。[1] 是一类重要的化工产品添加剂，作为助剂普遍应用于塑料制品、混凝土、泥灰、水泥、石膏、化妆品及清洗剂等材料中，特别是在聚氯乙烯塑料制品中，为了增加塑料的可塑性和提高塑料的强度，需要添加邻苯二甲酸酯，其含量有时可达产品的50％。增塑剂的作用主要是减弱树脂分子间的次价键，增加树脂分子键的移动性，降低树脂分子的结晶性，增加树脂分子的可塑性，使其柔韧性增强，容易加工，可合法用于工业用途，广泛存在于食品包装、化妆品、医疗器材，以及环境水体中。例如保鲜膜、食品包装、玩具等。
成核剂
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料，通过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂
偶联剂
在塑料配混中，改善合成树脂与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。又称表面改性剂。它在塑料加工过程中可降低合成树脂熔体的粘度，改善填充剂的分散度以提高加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。
抗氧剂
抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。
润滑剂
润滑剂用以降低摩擦副的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质。润滑剂对摩擦副还能起冷却、清洗和防止污染等作用。为了改善润滑性能，在某些润滑剂中可加入合适的添加剂。选用润滑剂时，一般须考虑摩擦副的运动情况、材料、表面粗糙度、工作环境和工作条件，以及润滑剂的性能等多方面因素。在机械设备中，润滑剂大多通过润滑系统输配给各需要润滑的部位。
综上所述，本申请的有益效果：本发明采用可降解材料PLA、PBS、PET、 PBT的组合，灵活多变。聚酯纤维原料能提高增强耐热性能，同时结合PLA 树脂、其中采用的淀粉具有很好的生物降解性能，可降解添加剂和成核剂，制得的材料在具有耐温性的同时具有很好的自降解作用。添加的纳米填料，与纯PLA材料制成的吸管相比成本降低，对人体及环境均属择优的可降解材料方向，具有广阔的市场前景和应用价值。
本发明的耐温吸管的制备工艺简单，后续成型速度快，利于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，实施例中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考实施例来详细说明本申请。
实施例1
聚乳酸50份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯20份、淀粉20份、短纤维 10份、相容剂3份，增塑剂1份，成核剂0.5份，偶联剂3份，抗氧剂1010、 168为0.05、0.05份。
先将20份的淀粉、增塑剂1份放入高混机搅拌10min～50min；然后将塑化后的淀粉与以各组分在混料机中混合均匀；并通过吸管挤出机挤出切管，并放入到80℃～100℃热风烘箱中处理10min～60min，得到成品A。
实施例2：
聚乳酸50份、聚丁二酸丁二酯20份、淀粉20份、短纤维10份、相容剂3 份，增塑剂2份，成核剂1.5份，偶联剂3份，抗氧剂1010、168为0.05、0.05 份。
将20份的淀粉、3份的增塑剂放入高混机中搅拌10min～50min；然后将所有原料在混料机中混合均匀后，并通过吸管挤出机挤出切管，并放入到 80℃～100℃热风烘箱中处理10min～60min，得到成品B。
实施例3：
聚乳酸50份、聚丁二酸丁二酯20份、淀粉20份、长纤维10份、相容剂3 份，增塑剂3份，成核剂2份，偶联剂3份，抗氧剂1010、168为0.05、0.05 份。
制备方法如实施例2所示，得到成品C。
将得到的成品A、成品B、成品C与市场上购买的对比例1、对比例2分别进行降解时间、弯曲强度和热变形的测试，见表1。
表1实施例1-3及市场的生物可降解吸管对比表
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 降解时间(天) | 181天 | 190天 | 186天 | 126 | 133 |
| 弯曲强度(MPa) | 25 | 30 | 28 | 12 | 16 |
| 热变形(℃) | 95 | 99 | 100 | 70 | 80 |
结论：
从上表中可以看出，实施例1-3制备的产品耐热性好，强度高，达到降解时间较长(但还是会降解的)，其储存时间比市场购买的要长。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种耐温吸管，其特征是：包括以下重量份原料：
2.根据权利要求1所述的一种耐温吸管的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
S1淀粉干法塑化
将指定重量的淀粉、增塑剂放入高混机搅拌10min～50min；
S2原料混合
将塑化后的淀粉与余下的原料按照重量份在混料机中混合均匀；
S3熔融挤出
采用吸管挤出机中挤出切管；
S4热处理
吸管挤出后，放入80℃～100℃热风烘箱中处理10min～60min。
3.根据权利要求1所述的一种耐温吸管，其特征是：主料中的所述聚乳酸的熔指为3～10，所述聚酯PBS、PBT、PET、PBAT为常用的工业用品。
4.根据权利要求1所述的一种耐温吸管，其特征是：所述相容剂为PLA-g-MAH、PLA-g-GMA、PBS-g-MAH、PP-g-MAH,POE-g-MAH和PBS-g-GMA中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐温吸管，其特征是：每份所述相容剂是由PLA-g-MAH、PBS-g-MAH和PBS-g-GMA按照重量比为0.4～0.8:0.6～1.0:0.8～1.2组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种耐温吸管，其特征是：所述淀粉为一般未改性的食用淀粉，增塑剂为甘油、水、ADR、ATBC及其组合。
7.根据权利要求1所述的一种耐温吸管，其特征是：所述填料为滑石粉、碳酸钙中的至少一种，其中的碳酸钙为纳米碳酸钙。
8.根据权利要求1所述的一种耐温吸管，其特征是：所述成核剂为TMP-6、TMC-300、TMC-306、琥珀酸钠、戊二酸钠、己酸钠、4-甲基戊酸钠、己二酸、二苄叉山梨醇、TMC-328和TMC-210中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种耐温吸管，其特征是：每份所述成核剂是由TMP-6、琥珀酸钠、4-甲基戊酸钠和己二酸按照重量比0.1～0.5:0.6～1.0:0.4～0.8:0.8～1.2组成的混合物。
10.根据权利要求1所述的一种耐温吸管，其特征是：所述抗氧剂和润滑剂为改性塑料中常用的，如抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098，润滑剂硬脂酸钙。
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