CN114276646B

CN114276646B - 一种植物墙新材料的配方及其制备方法

Info

Publication number: CN114276646B
Application number: CN202210074864.2A
Authority: CN
Inventors: 王洪兵
Original assignee: Taizhou Shengerda Plastic Co ltd
Current assignee: Taizhou Shengerda Plastic Co ltd
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2042-01-21
Also published as: CN114276646A

Abstract

本申请涉及植物墙领域，具体公开了一种植物墙新材料的配方及其制备方法；所述植物墙新材料的配方包括如下重量份的原料：ABS 80‑120份、碳酸钙5‑20份、UV 0.1‑0.4份、抗氧化剂2‑6份、可降解剂5‑20份、交联剂0.5‑2份；所述UV包括2‑羟基‑4‑甲氧基二苯甲酮、2‑羟基‑4‑正辛氧基二苯甲酮和2‑5‑氯化苯并三唑；本申请制得的植物墙新材料具有较好的抗老化性能。

Description

一种植物墙新材料的配方及其制备方法

技术领域

本申请涉及植物墙领域，更具体地说，它涉及一种植物墙新材料的配方及其制备方法。

背景技术

立体绿化越来越多地出现在城市的建筑中，我们在城市的桥梁立柱、通道、护栏、墙面等地方都越来越多地看到郁郁葱葱的大面积绿植，即植物墙。按照材料的不同，植物墙分为生态植物墙和仿真植物墙。仿真植物墙是采用高仿真植物布置的墙体，是一种新型的立体景观装饰设计，可以达到生动活泼、形象逼真的艺术效果。仿真植物墙与生态植物墙相比，更加便于管理，对于室内光照条件不足的环境，可以有效解决植物后期养护的问题，在造型上也更加饱满多变。

现有的仿真植物墙上面的花草主要是使用绢布、塑料、树脂等材料制作而成的，制作出来的花草植物能以假乱真，仿真效果好。

针对上述中的相关技术，发明人认为现有植物墙上的仿真植物材料抗老化效果较差，在光照时间长的情况下，植物墙易褪色，从而会失去仿真的效果。

发明内容

为了提高植物墙材料的抗老化性，本申请提供一种植物墙新材料的配方及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种植物墙新材料的配方，采用如下的技术方案：

一种植物墙新材料的配方，其包括如下重量份的原料：ABS 80-120份、碳酸钙5-20份、UV0.1-0.4份、抗氧化剂2-6份、可降解剂5-20份、交联剂0.5-2份；所述UV包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-5-氯化苯并三唑。

通过采用上述技术方案，本申请制备的植物墙新材料，在ABS的基础上添加碳酸钙和UV，同时加入抗氧化剂、可降解剂和交联剂用于植物墙新材料的制备，提高了植物墙新材料的抗老化性能；UV为紫外光吸收剂，其结构分子中至少含有一个邻位羟基苯基取代基，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-5-氯化苯并三唑这三种物质，其邻位羟基可与氮原子或氧原子形成螯合环，吸收紫外线后，氢键断裂发生分子异构，分子内结构发生热振动，氢键破坏，螯合环打开，分子内结构发生变化，将有害的紫外光变为无害的热能放出，从而提高ABS的耐老化性能；碳酸钙与ABS亲合性好，可有效增加或调节材料力学强度，并可改善ABS加工体系的流变性能，降低塑化温度，从而提高植物墙新材料的尺寸稳定性、耐热性和耐老化性能。

作为优选，所述植物墙新材料的配方包括如下重量份的原料：ABS100-110份、碳酸钙10-15份、UV 0.2-0.3份、抗氧化剂3-5份、可降解剂10-15份、交联剂1-1.5份。

通过采用上述技术方案，本申请通过优化植物墙新材料的各原料用量，使植物墙新材料原料用量在此范围内时，所制备的植物墙新材料的拉伸强度、耐老化性、耐气候性和降解率均较好。

作为优选，所述UV各原料添加的重量份如下：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮5-15份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5-10份和2-5-氯化苯并三唑4-12份。

通过采用上述技术方案，本申请将UV的各原料用量进行配比，得到的植物墙新材料的耐老化性能较好，其中耐老化性能达到538h，在人工阳光气候模拟器内放置600小时，材料无褪色。

作为优选，所述碳酸钙平均粒径为50-100nm。

通过采用上述技术方案，本申请通过限制碳酸钙的平均粒径，得到的植物墙新材料的耐老化性能均较好；当碳酸钙平均粒径为50nm时，植物墙新材料的拉伸强度达到40.8MPa，其力学强度提高，30d降解率可达到15.3％，同时，材料经耐气候性测试后无褪色，且耐老化性提高到563h。

作为优选，所述可降解剂包括如下重量份的原料：聚乳酸10-20份、聚乙烯醇5-15份、聚氯乙烯4-10份。

通过采用上述技术方案，将聚乳酸、聚乙烯醇和聚氯乙烯按一定比例进行共混得到可降解剂，将可降解剂添加到植物墙新材料的制备过程中可提高其降解率；聚乳酸、聚乙烯醇和聚氯乙烯均能被自然界中微生物和酶降解，最终的产物不会对环境产生危害，将其加入到植物墙新材料的制备过程中，可提高植物墙新材料的降解率。

作为优选，所述抗氧化剂为硫代二丙酸二(十二醇)酯或硫代二丙酸二(十四醇)酯。

通过采用上述技术方案，硫代酯抗氧化剂分解氢过氧化物的过程中形成的次磺酸等，对氢过氧化物的分解有催化作用，加入到植物墙新材料的制备过程中，可提高植物墙新材料的抗氧化性，与UV具有协同效应，从而提高植物墙新材料的抗老化性能。

第二方面，本申请提供一种植物墙新材料的制备方法，采用如下的技术方案：其包括如下步骤：

1)将ABS、碳酸钙、UV、抗氧化剂、可降解剂、交联剂共混进行密炼，密炼温度为90-100℃，得到第一混合物；

2)将第一混合物进行开炼，开炼温度为65-75℃，得到造粒；

3)将造粒进行塑化，塑化温度为90-100℃，得到第二混合物；

4)将第二混合物进行模压成型，得到最终的植物墙新材料。

通过采用上述技术方案，将ABS、碳酸钙、UV、抗氧化剂、可降解剂、交联剂经密炼、开炼和塑化，最终模压成型得到植物墙新材料；植物墙新材料制备过程中，密炼温度和时间、开炼温度和时间、塑化温度和时间在上述范围内取值，对制备出来的植物墙新材料在性能上均无影响。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请制备的植物墙新材料，在ABS的基础上添加碳酸钙和UV，同时加入抗氧化剂、可降解剂和交联剂用于植物墙新材料的制备，提高了植物墙新材料的抗老化性能；UV为紫外光吸收剂，其结构分子中至少含有一个邻位羟基苯基取代基，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-5-氯化苯并三唑这三种物质，其邻位羟基可与氮原子或氧原子形成螯合环，吸收紫外线后，氢键断裂发生分子异构，分子内结构发生热振动，氢键破坏，螯合环打开，分子内结构发生变化，将有害的紫外光变为无害的热能放出，从而提高ABS的耐老化性能；碳酸钙与ABS亲合性好，可有效增加或调节材料力学强度，并可改善ABS加工体系的流变性能，降低塑化温度，从而提高植物墙新材料的尺寸稳定性、耐热性和耐老化性能。

2、本申请将聚乳酸、聚乙烯醇和聚氯乙烯按一定比例进行共混得到可降解剂，将可降解剂添加到植物墙新材料的制备过程中可提高其降解率；聚乳酸、聚乙烯醇和聚氯乙烯均能被自然界中微生物和酶降解，最终的产物不会对环境产生危害，将其加入到植物墙新材料的制备过程中，可提高植物墙新材料的降解率。

3、本申请制得的植物墙新材料，经拉伸强度、耐老化性、耐气候性和降解性能测试，最终拉伸强度可达到41.6MPa、耐老化性提高，耐气候性测试之后无褪色，降解率可达到15.8％。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

原料

ABS：生产厂家为大仁化工有限公司；

碳酸钙：生产厂家为河北鸿庄环保科技有限公司；

2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮：生产厂家为上海源叶生物科技有限公司；2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮：生产厂家为上海源叶生物科技有限公司；2-5-氯化苯并三唑：生产厂家为武汉卡布达化工有限公司；

聚乳酸：生产厂家为江苏安创新材料有限公司；聚乙烯醇：生产厂家为山东开普勒生物科技有限公司；聚氯乙烯：生产厂家为上海亿磊塑胶原料有限公司；

硫代二丙酸二(十二醇)酯：生产厂家为攀花化学(上海)有限公司；硫代二丙酸二(十四醇)酯：生产厂家为攀花化学(上海)有限公司；

过氧化二异丙苯：生产厂家为山东旭光化工有限公司。

制备例

制备例1-3

制备例1-3的一种UV，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：

按照表1中用量称量各原料，然后将各原料搅拌均匀，即得UV。

表1制备例1-3的UV各原料及各原料用量(kg)

	制备例1	制备例2	制备例3
				2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	5	10	15
2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮	10	8	5
				2-5-氯化苯并三唑	4	8	12

制备例4-6

制备例4-6的一种可降解剂，其各原料及各原料用量如表2所示，其制备步骤如下：

按照表2中用量称量各原料，然后将各原料搅拌均匀，即得可降解剂。

表2制备例4-6的可降解剂各原料及各原料用量(kg)

	制备例4	制备例5	制备例6
				聚乳酸	10	15	20
聚乙烯醇	15	10	5
				聚氯乙烯	4	8	10

实施例

实施例1-4

实施例1-4的一种植物墙新材料的配方，其各原料及各原料用量如表3所示，其制备步骤如下：

1)将ABS、碳酸钙、UV、抗氧化剂、可降解剂、交联剂共混进行密炼，密炼温度为95℃，得到第一混合物；

2)将第一混合物进行开炼，开炼温度为70℃，得到造粒；

3)将造粒进行塑化，塑化温度为95℃，得到第二混合物；

4)将第二混合物进行模压成型，得到最终的植物墙新材料。

其中，UV来自制备例1，可降解剂来自制备例4，抗氧化剂为硫代二丙酸二(十二醇)酯，碳酸钙的平均粒径为100nm。

表3实施例1-4的各原料及各原料用量(kg)

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					ABS	80	100	110	120
碳酸钙	20	15	10	5
					UV	0.1	0.1	0.1	0.1
抗氧化剂	2	3	5	6
					可降解剂	20	15	10	5
交联剂	0.5	1	1.5	2

实施例5

一种植物墙新材料的配方，与实施例3不同之处在于，其添加的UV来自制备例2，其余步骤与实施例3均相同。

实施例6

一种植物墙新材料的配方，与实施例3不同之处在于，其添加的UV来自制备例3，其余步骤与实施例3均相同。

实施例7

一种植物墙新材料的配方，与实施例5不同之处在于，其UV的添加量为0.2kg，其余步骤与实施例5均相同。

实施例8

一种植物墙新材料的配方，与实施例5不同之处在于，其UV的添加量为0.3kg，其余步骤与实施例5均相同。

实施例9

一种植物墙新材料的配方，与实施例5不同之处在于，其UV的添加量为0.4kg，其余步骤与实施例5均相同。

实施例10

一种植物墙新材料的配方，与实施例7不同之处在于，其添加的碳酸钙平均粒径为80nm，其余步骤与实施例7均相同。

实施例11

一种植物墙新材料的配方，与实施例7不同之处在于，其添加的碳酸钙平均粒径为50nm，其余步骤与实施例7均相同。

实施例12

一种植物墙新材料的配方，与实施例11不同之处在于，其添加的可降解剂来自制备例5，其余步骤与实施例11均相同。

实施例13

一种植物墙新材料的配方，与实施例11不同之处在于，其添加的可降解剂来自制备例6，其余步骤与实施例11均相同。

实施例14

一种植物墙新材料的配方，与实施例12不同之处在于，其添加的抗氧化剂为硫代二丙酸二(十四醇)酯，其余步骤与实施例12均相同。

对比例

对比例1

一种植物墙新材料的配方，与实施例1不同之处在于，其UV中2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。

对比例2

一种植物墙新材料的配方，与实施例1不同之处在于，其UV中2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。

对比例3

一种植物墙新材料的配方，与实施例1不同之处在于，其UV中2-5-氯化苯并三唑的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。

性能检测试验

检测方法/试验方法

按照实施例1-14和对比例1-3的制备方法制备植物墙新材料，然后按照如下检测方法进行检测，其检测结果如表4所示。

拉伸强度测试：按照ASTM D412《硫化橡胶和热塑性弹性体拉伸试验方法》测试方法测试拉伸强度。

耐老化性测试：将力学拉伸样条放置在烘箱中，在140℃进行热老化，用拉伸强度下降至原始强度50％的时间t₁表示耐热性能，t₁值越大，耐老化性能越好。

耐气候性：在人工阳光气候模拟器内放置600小时，观察材料的褪色情况。

降解性能测试：按照GB/T19275-2003测试方法，测试材料的降解性能。

表5实施例1-14和对比例1-3的检测结果

从表4的数据可以看出，本申请的植物墙新材料，将ABS、碳酸钙、UV、抗氧化剂和可降解剂添加到植物墙新材料的制备过程中，得到植物墙新材料，本申请的植物墙新材料具有较好的耐老化性能及可降解性。

结合实施例3和实施例5-6的检测数据可以看出，制备例2的UV配比比较优，制备例2的UV加入到植物墙新材料后，植物墙新材料的拉伸强度、耐老化性、耐气候性均提高，同时，30d降解率可达到14.3％，其可降解性也得到了提高。

结合实施例5和实施例7-9的检测数据可以看出，当UV的添加量为0.2kg时，植物墙新材料的拉伸强度达到40.3MPa，其力学强度提高，30d降解率可达到14.6％，同时，材料经耐气候性测试后无褪色，且耐老化性提高到550h。

再结合对比例1-3的检测数据可以看出，当2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-5-氯化苯并三唑其中一个添加量为0时，得到的植物墙新材料拉伸强度、耐老化性、耐气候性均有所下降，说明当2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-5-氯化苯并三唑对植物墙新材料耐老化性的提高具有协同作用。

结合实施例7和实施例10-11的检测数据可以看出，随着碳酸钙平均粒径的减小，制得的植物墙新材料的拉伸强度、耐老化性、耐气候性和降解率均有所提高，当碳酸钙平均粒径为50nm时，植物墙新材料的拉伸强度达到40.8MPa，其力学强度提高，30d降解率可达到15.3％，同时，材料经耐气候性测试后无褪色，且耐老化性提高到563h。

结合实施例11和实施例12-13的检测数据可以看出，制备例5的可降解剂配比比较优，制备例5的可降解剂加入到植物墙新材料后，植物墙新材料30d降解率可达到15.7％，材料的可降解性提高。

结合实施例12和实施例14的检测数据可以看出，其添加的抗氧化剂选用硫代二丙酸二(十四醇)酯时，得到的植物墙新材料的拉伸强度、耐老化性、耐气候性和降解率均较好。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1. 一种植物墙新材料的配方，其特征在于：其包括如下重量份的原料：ABS 80-120份、碳酸钙5-20份、UV 0.1-0.4份、抗氧化剂2-6份、可降解剂5-20份、交联剂0.5-2份；所述UV包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-5-氯化苯并三唑；

所述UV各原料添加的重量份如下：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮5-15份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5-10份和2-5-氯化苯并三唑4-12份；

所述可降解剂包括如下重量份的原料：聚乳酸10-20份、聚乙烯醇5-15份、聚氯乙烯4-10份。

2. 根据权利要求1所述的一种植物墙新材料的配方，其特征在于：所述植物墙新材料的配方包括如下重量份的原料：ABS 100-110份、碳酸钙10-15份、UV 0.2-0.3份、抗氧化剂3-5份、可降解剂10-15份、交联剂1-1.5份。

3.根据权利要求1所述的一种植物墙新材料的配方，其特征在于：所述碳酸钙平均粒径为50-100nm。

4.根据权利要求1所述的一种植物墙新材料的配方，其特征在于：所述抗氧化剂为硫代二丙酸双十二醇酯或硫代二丙酸双十四醇酯。

5.根据权利要求1所述的一种植物墙新材料的配方，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯。

6.一种权利要求1-5任一所述的一种植物墙新材料的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

1）将ABS、碳酸钙、UV、抗氧化剂、可降解剂、交联剂共混进行密炼，密炼温度为90-100℃，得到第一混合物；

2）将第一混合物进行开炼，开炼温度为65-75℃，得到造粒；

3）将造粒进行塑化，塑化温度为90-100℃，得到第二混合物；

4）将第二混合物进行模压成型，得到最终的植物墙新材料。