CN114276658B - 一种可降解材料及其制备方法、纸杯 - Google Patents
一种可降解材料及其制备方法、纸杯 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114276658B CN114276658B CN202111618383.5A CN202111618383A CN114276658B CN 114276658 B CN114276658 B CN 114276658B CN 202111618383 A CN202111618383 A CN 202111618383A CN 114276658 B CN114276658 B CN 114276658B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- collagen
- degradable material
- water
- material according
- preparation
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics
Abstract
本申请涉及一次性纸杯领域，公开了一种可降解材料及其制备方法、纸杯。可降解材料的原料包括聚乳酸母粒、聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯母粒、胶原蛋白、增韧剂、润滑剂、成核剂和抗氧剂。可降解材料是将增韧剂、润滑剂、抗氧剂和胶原蛋白混合均匀后，加入聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯母粒、聚乳酸母粒和成核剂混合均匀，最后进行挤出造粒制得。然后将此可降解材料融化后喷淋在外层杯体的内壁得到纸杯，此方法得到的纸杯不仅具有与市面上存在的内壁为PE淋膜层的纸杯相当的韧性和防水性能，并且具有更加优异的降解能力。
Description
技术领域
本申请涉及一次性纸杯领域，尤其是涉及一种可降解材料及其制备方法、纸杯。
背景技术
纸杯属于一次性日用品，因为纸杯使用方便，干净卫生的优点，在市面上广泛使用，因此消耗量较大，进而导致产生较多的一次性垃圾。目前的纸杯通常分为外层杯体和杯体内壁的淋膜层，外层杯体采用化学木浆制成，因此可以被降解，而淋膜层多采用PE淋膜层，但是PE淋膜层的降解能力较差，不能满足绿色环保的要求，因此导致纸杯整体降解能力较差。
聚乳酸是比较有前景的可生物降解的材料之一，能够在自然环境下实现完全降解，但是聚乳酸自身抗冲击强度较差、断裂伸长率较低的缺点限制了它的应用，使用聚乳酸作为原料制备的淋膜喷淋于纸杯的外层杯体的内壁，得到的纸杯防水防油性能相对较差。
发明内容
为了提高聚乳酸淋膜的韧性，达到与PE淋膜层相似的防水防油效果，并同时提高纸杯的降解能力，本申请提供一种可降解材料及其制备方法、纸杯。
第一方面，本申请公开了一种可降解材料，所述可降解材料由以下质量份的原料混合并进行挤出造粒得到：
聚乳酸母粒：60～70份；
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯母粒：20～30份；
增韧剂：10～15份；
润滑剂：2.3～3.5份；
成核剂：2～3份；
抗氧剂：0.3～0.6份；
胶原蛋白：12～16份。
聚乳酸是由乳酸合成的，乳酸是微生物发酵的产物，乳酸的原料为所有碳水化合物富集的物质。聚乳酸在土壤中微生物和水的作用下可以被完全分解成二氧化碳和水，对环境污染性较小，因此具有良好的可生物降解性，并且对人体无毒、无刺激。但是聚乳酸的韧性较差，因此加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯对其进行改性，聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯具有比较优异的韧性，可以弥补聚乳酸韧性较差的缺点。并且聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯是一种石油基可生物降解聚合物，在土壤中能被微生物分解为二氧化碳和水，对环境污染较小，符合绿色环保的要求。
另外在体系中添加了胶原蛋白，胶原蛋白是由无数根胶原纤维束组合而成，胶原蛋白最基本的单位是原胶原，原胶原是由紧密结合的三条多胜肽链组成，三条多胜肽链以链间的氢键紧密结合，形成比较稳定的三股螺旋结构。胶原蛋白还具有良好的相容性，因此将胶原蛋白添加入上述体系，不仅能够与聚乳酸和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯良好结合，并且提高聚乳酸的韧性。胶原蛋白属于蛋白质，比较容易降解，不会对环境造成污染。并且胶原蛋白具有较为优异的阻油和阻湿特性，可以提高可降解材料的防水性能，涂覆在外层杯体内壁后可以提高纸杯的防水效果。
因此，聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、胶原蛋白及其它助剂结合得到的可降解材料具有比较优异的韧性，将此可降解材料喷淋于外层杯体的内壁时不易裂开，可以达到与PE淋膜层相似的防水防油效果，并同时提高了纸杯的降解能力。
可选的，所述润滑剂为甘油和硬脂酸的混合物，所述甘油和硬脂酸的质量之比为：(4～6)∶1。
甘油作为外润滑剂，可以降低可降解材料在熔融时的粘附力，增强可降解材料的流动性。硬脂酸作为内润滑剂，可以减少聚合物分子之间的内聚力，改善助剂之间的流动性，从而使助剂之间更好的结合，两者相互结合可以增强助剂之间混合的均匀度，并且增强可降解材料的加工性能。
可选的，所述胶原蛋白是从鱼鳞、鱼皮、猪皮和牛皮中任意一种胶原蛋白原料得到的。
上述胶原蛋白原料中富含胶原蛋白，材料简单易得，经过处理后可以得到质量较好的胶原蛋白。
可选的，所述胶原蛋白由胶原蛋白原料经过草木灰处理后得到的，所述草木灰和胶原蛋白原料的质量之比为：(5～8)∶1。
草木灰中富含碱性物质，该比例下的草木灰中的碱性物质的浓度可以将胶原蛋白材料中的胶原蛋白提取出来，再经过过滤、离心等处理，可以得到质量较好的胶原蛋白。并且草木灰中的碱呈弱碱性，跟氢氧化钠等强碱相比，不易破坏胶原蛋白的结构，能够得到质量较高的胶原蛋白。而且草木灰比较环保，对环境产生污染较小，而氢氧化钠等碱类在后续处理中会产生大量的废水，对环境造成较大的污染，不够绿色环保。
综上所述，草木灰不仅能够提供提取胶原蛋白所需的碱性，而且在提取过程中对环境的污染较小，因此使用草木灰提取胶原蛋白是较佳的选择。
可选的，所述胶原蛋白的制备方法，包括以下步骤：
S1.去除上述胶原蛋白原料中的脂肪并进行清洗后，用去离子水浸泡至水清澈，滤干水分，冷冻保存；
S2.将冷冻后的胶原蛋白原料粉碎；
S3.在草木灰中加入去离子水，搅拌均匀后加入粉碎后的胶原蛋白原料再搅拌1～2h，得到混合溶液；
S4.将步骤S3中的混合溶液进行离心，取上清液；
S5.在上清液中先加入氯化钠溶液浸泡至沉淀析出后进行离心，再在得到的沉淀物中加入柠檬酸溶液浸泡2～3h后透析，将得到的沉淀物进行浓缩、冻干处理，制得。
在步骤S2中，将胶原蛋白原料粉碎，以便于后续步骤中胶原蛋白的提取。在步骤S3中，先加入去离子水，可以使草木灰中的碱性物质溶于水中，然后与粉碎的胶原蛋白原料混合，可以加快提取胶原蛋白的效率。在步骤S4中，经过超速离心，可以将剩下的胶原蛋白废料和草木灰中的固体物质去除，得到含量较高的胶原蛋白。在步骤S5中，氯化钠溶液为2％～2.5％的氯化钠溶液，柠檬酸溶液为0.1～0.12mol/L的柠檬酸溶液，将得到的胶原蛋白用2.5％的氯化钠溶液和0.1～0.12mol/L的柠檬酸溶液浸泡后可以将其中少量的杂蛋白去除，得到含量更高的胶原蛋白。
可选的，在步骤S3中，加入粉碎的胶原蛋白原料后在40～50℃下进行搅拌。
在此温度范围内，在不破坏胶原蛋白的结构的情况下，可以加快从胶原蛋白原料中提取胶原蛋白的效率。
可选的，在步骤S4中离心的条件为4000～6000r/min，离心时间为8～12min。
通过该离心条件下的超速离心，可以使含有胶原蛋白的上清液和未过滤干净的杂质更好的分离，以得到含量较高的胶原蛋白。
第二方面，本申请公开了一种可降解材料的制备方法，包括以下步骤：Z1.将增韧剂、润滑剂、抗氧剂和胶原蛋白混合均匀；
Z2.再加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯母粒、聚乳酸母粒和成核剂混合均匀；Z3.将步骤Z2中的混合物进行熔融、挤出、造粒。
在步骤Z1中，混合时间为20～30min，混合速度为300～500r/min，先将所添加的助剂混合均匀，以便于后续步骤中便于与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯母粒和聚乳酸母粒更加均匀的混合。步骤Z2中，加入成核剂，使混合物在步骤Z3中挤出时能够快速结晶，缩短可降解材料的成型周期。在步骤Z3中，混合物挤出、造粒是在250～255℃、255～260℃、260～265℃、265～270℃、270～275℃五段温度，转速为300～400r/min，模具温度为75～80℃的条件下进行的。在此条件下得到的可降解材料成型较好，颗粒表面光滑平整，并且比较容易切割，得到的颗粒大小一致。
可选的，在步骤Z2中，混合时间为1～2h，混合速度为600～700r/min。
在较高的速度下可以将聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯母粒和聚乳酸母粒混合的更加均匀，并且使其与步骤Z1中助剂的混合物之间混合的更加均匀。
第三方面，本申请公开了纸杯，包括外层杯体和杯体内壁的淋膜层，所述淋膜层由上述的可降解材料或上述的可降解材料的制备方法制备得到的可降解材料融化后得到。
纸杯分为外层杯体和外层杯体内壁的淋膜层，本申请将上述的可降解材料融化后作为淋膜层喷淋在外层杯体的内壁，相比于降解能力较差的PE淋膜层，本申请提供的可降解材料作为淋膜层可以提高纸杯的降解能力。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请公开了一种可降解材料的配方和制备方法，此可降解材料主要是使用聚乳酸母粒、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯母粒、胶原蛋白、增韧剂、润滑剂、成核剂和抗氧剂制成。聚乳酸在土壤中微生物和水的作用下可以被完全分解成二氧化碳和水，聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯是一种石油基可生物降解聚合物，在土壤中也能被微生物分解为二氧化碳和水，胶原蛋白属于蛋白质，也比较容易降解，不会对环境造成污染。聚乳酸的韧性较差，加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯和胶原蛋白可以改善其韧性，得到降解能力比较优异并且韧性较佳的可降解材料。将此可降解材料喷淋于外层杯体的内壁时不易裂开，可以达到与PE淋膜层相似的防水防油效果，并同时提高了纸杯的降解能力。
2.本申请将上述可降解材料融化后喷淋于外层杯体的内壁，得到了纸杯，此纸杯与喷淋PE膜的纸杯相比，具有比较优异的降解能力。
具体实施方式
以下结合制备例、实施例、对比例、应用例和应用对比例对本申请作进一步详细说明。
部分材料的来源、型号如表1所示。
表1、原料来源规格表
| 原料 | 型号规格 | 来源 |
| 鱼皮 | / | 黄河鲤鱼 |
| 草木灰 | 065979 | 济南辉腾化工 |
| 聚乳酸 | 4032D | 美国NatureWords |
| 聚对苯二甲酸-己二酸丁二酶酯 | BX8145 | 巴斯夫BASF |
| 碳酸钙 | / | 河北腾川矿产品贸易 |
| 甘油 | 万能，含量99.9％ | 广州西陇精细化工 |
| 硬脂酸 | / | 河北联众化工 |
| 山梨醇 | 99％ | TICHEM蒂凯姆 |
| 抗氧剂1010 | / | 巴斯夫BASF |
| pE淋膜 | JCZY | 东莞市佳昌复合材料 |
制备例
制备例1～12为胶原蛋白。
在制备例1～12中，可以使用鱼皮、鱼鳞、猪皮和牛皮等富含胶原蛋白的胶原蛋白原料，本申请制备例1～12中使用鱼皮作为胶原蛋白原料。
在制备例1～9中，胶原蛋白的制备方法如下：
S1.去除鱼皮中的脂肪并进行清洗后，用去离子水浸泡至水清澈，滤干水分，冷冻保存；
S2.将冷冻后的鱼皮粉碎至30目；
S3.在草木灰中加入32L去离子水，搅拌均匀后加入4kg粉碎后的鱼皮，在45℃下搅拌1.5h后冷却至室温；
S4.将步骤S3中的混合溶液在转速为5000r/min的条件下离心10min，取上清液；S5.在上清液中先加入2.5％的氯化钠溶液(V上清液∶V2.5％的氯化钠溶液＝1∶5)浸泡至沉淀析出，在5000r/min的条件下离心10min，再在得到的沉淀物中加入0.1mol/L柠檬酸溶液(W沉淀物∶V0.1mol/L柠檬酸溶液＝1∶4)浸泡3h后使用蒸馏水进行透析，将得到的沉淀物进行浓缩、冻干处理，制得。
制备例1
制备例1中加入的草木灰的质量为28kg。
制备例2
制备例2与制备例1的不同之处在于，草木灰的质量为20kg。
制备例3
制备例3与制备例1的不同之处在于，草木灰的质量为8kg。
制备例4
制备例4与制备例1的不同之处在于，在步骤S3中，温度为50℃。
制备例5
制备例5与制备例1的不同之处在于，在步骤S3中，温度为40℃。
制备例6
制备例6与制备例1的不同之处在于，在步骤S3中，温度为80℃。
制备例7
制备例7与制备例1的不同之处在于，在步骤S4中，转速为4000r/min,离心时间为12min。
制备例8
制备例8与制备例1的不同之处在于，在步骤S4中，转速为6000r/min,离心时间为8min。
制备例9
制备例9与制备例1的不同之处在于，在步骤S4中，转速为2000r/min,离心时间为5min。
制备例10
去除鱼皮中的脂肪并进行清洗后，用去离子水浸泡至水清澈，滤干水分，冷冻保存；将冷冻后的鱼皮粉碎；称取4kg粉碎后的鱼皮，加入40L水，煮沸5min，然后在60℃的条件下搅拌1h，冷却至室温，在转速为5000r/min的条件下离心10min，取上清液，浓缩并冷冻干燥得到。
制备例11
制备例11与制备例1的不同之处在于，步骤S3为，在4kg的粉碎后的鱼皮中加入16L的0.1mol/L的氢氧化钠，在25℃下搅拌1.5h。
制备例12
去除鱼皮中的脂肪并进行清洗后，用去离子水浸泡至水清澈，滤干水分，冷冻保存；将冷冻后的鱼皮粉碎；称取4kg粉碎后的鱼皮，加入40L 0.1mol/L柠檬酸溶液搅拌浸提8h，在5000r/min的条件下离心10min，取上清液，加入2.5％的氯化钠溶液浸泡至沉淀析出，将得到的沉淀物进行浓缩、冻干处理，制得。
实施例
实施例1～20及对比例1～4为可降解材料。
在实施例1～17及对比例1～4中，可降解材料的制备方法如下：
Z1.将增韧剂、润滑剂、抗氧剂和胶原蛋白在400r/min条件下混合25min；
Z2.再加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯母粒、聚乳酸母粒和成核剂在650r/min条件下混合1.5h；
Z3.将步骤Z2中的混合物使用双螺旋挤出机在250℃、255℃、260℃、265℃、270℃五段温度，转速为350r/min，模具温度为80℃的条件下进行挤出、造粒。
实施例1～12对应使用制备例1～12制备的胶原蛋白，实施例1～14及对比例1～4中润滑剂中甘油和硬脂酸的质量比为5∶1。以下实施例中增韧剂为碳酸钙，成核剂为山梨醇。
表2、实施例1～14及对比例1～4原料的重量
实施例15～17主要改变了润滑剂中甘油和硬脂酸的质量之比。
实施例15
实施例15与实施例1的不同之处在于，润滑剂为0.24kg甘油和0.06kg的硬脂酸。
实施例16
实施例16与实施例1的不同之处在于，润滑剂为0.257kg甘油和0.043kg的硬脂酸。
实施例17
实施例17与实施例1的不同之处在于，润滑剂为0.225kg甘油和0.075kg的硬脂酸。
实施例18
实施例18与实施例1的不同之处在于，在步骤Z2中，混合时间为2h，混合速度为700r/min。
实施例19
实施例19与实施例1的不同之处在于，在步骤Z2中，混合时间为1h，混合速度为600r/min。
实施例20
实施例20与实施例1的不同之处在于，步骤Z1中，混合速度为300r/min，混合时间为20min。在步骤Z2中，混合速度为500r/min，混合时间为0.5h。在步骤Z3中，五段温度分别为255℃、260℃、265℃、270℃和275℃。
对比例5
对比例5与实施例1的不同之处在于，将可降解材料替换为等质量的市售PE淋膜。
应用例1～20、应用对比例1～5为纸杯。
纸杯包括外层杯体和杯体内壁的淋膜层。所用外层杯体为本公司使用原生木浆生产的同一批次的外层杯体。
在应用例1～20、应用对比例1～4中，杯体内壁的淋膜层为实施例1～20和对比例1～4中的可降解材料，将可降解材料在200℃融化，使用喷淋机均匀喷淋在对应的外层纸杯的内壁，喷淋厚度为0.04mm，自然冷却成型。
应用对比例5
应用对比例5对应使用对比例5中的市售PE淋膜，并且融化温度为120℃。
应用对比例6
应用对比例6与应用例1的不同之处在于，纸杯为外层杯体。
性能检测试验
(1)将实施例1～20和对比例1～5的可降解材料进行拉伸测试和缺口冲击测试。
拉伸测试：拉伸性能按照标准ASTM D882执行，拉伸速率为20mm/min，每一个实施例的可降解材料制作5个测试样品，测试后取平均值。
缺口冲击测试：缺口冲击测试按照GB 1843-96执行，缺口2mm，成45°角，每一个实施例的可降解材料制作5个测试样品，测试后取平均值。
表3性能检测试验数据
由实施例1～3及表3可以看出，鱼皮和草木灰的比例会对胶原蛋白的韧性产生影响。原因可能在于，当草木灰和胶原蛋白原料的质量之比为(5～8)∶1时，提取出的胶原蛋白的质量较高，含有的杂蛋白比较少，从而质量较高的胶原蛋白能起到更加优异的增韧性能。
由实施例4～6及表3可以看出，提取胶原蛋白的温度对胶原蛋白的韧性也有一定的影响，在提取温度为40℃～50℃时，得到的可降解材料的韧性较好。原因可能在于，在合适的温度下可以较好的保留胶原蛋白的结构，使其胶原蛋白肽链不易断裂，可以得到质量较高的胶原蛋白，从而能够较好的增韧。
由实施例7～9及表3可以看出，提取胶原蛋白的过程中，离心时间和离心速度对胶原蛋白的韧性也有一定的影响。原因可能在于，合适的离心时间和离心速度能将胶原蛋白与其它杂质较好的分离，得到质量较好纯度较高的胶原蛋白，杂质含量较少，从而能够较好的增韧。
由实施例10～12及表3可以看出，不使用草木灰提取胶原蛋白和使用其他方法提取的胶原蛋白对聚乳酸的增韧也有一定的影响。制备例10不使用草木灰对鱼皮中的胶原蛋白进行提取，制备例11使用氢氧化钠溶液进行提取，实施例12直接使用柠檬酸溶液进行提取，得到的胶原蛋白对聚乳酸的增韧效果均低于实施例1中使用草木灰进行提取的效果。原因可能在于，草木灰的碱性较弱，不仅可以将胶原蛋白提取出来，并且不易破坏胶原蛋白的结构，提取后的胶原蛋白再经过2.5％的氯化钠溶液和0.1mol/L柠檬酸溶液的浸泡透析后得到了纯度较高结构较完整的胶原蛋白。而氢氧化钠的碱性较强比较容易破坏胶原蛋白的结构，使得到的胶原蛋白质量较差，杂质含量较多，从而增韧的效果不佳。仅使用柠檬酸提取得到的胶原蛋白的增韧效果低于先利用草木灰提取再使用氯化钠和柠檬酸进行浸泡透析得到的胶原蛋白的增韧效果，原因可能在于，先利用草木灰的碱性将胶原蛋白比较完整的提取出来，再利用氯化钠和柠檬酸进行除盐除杂，得到的胶原蛋白的纯度较高，从而对聚乳酸具有更好的增韧效果。
由实施例13～14、对比例1～4及表3可以看出，可降解材料的原料的重量份对可降解材料的韧性具有一定的影响，并且在不添加胶原蛋白的情况下，得到的可降解材料的韧性最差，说明胶原蛋白对聚乳酸具有增韧效果。原因可能在于，所添加的助剂之间的添加量会影响助剂之间的相互结合效果，从而影响可降解材料的韧性，助剂之间合适的配比才能使得到的可降解材料发挥比较优异的韧性。而胶原蛋白利用自身比较稳定的结构使聚乳酸的韧性得到了比较明显的改善，虽然在喷淋过程中，高温可能会导致部分胶原蛋白的链断裂，但是由于添加的胶原蛋白的量较多并且已经与其它原料之间紧密结合，少量的胶原蛋白的链的断裂对整体的增韧效果影响较小。
由实施例15～17及表3可以看出，润滑剂中甘油和硬脂酸的质量之比对可降解材料的韧性具有一定的影响。原因可能在于，合适的润滑剂的添加可以使添加的助剂在混合时能够改善助剂之间的流动性，从而使助剂之间更好的结合，同时能够增加助剂之间的混合均匀度，从而提升可降解材料的韧性。
由实施例18～20及表3可以看出，可降解材料的制备方法对纸杯的降解具有一定的影响。原因可能在于，合适的可降解材料的制备方法对可降解材料的均匀度、流平度、致密性等性能会有一定的影响，进而影响可降解材料的韧性。
由所有实施例和对比例5及表3可以看出，本申请公开的可降解材料与PE淋膜相比具有比较相似的韧性。
(2)防水试验
将应用例1～20、应用对比例1～6对应的纸杯中倒入100mL水，静置观察水杯的漏水情况。
表4、防水实验结果表
| 样本 | 1h后 | 5h后 | 样本 | 1h后 | 5h后 |
| 应用例1 | 不渗水 | 不渗水 | 应用例14 | 不渗水 | 不渗水 |
| 应用例2 | 不渗水 | 不渗水 | 应用例15 | 不渗水 | 不渗水 |
| 应用例3 | 不渗水 | 不渗水 | 应用例16 | 不渗水 | 不渗水 |
| 应用例4 | 不渗水 | 不渗水 | 应用例17 | 不渗水 | 不渗水 |
| 应用例5 | 不渗水 | 不渗水 | 应用例18 | 不渗水 | 不渗水 |
| 应用例6 | 不渗水 | 渗水 | 应用例19 | 不渗水 | 不渗水 |
| 应用例7 | 不渗水 | 不渗水 | 应用例20 | 不渗水 | 不渗水 |
| 应用例8 | 不渗水 | 不渗水 | 应用对比例1 | 轻微渗水 | / |
| 应用例9 | 不渗水 | 轻微渗水 | 应用对比例2 | 轻微渗水 | / |
| 应用例10 | 不渗水 | 轻微渗水 | 应用对比例3 | 轻微渗水 | / |
| 应用例11 | 不渗水 | 渗水 | 应用对比例4 | 渗水 | / |
| 应用例12 | 不渗水 | 轻微渗水 | 应用对比例5 | 不渗水 | 不渗水 |
| 应用例13 | 不渗水 | 不渗水 | 应用对比例6 | 严重渗水 | / |
通过上述实验可以看出，1h后不添加胶原蛋白制备的可降解材料喷淋得到的纸杯有渗水的情况，使用原料配比不合适的制备的可降解材料喷淋得到的纸杯有轻微渗水情况，而未采用较优的制备方法制备的可降解材料喷淋得到的纸杯在5h之后有渗水情况，其他的均无渗水情况产生。上述实验结果表明，采用合适配比和合适方法制备的可降解材料也具有优异的防水性能。
(3)生物降解实验
为了更直观的测试纸杯的生物降解性能，故将淋膜层涂覆较厚，以便于降低实验误差。将实施例1～20、对比例1～5的可降解材料融化后均匀涂覆于外层杯体的内壁，涂覆厚度为2mm。对应标记为样品1～25。单独取外层杯体作为对比样品26。采用碱液加速降解实验，分别将各个实施例的纸杯取200mg的样品放入广口瓶中，分别加入200ml的0.01mol/L的氢氧化钠标准溶液。每一个实施例设置4个相同的样品，放入恒温箱中，将温度设置为25℃。每隔7天取出其中一个样品，将对应的纸杯取出并用去离子水清洗干净，60℃下烘干10h后称重，计算降解率。
表5、降解实验结果表
| 序号 | 7天降解率/％ | 14天降解率/％ | 21天降解率/％ | 28天降解率/％ |
| 样品1 | 64.2 | 42.1 | 34.6 | 20.3 |
| 样品2 | 67.8 | 45.3 | 37.9 | 23.8 |
| 样品3 | 69.2 | 46.8 | 38.5 | 24.8 |
| 样品4 | 68.1 | 45.7 | 38.4 | 24.1 |
| 样品5 | 68.4 | 45.9 | 38.6 | 24.4 |
| 样品6 | 72.3 | 48.6 | 40.9 | 26.8 |
| 样品7 | 66.8 | 44.5 | 37.0 | 22.6 |
| 样品8 | 65.9 | 43.8 | 36.1 | 22.1 |
| 样品9 | 71.5 | 47.5 | 39.6 | 26.0 |
| 样品10 | 65.1 | 43.2 | 35.3 | 21.2 |
| 样品11 | 64.6 | 42.3 | 34.4 | 20.5 |
| 样品12 | 66.3 | 44.1 | 36.3 | 22.3 |
| 样品13 | 66.6 | 44.2 | 36.7 | 22.4 |
| 样品14 | 66.5 | 44.0 | 36.4 | 22.0 |
| 样品15 | 66.8 | 44.5 | 37.0 | 22.7 |
| 样品16 | 67.1 | 44.5 | 37.3 | 23.0 |
| 样品17 | 68.6 | 46.3 | 38.9 | 24.6 |
| 样品18 | 66.9 | 44.6 | 37.2 | 229 |
| 样品19 | 66.0 | 43.7 | 36.2 | 21.9 |
| 样品20 | 67.5 | 44.9 | 37.7 | 23.3 |
| 样品21 | 67.2 | 44.7 | 37.5 | 23.4 |
| 样品22 | 69.4 | 47.5 | 39.2 | 25.1 |
| 样品23 | 62.5 | 40.1 | 32.4 | 18.0 |
| 样品24 | 65.1 | 42.9 | 35.7 | 21.6 |
| 样品25 | 95.2 | 73.5 | 65.8 | 52.0 |
| 对比样品26 | 0 | / | / | / |
由表5可以看出在7天后外层杯体几乎完全降解，28天后使用聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯和胶原蛋白及其它助剂制得的可降解材料喷淋的纸杯均具有较大幅度的降解，而内壁喷涂有PE膜的纸杯仅降解了较少的部分。上述实验结果表明，本申请所制备的可降解材料具有比PE膜更优异的降解性能。
综上所述，本申请制备得到的可降解材料喷淋得到的纸杯不仅具有与PE膜相当的韧性和防水性能，并且具有比喷淋PE膜得到的纸杯更佳优异的降解能力。
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 (8)
1.一种可降解材料，其特征在于，所述可降解材料由以下质量份的原料混合并进行挤出造粒得到：
聚乳酸：60～70份；
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯：20～30份；
增韧剂：10～15份；
润滑剂：2.3～3.5份；
成核剂：2～3份；
抗氧剂：0.3～0.6份；
胶原蛋白：12～16份；
所述胶原蛋白由胶原蛋白原料经过草木灰处理后得到的，所述草木灰和胶原蛋白原料的质量之比为（5～8）：1；
所述胶原蛋白的制备方法，包括以下步骤：
S1.去除上述胶原蛋白原料中的脂肪并进行清洗后，用去离子水浸泡至水清澈，滤干水分，冷冻保存；
S2.将冷冻后的胶原蛋白原料粉碎；
S3.在草木灰中加入去离子水，搅拌均匀后加入粉碎后的胶原蛋白原料再搅拌1～2h，得到混合溶液；
S4.将步骤S3中的混合溶液进行离心，取上清液；
S5.在上清液中先加入氯化钠溶液浸泡至沉淀析出后进行离心，再在得到的沉淀物中加入柠檬酸溶液浸泡2～3h后透析，将得到的沉淀物进行浓缩、冻干处理，制得。
2.根据权利要求1所述的一种可降解材料，其特征在于，所述润滑剂为甘油和硬脂酸的混合物，所述甘油和硬脂酸的质量之比为（4～6）：1。
3.根据权利要求1所述的一种可降解材料，其特征在于，所述胶原蛋白是从鱼鳞、鱼皮、猪皮和牛皮中任意一种胶原蛋白原料得到的。
4.根据权利要求1所述的一种可降解材料，其特征在于，在步骤S3中，加入粉碎的胶原蛋白原料后在40～50℃下进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的一种可降解材料，其特征在于，在步骤S4中离心的条件为4000～6000r/min，离心时间为8～12min。
6.权利要求1～5任一所述的一种可降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
Z1.将增韧剂、润滑剂、抗氧剂和胶原蛋白混合均匀；
Z2.再加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯母粒、聚乳酸母粒和成核剂混合均匀，得到混合物；
Z3.将步骤Z2中的混合物进行熔融、挤出、造粒。
7.根据权利要求6所述的一种可降解材料的制备方法，其特征在于，在步骤Z2中，混合时间为1～2h，混合速度为600～700r/min。
8.纸杯，其特征在于，包括外层杯体和杯体内壁的淋膜层，所述淋膜层由如权利要求1～5中任一所述的可降解材料或权利要求6～7中任一所述的可降解材料的制备方法制备得到的可降解材料融化后得到。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2021114953474 | 2021-12-07 | ||
| CN202111495347 | 2021-12-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114276658A CN114276658A (zh) | 2022-04-05 |
| CN114276658B true CN114276658B (zh) | 2023-05-26 |
Family
ID=80876550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111618383.5A Active CN114276658B (zh) | 2021-12-07 | 2021-12-27 | 一种可降解材料及其制备方法、纸杯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114276658B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114456559B (zh) * | 2022-01-26 | 2023-04-25 | 常州博疆新材料科技有限公司 | 一种可降解的草木灰防紫外线保温地膜及其制备方法 |
| CN115012067A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-06 | 杭州晨昊纺织整理有限公司 | 一种可降解涤纶布料及其制备方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3377844B2 (ja) * | 1993-09-14 | 2003-02-17 | 富士通株式会社 | 電気回路基板 |
| DK2004753T3 (da) * | 2006-03-13 | 2010-05-25 | Becker & Co Naturinwerk | Kollagenpulver og en kollagenbaseret termoplastisk sammensætning til fremstilling af formartikler |
| TWI352717B (en) * | 2007-12-11 | 2011-11-21 | Ind Tech Res Inst | A tenacity adjuster, a biodegradable material comp |
| CN102558797B (zh) * | 2012-01-13 | 2013-11-06 | 深圳市光华伟业实业有限公司 | 一种可生物降解的淋膜纸材料及其制备方法 |
| CN104559098B (zh) * | 2014-12-30 | 2016-05-25 | 西南科技大学 | 制革废弃皮胶原蛋白粉/聚乳酸复合材料的制备方法 |
| CN107417986A (zh) * | 2015-08-11 | 2017-12-01 | 安徽鑫科生物环保有限公司 | 一种优质可降解一次性淀粉杯 |
| WO2018078391A2 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | Cambond Limited | Bio-composite and bioplastic materials and method |
| CN110172232A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-27 | 海南海达丰实业有限公司 | 一种可应用于纸张淋膜的全生物降解材料及其制造方法 |
| CN111471307A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-31 | 江西师范大学 | 一种可降解胶原包装材料的制备方法 |
| TWI748511B (zh) * | 2020-06-11 | 2021-12-01 | 力陞綠色科技有限公司 | 一次性卵殼環保材料及製造方法 |
| CN111925636A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-13 | 张文俊 | 一种可降解保温隔热纸杯用改性pla材料以及制备方法 |
| CN112341649A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-09 | 漳州新迪新材料科技有限公司 | 一种可生物全降解的纸类包装防水膜及其制备方法 |
| CN112321998A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-05 | 南通创通日用品有限公司 | 一种基于pla/pbat复合材料的多功能性淋膜纸及其淋膜工艺 |
| CN113462137A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-10-01 | 中船重工鹏力（南京）塑造科技有限公司 | 一种降解型纸杯配方及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-27 CN CN202111618383.5A patent/CN114276658B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114276658A (zh) | 2022-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114276658B (zh) | 一种可降解材料及其制备方法、纸杯 | |
| CN110791069B (zh) | 一种软包装用全降解高阻隔复合材料 | |
| CN112521730B (zh) | 一种可生物降解复合材料及其制备方法 | |
| CN110655769A (zh) | 一种高韧性全降解复合材料 | |
| CN113354929B (zh) | 一种低析出生物可降解pla合金及其制备方法、一种吸管料 | |
| CN107365421B (zh) | 细菌纤维素/pva可生物降解复合塑料薄膜的制备方法 | |
| CN112063140A (zh) | 一种注塑制品用聚乳酸改性材料及其制备方法 | |
| CN113214618B (zh) | 一种食品级耐热pla发泡材料及其制备方法 | |
| CN111777845A (zh) | 一种食品级抗菌抗静电pla材料和制备方法 | |
| CN112920563A (zh) | 可降解塑料材料和塑料制品及其制备方法 | |
| CN111205611B (zh) | 一种生物降解保鲜膜及其制备方法 | |
| CN113088052A (zh) | 一种全生物降解耐高温改性二氧化碳基透明吸管及其制备方法 | |
| KR101407612B1 (ko) | 공업적으로 생산되는 순수 키토산 섬유 방사액 및 제조방법 | |
| CN112608568B (zh) | 一种可降解塑料及其制备方法 | |
| CN114806113A (zh) | 一种耐热抗菌pla全生物降解吸管及其制备方法 | |
| KR101537642B1 (ko) | 생분해성이 개선된 친환경 우드플라스틱복합체 팰릿 및 그 제조방법 | |
| CN112745631B (zh) | 一种增韧耐划伤abs/pet合金及其制备方法 | |
| CN111995850A (zh) | 一种生物降解复合材料及其应用 | |
| CN112409644A (zh) | 一种耐高温pbat/pla全生物降解材料 | |
| CN104877155A (zh) | 利用金枪鱼鱼头制备明胶-ZnO纳米复合膜的方法 | |
| KR101560742B1 (ko) | 생분해성이 개선된 친환경 우드플라스틱복합체 및 그 제조방법 | |
| CN114685962A (zh) | 一种聚乳酸全降解材料及其制备方法 | |
| JP2006342196A (ja) | 樹脂組成物及び成形体 | |
| CN113248872A (zh) | 一种可降解刷柄及其制备方法 | |
| CN112280109A (zh) | 一种可生物降解塑料及其制备方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |