CN114311914A - 一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材及其制法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材及其制法与应用,可生物降解多层共挤低密度隔热片材包括两层或三层共挤出片材,形成AB或ABC层状结构。第一片材层为表面光滑层,由PLA、PBS、PHA、PGA降解材料制备而成;第二片材层位于第一片材层底部,第二片材层为低密度隔热层,由PLA、PBAT、PCL、PBS降解材料单一或共混改性后,通过加入物理或化学发泡剂,经发泡螺杆挤出机狭缝挤出而成。本发明制备得到的材料具有优异的耐热性、隔热性和可生物降解性,可通过热压成型工艺制作各种容器和包装物。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑胶制备技术,尤其涉及一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材及其制法与应用。
背景技术
塑料餐盒是为了便于方便我们外带食物而使用的由食品级塑料原料制成的塑料容器,它是我们日常生活中很常见的一种塑料制品,是外卖、外出野餐或远足不可或缺的塑料容器。
然而,但是,传统塑料餐盒存在以下缺陷:
1、传统塑料餐盒使用PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)等不能降解的塑料制成,丢弃后污染环境。
2、传统餐盒工艺仅一层塑料片材组成,不发泡也不隔热,消费者使用时会烫手甚至烫伤。
3、传统发泡餐盒仅由一层发泡片材制成,内外表面粗糙不够美观。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材。
本发明的目的之二在于提供一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材的应用。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现:一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材,至少包括两层共挤挤出片材,第一片材层(A层)为表面光滑层,由PLA、PBS、PHA、PGA降解材料制备而成;第二片材层(B层)位于第一片材层底部,第二片材层为低密度隔热层,由PLA、PBAT、PCL、PBS降解材料单一或共混改性后,通过加入物理或化学发泡剂,经发泡螺杆挤出机狭缝挤出而成。
进一步地,所述第一片材层由如下重量份数的组分制备而成:PBS/PHA/PGA中的一种或几种的组合物30-100份、PLA(聚乳酸)30-70份、爽滑剂0.1-1份、相容剂0.1-0.9份、抗氧剂0.1-1份、无机填料0-40份。
进一步地,所述爽滑剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合物;所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH、EVA、EBA中的一种或两种以上的组合物;所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡中的一种或两种以上的组合物。
进一步地,所述第一片材层由如下重量份数的组分制备而成:PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)1-30份、PLA 60-100份、成核剂0.1-5份、改性剂0-2份、无机填料0-40份。
进一步地,所述成核剂选自滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母的一种;所述改性剂选自异丙苯基过氧酯、叔辛基过氧酯、叔戊基过氧酯、叔丁基过氧酯、过氧化二乙丙苯的一种;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡中的一种。
进一步地,所述第二片材层由如下重量份数的组分制备而成:PLA、PBS、PHA、PGA中的一种或几种的组合物60-100份、扩链剂0.2-5份、成核剂0.1-4份、爽滑剂0-3份、抗氧剂0-3份。
进一步地,所述扩链剂选自扩链剂ADR4370或扩链剂ADR4368C;所述成核剂选自滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母的一种;所述爽滑剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌、石蜡、聚乙烯蜡的一种;所述抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂1076。
进一步地,所述的可生物降解多层共挤低密度隔热片材还可以包括位于所述第二片材层底部的第三片材层(C层);第三片材层为底部光滑层或触感光滑层,由PLA、PBS、PHA、PGA、PBAT、PCL降解材料中的一种或几种组合物60-100份,无机填料0-40份制备而成;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡中的一种。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现:一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材的制备方法,该可生物降解多层共挤低密度隔热片材,包括两层或三层的共挤挤出片材,分别为依次层叠的第一片材层、第二片材层,或者第一片材层、第二片材层、第三片材层;其制备方法包括如下步骤:
(1)准备各层片材的层料:
所述第一片材层由如下重量份数的组分组成:PBS/PHA/PGA中一种或几种的组合物30-100份、PLA(聚乳酸)30-70份、爽滑剂0.1-1份、相容剂0.1-1份、抗氧剂0.1-1份、无机填料0-40份;
或者,所述第一片材层由如下重量份数的组分制备而成:PBAT 1-30份、PLA60-100份、成核剂0.1-5份、改性剂0-2份、无机填料0-40份;
所述第二片材层由如下重量份数的组分PLA、PBS、PHA、PGA中一种或几种组合物60-100份、扩链剂0.2-5份、成核剂0.1-4份、爽滑剂0-3份、抗氧剂0-3份;
如有,所述第三片材层由如下重量份数的组分组成:PLA、PBS、PHA、PGA、PBAT、PCL降解材料中的一种或几种的组合物60-100份,无机填料0-40份;或者所述第三片材层与所述第一片材层成分相同;
各层层料重量比列如下:第一片材层:第二片材层:第三片材层=10:(30-90):(5-20);
(2)共挤与发泡:
采用发泡螺杆挤出机,将第一片材层、第二片材层、第三片材层的层料分别同时加入至各自对应的螺杆的料斗内,各自螺杆后段温度为150℃-220℃,但材料主体为PGA时控制其螺杆后段温度为230-270℃;
各层的层料在各自螺杆中熔化、混合;在第二片材层对应的螺杆中后部位置加入发泡剂;所述发泡剂为物理发泡剂时,添加量0.5-10%,所述发泡剂为化学发泡剂时,添加量为0.2-5%;所述物理发泡剂选自丁烷、戊烷、二氧化碳中的一种;所述化学发泡剂选自乙二醇、偶氮二异丁腈、偶氮胺基苯中的一种;
最后共同进入共挤出模头,分层次熔合在一起并挤出成厚度0.2-3mm的片材,然后冷却和收卷,得到具有两层或三层片材结构的可生物降解多层共挤低密度隔热片材。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现:一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材的应用,如上方法制得的所述可生物降解多层共挤低密度隔热片材通过热压成型为各种容器和包装物,包括餐盒、托盘、杯子、汤碗、面碗、电子包装内托、酒类内托、化妆品内托、小家电内托或通过纸箱成型工艺做成的保温箱。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
(1)通过选用可全生物降解材料作为片材的基本材料,配合以无机添加剂和少量改性剂,达到生物降解的环保要求。
(2)第二片材层通过扩链方式提高材料的熔体强度,提高材料的保泡性,然后通过化学或物理发泡工艺减少材料用量,降低产品成本,更加节约环保;
(3)传统产品没有发泡层、导热快,装热水烫手,本发明通过发泡结构减慢热量传递,减少餐饮具装盛热水热汤热咖啡时烫手的可能;
(4)第一片材层通过配方中使用耐热的生物降解聚合物或工艺控制以使PLA结晶,以使材料耐热80℃以上,而常规PLA和PBAT一般不超过55℃。具体地,第一片材层配方1中使用耐热的如PBS、PHA、PGA生物降解聚合物,进而提高材料耐热性达到80℃以上;第一片材层配方2通过工艺控制加入成核剂和改性剂来提高PLA结晶速度,并在热成型时通过控制片材温度和成型时间来促使片材结晶,进而提高材料耐热性达到80℃以上。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的成品图;
图2为本发明较佳实施例的成品图截面示意图。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材,包括两层或三层共挤挤出片材,层状结构为AB、ABC、ABA等方式;第一片材层(A层)为表面光滑层,由PLA、PBS、PHA、PGA降解材料制备而成;第二片材层位于第一片材层底部,第二片材层为低密度隔热层,由PLA、PBAT、PCL、PBS降解材料单一或共混改性后,通过加入物理发泡剂或化学发泡剂,经发泡螺杆挤出机在共挤出模头挤出并冷却而成。
作为进一步优选方案,所述第一片材层(A层配方1)由如下重量份数的组分制备而成:PBS/PHA/PGA中的一种或几种的组合物30-100份、PLA(聚乳酸)
30-70份、爽滑剂0.1-1份、相容剂0.1-0.9份、抗氧剂0.1-1份、无机填料0-40份。
作为进一步优选方案,所述爽滑剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合物;所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH、EVA、EBA中的一种或两种以上的组合物;所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡中的一种或两种以上的组合物。爽滑剂在配方中起到减少螺杆中熔体摩擦力作用和减少挤出片材在冷却辊筒上的粘辊现象的作用。相容剂可以提高各种聚合物材料间的相容性,提高组分的机械强度和稳定性。抗氧剂可以提高材料的耐老化性和储存时间。无机填料的主要作用是降低材料成本。
作为进一步可选方案,所述第一片材层(A层配方2)由如下重量份数的组分制备而成:PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)5-30份、PLA 60-100份、成核剂0.1-5份、改性剂0-2份、无机填料0-40份。
作为进一步优选方案,所述成核剂选自滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母的一种;所述改性剂选自异丙苯基过氧酯、叔辛基过氧酯、叔戊基过氧酯、叔丁基过氧酯、过氧化二乙丙苯的一种;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡中的一种。其中成核剂的功能是显著提高材料的结晶速度;改性剂的功能是提高材料间的相容性并进而提高组合物的机械性能,同时因可以产生聚合物交联而起到自身成核剂的作用并促进结晶;无机填料的作用是降低成本。
A层配方1的优点是组合物自身就可以达到耐热80℃的要求,其片材通过通用的冷模成型工艺就可以实现耐热;A层配方2的成本明显低于配方1,但需要在成型时控制片材温度和成型时间促使片材结晶而实现片材耐热80℃以上的目的,并且模具也要控温在85-110℃。
第一片材层最终将成为餐饮具的内层,起到耐热和光滑的效果,并可食品接触。实现耐热的途径:1)使用可降解耐热材料如PBS/PHA/PGA,依靠材料自身的耐热性来实现,如A层配方1;2)在PLA中添加0.2-5%成核剂和0-2%改性剂以提高PLA结晶速度,在热成型时通过控制片材和成型模具温度在85-110℃、成型时间2-15秒来达到PLA结晶而实现耐热,如A层配方2。
作为进一步优选方案,所述第二片材层由如下重量份数的组分制备而成:PLA、PBS、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、PGA(聚羟基乙酸)中的一种或几种的组合物60-100份、扩链剂0.2-5份、成核剂0.1-4份、爽滑剂0-3份、抗氧剂0-3份。
第二片材层作为隔热共挤出片材的关键层,要起到关键支撑作用和隔热作用。PLA、PBS、PHA、PGA的机械强度都很高,适合作为支撑材料使用;但上述材料都有熔体强度低的缺点,保泡能力差,导致最终发泡效果不佳,主要表现在发泡倍率低、密度偏高上。通过加入0.2-5%扩链剂,材料的分子量增大,实现了熔体强度的提高,最终改进了材料的发泡效果,即提高了发泡倍率、降低了材料密度。爽滑剂的加入是为了减少加工过程的摩擦阻力,而抗氧剂可以延长材料的储存时间。
PLA、PBS、PHA、PGA可以单独与上述添加剂配合使用,也可以PBS、PHA、PLA按照一定比例配合使用。但PGA的熔点以及加工温度比PHA、PBS、PLA高出50度以上,不适合与这几种聚合物配合使用。因PLA综合性能更优异并且价格更低,优选使用PLA或其与PBS、PHA的组合物。进一步地,优选使用PLA与PBS组合并配合上述添加剂组成第二层材料,因为这个组合具有最好的熔体强度和发泡效果,其最佳的组合是PLA/PBS比例为90:10。第二层材料因其出色的熔体强度和保泡能力,在挤出发泡后可达到2-20倍的发泡倍率。
作为进一步优选方案,所述扩链剂选自扩链剂ADR4370或扩链剂ADR4368C;所述成核剂选自滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母的一种;所述爽滑剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌、石蜡、聚乙烯蜡的一种;所述抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂1076。
作为进一步优选方案,该可生物降解多层共挤低密度隔热片材还包括位于所述第二片材层底部的第三片材层(C层);第三片材层为底部光滑层或触感光滑层,由PLA、PBS、PHA、PGA、PBAT、PCL降解材料中的一种或几种组合物60-100份,无机填料0-40份制备而成;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙中的一种。当第三片材层为底部光滑层时,C层成分与A层相同。
上述几种生物降解聚合物在合适温度挤出后都可形成光滑的片材,因此从技术角度都是可以选择的。但考虑到成本和综合性能,优选的是PLA与PBAT的组合,因为这两种材料价格优势明显,并且具备弯曲模量、韧性等方面的综合性能优势。无机填料限制在40%以下,是因为实验表明,填料超过40%会导致片材变脆。
另外,因为C层材料在这个共挤出片材最下方,不与热水接触,因此不需要耐热,考虑成本因素下,也不必与A层材料配方一致。但由于很多共挤出设备的配置是两个螺杆和三层共挤出模头,A层与C层只能通过同一根螺杆挤出,因此A层与C层使用同样材料,最终形成ABA形式的共挤出片材。
本发明还包括一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材的制备方法,包括如下步骤:
(1)准备各层片材的层料:
所述第一片材层由如下重量份数的组分组成:PBS/PHA/PGA中一种或几种的组合物30-100份、爽滑剂0.1-1份、相容剂0.1-1份、抗氧剂0.1-1份、无机填料0-40份;
或者,所述第一片材层由如下重量份数的组分制备而成:PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)5-30份、PLA 60-100份、成核剂0.1-5份、改性剂0-2份、无机填料0-40份;
所述第二片材层由如下重量份数的组分制备而成:PLA、PBS、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、PGA(聚羟基乙酸)中的一种或几种的组合物60-100份、扩链剂0.2-5份、成核剂0.1-4份、爽滑剂0-3份、抗氧剂0-3份;
如有,所述第三片材层由如下重量份数的组分制备而成:PLA、PBS、PHA、PGA、PBAT、PCL中降解材料的一种或几种的组合物60-100份,无机填料0-40份;或者第三片材层组分与第一片材层组分相同。
各层层料重量比列如下:第一片材层:第二片材层:第三片材层=10:(30-90):(5-20);第二层片材是这个共挤出片材的主要强度支撑部分,其重量要显著高于第一层和第三层。
(2)共挤与发泡:
采用发泡螺杆挤出机,将第一片材层、第二片材层、第三片材层的层料分别同时加入至各自对应的螺杆的料斗内,各自螺杆后段温度为150℃-220℃,但材料主体为PGA时控制其螺杆后段温度为230-270℃;
各层的层料在各自螺杆中熔化、混合;在第二片材层对应的螺杆中后部位置加入发泡剂;所述发泡剂为物理发泡剂时,添加量0.5-10%,所述发泡剂为化学发泡剂时,添加量为0.2-5%;所述物理发泡剂选自丁烷、戊烷、二氧化碳中的一种;所述化学发泡剂选自乙二醇、偶氮二异丁腈、偶氮胺基苯中的一种;
最后共同进入共挤出模头、分层次熔合在一起并挤出成厚度0.2-3mm的片材,然后冷却和收卷,得到具有两层(省略C层)或三层片材结构的可生物降解多层共挤低密度隔热片材。
本发明制得的所述可生物降解多层共挤低密度隔热片材通过热压成型各种容器、包装,包括餐盒、托盘、杯子、汤碗、面碗、电子包装内托、酒类内托、化妆品内托、小家电内托或纸箱成型工艺做的保温箱。
以下是本发明具体的实施例,在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1(A1+B结构):
实施例1的可生物降解多层共挤低密度隔热片材为两层共挤挤出片材,层状结构为AB方式,包括第一片材层A1和第二片材层B;
第一片材层A1(A层配方1)由如下重量份数的组分制备而成:PBS(聚丁二酸丁二醇酯)50份、PLA(聚乳酸)29.4份、爽滑剂0.2份、相容剂0.2份、抗氧剂0.2份、无机填料20份。所述爽滑剂选自聚乙烯蜡;所述相容剂选自EVA;所述抗氧剂为抗氧剂1010;所述无机填料选自滑石粉。
第二片材层B由如下重量份数的组分制备而成:PLA 90份、PBS 8.5份、扩链剂0.5份、成核剂0.5份、爽滑剂0.3份、抗氧剂0.2份。所述扩链剂选自扩链剂ADR4370;所述成核剂选自二氧化硅;所述爽滑剂选自乙撑双硬脂酰胺;所述抗氧剂选自抗氧剂1010。
成型条件:片材加热至100℃,模具温度10℃、成型时间3秒。
实施例2(A2+B结构):
实施例2的可生物降解多层共挤低密度隔热片材为两层共挤挤出片材,结构为AB方式,包括第一片材层A2和第二片材层B;
第一片材层A2(A层配方2)由如下重量份数的组分制备而成:PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)5份、PLA 77.5份、成核剂2份、相容剂0.5份、无机填料15份。所述成核剂选二氧化硅;所述相容剂选自EBA;所述无机填料选自碳酸钙。
第二片材层B由如下重量份数的组分制备而成:PBS 60份、PHA 37份、扩链剂0.3份、成核剂2份、爽滑剂0.5份、抗氧剂0.2份。所述扩链剂选自扩链剂ADR4370;所述成核剂选自二氧化硅;所述爽滑剂选自硬脂酸丁酯;所述抗氧剂选自抗氧剂1010。
成型条件:片材加热至100℃,模具温度95℃、成型时间5秒。
实施例3(A1+B+A1结构):
实施例3的可生物降解多层共挤低密度隔热片材为三层共挤挤出片材,第三层C的结构可以与第一片材层A相同,本实施例为ABA方式,包括第一片材层A1、第二片材层B和第三片材层A1;
第一片材层A(配方1)由如下重量份数的组分制备而成:PHA 60份、PLA 29.4份、爽滑剂0.2份、相容剂0.2份、抗氧剂0.2份、无机填料10份。所述爽滑剂选自芥酸酰胺;所述相容剂选自PE-g-MAH;所述抗氧剂为抗氧剂1076;所述无机填料选自碳酸钙。
第二片材层B由如下重量份数的组分制备而成:PGA 30份、PBS 68.5份、扩链剂0.5份、成核剂0.5份、爽滑剂0.3份、抗氧剂0.2份。所述扩链剂选自扩链剂ADR4370;所述成核剂选自滑石粉;所述爽滑剂选自乙撑双硬脂酰胺;所述抗氧剂选自抗氧剂1010。
第三片材层C的材料同第一片材层的材料。
成型条件:片材加热至110℃,模具温度10℃、成型时间3秒。
实施例4(A1+B+C结构):
实施例4的可生物降解多层共挤低密度隔热片材为三层共挤挤出片材,第三层的结构可以与第一片材层A不同,本实施例为ABC方式,包括第一片材层A、第二片材层B和第三片材层C;
第一片材层A由如下重量份数的组分制备而成:PBS 40份、PHA 29.2份、爽滑剂0.3份、相容剂0.3份、抗氧剂0.2份、无机填料30份。所述爽滑剂选自硬脂酸;所述相容剂选自ABS-g-MAH;所述抗氧剂为抗氧剂1010;所述无机填料选自硫酸钡。
第二片材层B由如下重量份数的组分制备而成:PLA 70份、PBS 28份、扩链剂0.4份、成核剂1份、爽滑剂0.3份、抗氧剂0.3份。所述扩链剂选自扩链剂ADR4368C;所述成核剂选自云母;所述爽滑剂选自乙撑双硬脂酰胺;所述抗氧剂选自抗氧剂1076。
第三片材层C由如下重量份数的组分制备而成:PLA 60份,无机填料40份;所述无机填料选自氧化镁。
成型条件:片材加热至100℃,模具温度10℃、成型时间3秒。
各个实施例的可生物降解多层共挤低密度隔热片材的制备方法,包括如下步骤:
(1)准备各层片材的层料:
按照各个实施例的配方进行配料,各层层料重量比列如下:第一片材层:第二片材层:第三片材层=20:60:20;控制共挤出片材克重为0.5g/m2。
(2)共挤与发泡:
采用发泡螺杆挤出机,将第一片材层、第二片材层、第三片材层的层料分别同时加入至各自对应的螺杆的料斗内,各自螺杆后段温度为150℃-220℃,但材料主体为PGA时控制其螺杆后段温度为230-270℃;
各层的层料在各自螺杆中熔化、混合;在第二片材层对应的螺杆中后部位置加入发泡剂;所述发泡剂为物理发泡剂时,添加量3%,所述物理发泡剂选自丁烷;
最后共同进入共挤出模头、分层次挤出并熔合在一起,然后冷却和收卷;得到具有两层或三层片材结构的可生物降解多层共挤低密度隔热片材。
将上述得到的可生物降解多层共挤低密度片材在正负压热成型机上成型为方形餐盒形状,各实施例的成型条件前面已经说明。之后对成型的餐盒进行性能测试。
对比例1(A结构):
对比例1的塑胶片材为单一层的结构,材料采用PP材质非发泡而成。
对比例2(A结构):
对比例1的塑胶片材为单一层的结构,材料采用PLA材质非发泡挤出而成。
效果评价及性能检测
1.耐热性测试方法
将不同温度的热水迅速倒入上述多层挤出片材所热成型的餐盒中,提起盒子,1分钟内盒子无明显变形的最高热水温度即为盒子的耐热温度。
2.生物降解率
生物降解率按照GB/T 19277.1-2011测试。
3.隔热性测试方法
向100mm、宽100mm、高100mm的餐盒中注入1升80℃热水,1分钟后用探针温度测试热水温度和盒子外表层水位中间处的温度,差值即为内外温差。
对实施例1-4以及对比例1-2的成品性能进行检测,检测项目及结果参见表1。
表1:试验数据汇总表
测试项 | 耐热性/℃ | 生物降解率/% | 隔热性/℃ |
实施例1 | 80 | >90 | 45 |
实施例2 | 100 | >90 | 48 |
实施例3 | 86 | >90 | 39 |
实施例4 | 80 | >90 | 44 |
对比例1 | 100 | 0 | 18 |
对比例2 | 55 | >90 | 15 |
由表中数据可知,相对比对比例1以及对比例2,本发明制备得到的材料具有优异的耐热性、隔热性和可生物降解性,其中,实施例2的材料其性能优异,且成本低,适合工业化大生产。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材,其特征在于,至少包括两层共挤挤出片材,第一片材层为表面光滑层,由PLA、PBS、PHA、PGA降解材料制备而成;第二片材层位于第一片材层底部,第二片材层为低密度隔热层,由PLA、PBAT、PCL、PBS降解材料单一或共混改性后,通过加入物理或化学发泡剂,经发泡螺杆挤出机狭缝挤出而成。
2.如权利要求1所述的可生物降解多层共挤低密度隔热片材,其特征在于,所述第一片材层由如下重量份数的组分制备而成:PBS/PHA/PGA中的一种或几种的组合物30-100份、PLA 30-70份、爽滑剂0.1-1份、相容剂0.1-0.9份、抗氧剂0.1-1份、无机填料0-40份。
3.如权利要求2所述的可生物降解多层共挤低密度隔热片材,其特征在于,所述爽滑剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合物;所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH、EVA、EBA中的一种或两种以上的组合物;所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡中的一种或两种以上的组合物。
4.如权利要求1所述的可生物降解多层共挤低密度隔热片材,其特征在于,所述第一片材层由如下重量份数的组分制备而成:PBAT1-30份、PLA 60-100份、成核剂0.1-5份、改性剂0-2份、无机填料0-40份。
5.如权利要求4所述的可生物降解多层共挤低密度隔热片材,其特征在于,所述成核剂选自滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母的一种;所述改性剂选自异丙苯基过氧酯、叔辛基过氧酯、叔戊基过氧酯、叔丁基过氧酯、过氧化二乙丙苯的一种;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡中的一种。
6.如权利要求1所述的可生物降解多层共挤低密度隔热片材,其特征在于,所述第二片材层由如下重量份数的组分制备而成:PLA、PBS、PHA、PGA中的一种或几种的组合物60-100份、扩链剂0.2-5份、成核剂0.1-4份、爽滑剂0-3份、抗氧剂0-3份。
7.如权利要求6所述的可生物降解多层共挤低密度隔热片材,其特征在于,所述扩链剂选自扩链剂ADR4370或扩链剂ADR4368C;所述成核剂选自滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母的一种;所述爽滑剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌、石蜡、聚乙烯蜡的一种;所述抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂1076。
8.如权利要求1-7任一项所述的可生物降解多层共挤低密度隔热片材,其特征在于,还可以包括位于所述第二片材层底部的第三片材层;第三片材层为底部光滑层或触感光滑层,由PLA、PBS、PHA、PGA、PBAT、PCL降解材料中的一种或几种组合物60-100份,无机填料0-40份制备而成;所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、氧化镁、硫酸钙、硫酸钡中的一种。
9.一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材的制备方法,该可生物降解多层共挤低密度隔热片材,包括两层或三层的共挤挤出片材,分别为依次层叠的第一片材层、第二片材层,或者第一片材层、第二片材层、第三片材层;其特征在于,其制备方法包括如下步骤:
(1)准备各层片材的层料:
所述第一片材层由如下重量份数的组分组成:PBS/PHA/PGA中一种或几种的组合物30-100份、PLA30-70份、爽滑剂0.1-1份、相容剂0.1-1份、抗氧剂0.1-1份、无机填料0-40份;
或者,所述第一片材层由如下重量份数的组分制备而成:PBAT 1-30份、PLA60-100份、成核剂0.1-5份、改性剂0-2份、无机填料0-40份;
所述第二片材层由如下重量份数的组分PLA、PBS、PHA、PGA中一种或几种组合物60-100份、扩链剂0.2-5份、成核剂0.1-4份、爽滑剂0-3份、抗氧剂0-3份;
如有,所述第三片材层由如下重量份数的组分组成:PLA、PBS、PHA、PGA、PBAT、PCL降解材料中的一种或几种的组合物60-100份,无机填料0-40份;或者所述第三片材层与所述第一片材层成分相同;
各层层料重量比列如下:第一片材层:第二片材层:第三片材层=10:(30-90):(5-20);
(2)共挤与发泡:
采用发泡螺杆挤出机,将第一片材层、第二片材层、第三片材层的层料分别同时加入至各自对应的螺杆的料斗内,各自螺杆后段温度为150℃-220℃,但材料主体为PGA时控制其螺杆后段温度为230-270℃;
各层的层料在各自螺杆中熔化、混合;在第二片材层对应的螺杆中后部位置加入发泡剂;所述发泡剂为物理发泡剂时,添加量0.5-10%,所述发泡剂为化学发泡剂时,添加量为0.2-5%;所述物理发泡剂选自丁烷、戊烷、二氧化碳中的一种;所述化学发泡剂选自乙二醇、偶氮二异丁腈、偶氮胺基苯中的一种;
最后共同进入共挤出模头,分层次熔合在一起并挤出成厚度0.2-3mm的片材,然后冷却和收卷,得到具有两层或三层片材结构的可生物降解多层共挤低密度隔热片材。
10.一种可生物降解多层共挤低密度隔热片材的应用,其特征在于,如权利要求9制得的所述可生物降解多层共挤低密度隔热片材通过热压成型为各种容器和包装物,包括餐盒、托盘、杯子、汤碗、面碗、电子包装内托、酒类内托、化妆品内托、小家电内托或通过纸箱成型工艺做成的保温箱。
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