CN114573882B - 一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统 - Google Patents

一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统，属于可降解塑料母料技术领域，包括加热隔板、进料管、出料管和加热元件，加热隔板设置在反应容器的内部，用于分隔反应容器内部上下空间。本发明提出的一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统，传动电机先驱动侧杆旋转，直至粉碎头与加热隔板接触时停止，粉碎头带动加热隔板上的物料混合，混合结束后，加热隔板加热物料至固态，刮料板与加热隔板的表面接触后停止，粉碎电机驱动粉碎轴旋转，将固态的物料铲起后，粉碎头与加热隔板接触，粉碎轴带动粉碎头旋转对铲起的物料粉碎，复位气缸拉动加热隔板绕转轴旋转，将槽孔打开后，将粉碎后的物料推至槽孔排出。

Description

一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统
技术领域
本发明涉及可降解塑料母料技术领域，特别涉及一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统。
背景技术
聚合物的降解是指因化学和物理因素引起的聚合的大分子链断裂的过程。聚合物曝露于氧、水、射线、化学品、污染物质、机械力、昆虫等动物以及微生物等环境条件下的大分子链断裂的降解过程被称为环境降解。降解使聚合物分子量下降，聚合物材料物性降低，直到聚合物材料丧失可使用性，这种现象也被称为聚合物材料的老化降解。
聚合物的老化降解和聚合物的稳定性有直接关系。聚合物的老化降解缩短塑料的使用寿命。为此，自塑料问世以来，科学家就致力于对这类材料的防老化，即稳定化的研究，以制得高稳定性的聚合物材料，而各国的科学家也正利用聚合物的老化降解行为竞相开发环境降解塑料。
地膜即地面覆盖薄膜，通常是透明或黑色塑料薄膜，也有绿、银色薄膜，用于地面覆盖，以提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等，促进植物生长的功能。
现有技术CN107488298B公开了一种生物基全降解塑料母料、其制备方法和应用，该生物基全降解塑料母料由混合料通过挤出造粒制得，而现有的可降解塑料母料加工，需要进行混合干燥以及粉碎，需要多个设备依次独立使用，导致整体工艺复杂，并且多个设备独立实现，影响其整体效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含纳米材料的可降解塑料母料，其由以下按质量百分比计的组分组成：聚烯烃树脂、淀粉、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、亚磷酸酯类抗氧剂4-5、抗菌剂、环氧大豆油2-4、增容剂、生物活性促降剂、抗氧剂、造纸白泥、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5、柠檬酸三乙酯2-3以及纳米二氧化钛3-6。
进一步地，聚烯烃树脂的含量为20g~50g、淀粉的含量为32g~40g、硬脂酸锌的含量为5g~9g、亚磷酸酯类抗氧剂4-5的含量为2g~5g、抗菌剂的含量为5g~9g、环氧大豆油2-4的含量为2g~4g、增容剂的含量为1g~5g、抗氧剂的含量为3g~7g、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5的含量为5g~9g、柠檬酸三乙酯2-3的含量为2g~6g以及纳米二氧化钛3-6的含量为1g~3g。
进一步地，聚烯烃树脂的含量为20g、淀粉的含量为32g、硬脂酸锌的含量为5g、亚磷酸酯类抗氧剂4-5的含量为2g、抗菌剂的含量为5g、环氧大豆油2-4的含量为2g~4g、增容剂的含量为1g、抗氧剂的含量为3g、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5的含量为5g、柠檬酸三乙酯2-3的含量为2g以及纳米二氧化钛3-6的含量为1g。
进一步地，聚烯烃树脂的含量为35g、淀粉的含量为36g、硬脂酸锌的含量为7g、亚磷酸酯类抗氧剂4-5的含量为3g、抗菌剂的含量为7g、环氧大豆油2-4的含量为3g、增容剂的含量为3g、抗氧剂的含量为5g、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5的含量为7g、柠檬酸三乙酯2-3的含量为4g以及纳米二氧化钛3-6的含量为2g。
进一步地，聚烯烃树脂的含量为50g、淀粉的含量为40g、硬脂酸锌的含量为9g、亚磷酸酯类抗氧剂4-5的含量为5g、抗菌剂的含量为9g、环氧大豆油2-4的含量为4g、增容剂的含量为5g、抗氧剂的含量为7g、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5的含量为9g、柠檬酸三乙酯2-3的含量为6g以及纳米二氧化钛3-6的含量为3g。
本发明提出的另一种技术，包括含纳米材料的可降解塑料母料的加工系统，包括以下步骤：
S1：将上述淀粉、柠檬酸三乙酯以及适量的水加入到反应容器内混合均匀，升温至60-80℃，保温反应60-100min，再经干燥后粉碎成200-300目的颗粒，得塑化淀粉；
S2：将聚烯烃树脂、硬脂酸锌、亚磷酸酯类抗氧剂4-5、环氧大豆油2-4、增容剂、抗氧剂、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5以及纳米二氧化钛3-6，加入至盛放塑化淀粉的反应容器内，继续搅拌20-30min后降低转速使物料温度下降到40℃以下，得到混合材料；
S3：将混配好的混合材料放入挤出机组，经加热、挤压切割成可降解塑料母料，即得所述含纳米材料的可降解塑料母料。
进一步地，针对S1~S2中，反应容器内涉及到混合加热组件和粉碎组件，所述混合加热组件包括加热隔板、进料管、出料管和加热元件，加热隔板设置在反应容器的内部，用于分隔反应容器内部上下空间，加热元件设置在加热隔板的内部，加热元件上连接的导线延伸至反应容器的外部与控制箱连接，进料管和出料管分别设置在反应容器的顶端以及底端，并且加热隔板上开设贯穿的通孔内设有开关组件；
所述粉碎组件包括粉碎电机、粉碎轴、侧杆、传动电机、粉碎头以及刮料板，粉碎电机设置在反应容器顶部，粉碎电机的轴上连接有旋转转换接头，粉碎电机通过旋转转换接头与粉碎轴相接；
所述粉碎轴插入反应容器内与加热隔板上的轴承座连接，侧杆等间距沿径向设置在粉碎轴上，其中，侧杆的一端插入粉碎轴内通过锥齿轮与传动电机相接，传动电机上连接的供电线接入旋转转换接头，传动电机设置在粉碎轴内固定；
所述粉碎头以及刮料板对称设置在侧杆的两侧端上。
进一步地，开关组件包括卸料板、转轴和复位气缸，卸料板套在转轴上，转轴的两端插入加热隔板的通孔上，复位气缸设置在加热隔板的底部，复位气缸的伸缩杆与加热隔板的边沿连接，复位气缸用于拉动加热隔板绕转轴旋转，用于放料以及堆料。
进一步地，旋转转换接头包括上旋转头、下旋转头、支柱、绝缘外壳、导电环和导电套，上旋转头和下旋转头分别固定在粉碎电机的轴与粉碎轴的端口上，支柱的两端与上旋转头和下旋转头相接，导电环包覆下旋转头的外侧边沿；
所述导电套贴合在绝缘外壳的内侧，导电套包覆上旋转头和下旋转头，并且导电环与导电套接触通电，导电环上连接的供电线与控制箱连接。
进一步地，针对S3中，挤出机组包括挤出组件和加热切割组件，所述挤出组件包括挤出架、双挤出壳、双挤出辊和挤出电机，挤出电机和双挤出壳安装在挤出架上，双挤出辊分别置于双挤出壳的两个空腔内，其中，双挤出辊的一端穿出双挤出壳与挤出电机的轴啮合；
所述加热切割组件包括外转环、内转环、切割刀片以及转动电机，转动电机设置在挤出架上固定，内转环的一端套在转动电机的轴上固定，内转环和外转环之间等间距的设置有承托杆，切割刀片一端固定在承托杆，切割刀片的刃口方向旋转用于切割双挤出壳挤出的可降解塑料母料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统，导电环与传动电机相接，用于为传动电机供电，上旋转头和下旋转头旋转，导电环在旋转过程中与导电套接触，用于旋转过程中，能够始终保持为传动电机供电的目的。
2、本发明提出的一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统，在使用过程中，传动电机先驱动侧杆旋转，直至粉碎头与加热隔板接触时停止，粉碎头带动加热隔板上的物料混合，混合结束后，加热隔板加热物料至固态，刮料板与加热隔板的表面接触后停止，粉碎电机驱动粉碎轴旋转，将固态的物料铲起后，粉碎头与加热隔板接触，粉碎轴带动粉碎头旋转对铲起的物料粉碎，复位气缸拉动加热隔板绕转轴旋转，将槽孔打开后，刮料板与加热隔板接触，将粉碎后的物料推至槽孔排出。
3、本发明提出的一种含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统，切割刀片的刃口方向旋转用于切割双挤出壳挤出的可降解塑料母料，通过切割刀片朝一个方向旋转的方式，改变了传统上下切割需要上提的方式，导致出料上提，在切割时容易吸附的问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明的粉碎组件内部结构图；
图3为本发明的粉碎轴内部结构图；
图4为本发明的旋转转换接头结构图；
图5为本发明的开关组件结构图；
图6为本发明的挤出组件结构图；
图7为本发明的挤出组件局部结构图。
图中：1、混合加热组件；11、隔板；12、进料管；13、出料管；14、加热元件；2、粉碎组件；21、粉碎电机；22、粉碎轴；23、侧杆；24、传动电机；25、粉碎头；26、刮料板；3、挤出组件；31、挤出架；32、双挤出壳；33、双挤出辊；34、挤出电机；4、加热切割组件；41、外转环；42、内转环；43、切割刀片；44、转动电机；5、开关组件；51、卸料板；52、转轴；53、复位气缸；6、旋转转换接头；61、上旋转头；62、下旋转头；63、支柱；64、绝缘外壳；65、导电环；66、导电套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种含纳米材料的可降解塑料母料的加工系统，包括以下步骤：
步骤一：将上述淀粉、柠檬酸三乙酯以及适量的水加入到反应容器内混合均匀，升温至60-80℃，保温反应60-100min，再经干燥后粉碎成200-300目的颗粒，得塑化淀粉；
步骤二：将聚烯烃树脂、硬脂酸锌、亚磷酸酯类抗氧剂4-5、环氧大豆油2-4、增容剂、抗氧剂、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5以及纳米二氧化钛3-6，加入至盛放塑化淀粉的反应容器内，继续搅拌20-30min后降低转速使物料温度下降到40℃以下，得到混合材料；
步骤三：将混配好的混合材料放入挤出机组，经加热、挤压切割成可降解塑料母料，即得所述含纳米材料的可降解塑料母料。
请参阅图1，反应容器内涉及到混合加热组件1包括加热隔板11、进料管12、出料管13和加热元件14，加热隔板11设置在反应容器的内部，用于分隔反应容器内部上下空间，加热元件14设置在加热隔板11的内部，加热元件14上连接的导线延伸至反应容器的外部与控制箱连接，进料管12和出料管13分别设置在反应容器的顶端以及底端，并且加热隔板11上开设贯穿的通孔内设有开关组件5，设置加热元件14用于对加热隔板11的表面加热，对混合的淀粉、柠檬酸三乙酯以及适量的水进行加热；
请参阅图2-7，粉碎组件2包括粉碎电机21、粉碎轴22、侧杆23、传动电机24、粉碎头25以及刮料板26，粉碎电机21设置在反应容器顶部，粉碎电机21的轴上连接有旋转转换接头6，粉碎电机21通过旋转转换接头6与粉碎轴22相接；
粉碎轴22插入反应容器内与加热隔板11上的轴承座连接，侧杆23等间距沿径向设置在粉碎轴22上，其中，侧杆23的一端插入粉碎轴22内通过锥齿轮与传动电机24相接，传动电机24通过锥齿轮将动力传动传递至侧杆23，传动电机24能驱动侧杆23旋转，传动电机24上连接的供电线接入旋转转换接头6，传动电机24设置在粉碎轴22内固定，传动电机24跟随粉碎轴22同步旋转；
粉碎头25以及刮料板26对称设置在侧杆23的两侧端上。
开关组件5包括卸料板51、转轴52和复位气缸53，卸料板51套在转轴52上，转轴52的两端插入加热隔板11的通孔上，复位气缸53设置在加热隔板11的底部，复位气缸53的伸缩杆与加热隔板11的边沿连接，复位气缸53用于拉动加热隔板11绕转轴52旋转，用于放料以及堆料。
旋转转换接头6包括上旋转头61、下旋转头62、支柱63、绝缘外壳64、导电环65和导电套66，上旋转头61和下旋转头62分别固定在粉碎电机21的轴与粉碎轴22的端口上，支柱63的两端与上旋转头61和下旋转头62相接，上旋转头61和下旋转头62通过支柱63同步旋转，导电环65包覆下旋转头62的外侧边沿；
导电套66贴合在绝缘外壳64的内侧，绝缘外壳64用于保护，避免发生触电，导电套66包覆上旋转头61和下旋转头62，并且导电环65与导电套66接触通电，导电环65上连接的供电线与控制箱连接，导电环65与传动电机24相接，用于为传动电机24供电，上旋转头61和下旋转头62旋转，导电环65在旋转过程中与导电套66接触，用于旋转过程中，能够始终保持为传动电机24供电的目的。
在使用过程中，传动电机24先驱动侧杆23旋转，直至粉碎头25与加热隔板11接触时停止，粉碎电机21驱动粉碎轴22旋转，则粉碎头25带动加热隔板11上的物料混合，混合结束后，加热隔板11加热物料至固态，传动电机24先驱动侧杆23反向旋转直至刮料板26与加热隔板11的表面接触后停止，粉碎电机21驱动粉碎轴22旋转，将固态的物料铲起后，传动电机24驱动侧杆23旋转，直至粉碎头25与加热隔板11接触，粉碎轴22带动粉碎头25旋转对铲起的物料粉碎，复位气缸53拉动加热隔板11绕转轴52旋转，将槽孔打开后，刮料板26与加热隔板11接触，将粉碎后的物料推至槽孔排出
挤出机组包括挤出组件3和加热切割组件4，挤出组件3包括挤出架31、双挤出壳32、双挤出辊33和挤出电机34，挤出电机34和双挤出壳32安装在挤出架31上，双挤出辊33分别置于双挤出壳32的两个空腔内，其中，双挤出辊33的一端穿出双挤出壳32与挤出电机34的轴啮合；
加热切割组件4包括外转环41、内转环42、切割刀片43以及转动电机44，转动电机44设置在挤出架31上固定，内转环42的一端套在转动电机44的轴上固定，内转环42和外转环41之间等间距的设置有承托杆，切割刀片43一端固定在承托杆，切割刀片43的刃口方向旋转用于切割双挤出壳32挤出的可降解塑料母料，通过切割刀片43朝一个方向旋转的方式，改变了传统上下切割需要上提的方式，导致出料上提，在切割时容易吸附的问题。
实施例一：
聚烯烃树脂的含量为20g、淀粉的含量为32g、硬脂酸锌的含量为5g、亚磷酸酯类抗氧剂4-5的含量为2g、抗菌剂的含量为5g、环氧大豆油2-4的含量为2g~4g、增容剂的含量为1g、抗氧剂的含量为3g、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5的含量为5g、柠檬酸三乙酯2-3的含量为2g以及纳米二氧化钛3-6的含量为1g。
实施例二：
聚烯烃树脂的含量为35g、淀粉的含量为36g、硬脂酸锌的含量为7g、亚磷酸酯类抗氧剂4-5的含量为3g、抗菌剂的含量为7g、环氧大豆油2-4的含量为3g、增容剂的含量为3g、抗氧剂的含量为5g、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5的含量为7g、柠檬酸三乙酯2-3的含量为4g以及纳米二氧化钛3-6的含量为2g。
实施例三：
聚烯烃树脂的含量为50g、淀粉的含量为40g、硬脂酸锌的含量为9g、亚磷酸酯类抗氧剂4-5的含量为5g、抗菌剂的含量为9g、环氧大豆油2-4的含量为4g、增容剂的含量为5g、抗氧剂的含量为7g、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5的含量为9g、柠檬酸三乙酯2-3的含量为6g以及纳米二氧化钛3-6的含量为3g。
综上所述；本发明的含纳米材料的可降解塑料母料及其加工系统，导电环65与传动电机24相接，用于为传动电机24供电，上旋转头61和下旋转头62旋转，导电环65在旋转过程中与导电套66接触，用于旋转过程中，能够始终保持为传动电机24供电的目的。在使用过程中，传动电机24先驱动侧杆23旋转，直至粉碎头25与加热隔板11接触时停止，粉碎头25带动加热隔板11上的物料混合，混合结束后，加热隔板11加热物料至固态，刮料板26与加热隔板11的表面接触后停止，粉碎电机21驱动粉碎轴22旋转，将固态的物料铲起后，粉碎头25与加热隔板11接触，粉碎轴22带动粉碎头25旋转对铲起的物料粉碎，复位气缸53拉动加热隔板11绕转轴52旋转，将槽孔打开后，刮料板26与加热隔板11接触，将粉碎后的物料推至槽孔排出。切割刀片43的刃口方向旋转用于切割双挤出壳32挤出的可降解塑料母料，通过切割刀片43朝一个方向旋转的方式，改变了传统上下切割需要上提的方式，导致出料上提，在切割时容易吸附的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种含纳米材料的可降解塑料母料的加工系统，其特征在于，包括反应容器，所述反应容器用于：将淀粉、柠檬酸三乙酯以及适量的水加入到反应容器内混合均匀，升温至60-80℃，保温反应60-100min，再经干燥后粉碎成200-300目的颗粒，得塑化淀粉；将聚烯烃树脂、硬脂酸锌、亚磷酸酯类抗氧剂4-5、环氧大豆油2-4、增容剂、抗氧剂、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂3-5以及纳米二氧化钛3-6，加入至盛放塑化淀粉的反应容器内，继续搅拌20-30min后降低转速使物料温度下降到40℃以下，得到混合材料；将混配好的混合材料放入挤出机组，经加热、挤压切割成可降解塑料母料，即得所述含纳米材料的可降解塑料母料；
反应容器内涉及到混合加热组件（1）和粉碎组件（2），所述混合加热组件（1）包括加热隔板（11）、进料管（12）、出料管（13）和加热元件（14），加热隔板（11）设置在反应容器的内部，用于分隔反应容器内部上下空间，加热元件（14）设置在加热隔板（11）的内部，加热元件（14）上连接的导线延伸至反应容器的外部与控制箱连接，进料管（12）和出料管（13）分别设置在反应容器的顶端以及底端，并且加热隔板（11）上开设贯穿的通孔内设有开关组件（5）；
所述粉碎组件（2）包括粉碎电机（21）、粉碎轴（22）、侧杆（23）、传动电机（24）、粉碎头（25）以及刮料板（26），粉碎电机（21）设置在反应容器顶部，粉碎电机（21）的轴上连接有旋转转换接头（6），粉碎电机（21）通过旋转转换接头（6）与粉碎轴（22）相接；
所述粉碎轴（22）插入反应容器内与加热隔板（11）上的轴承座连接，侧杆（23）等间距沿径向设置在粉碎轴（22）上，其中，侧杆（23）的一端插入粉碎轴（22）内通过锥齿轮与传动电机（24）相接，传动电机（24）上连接的供电线接入旋转转换接头（6），传动电机（24）设置在粉碎轴（22）内固定；
所述粉碎头（25）以及刮料板（26）对称设置在侧杆（23）的两侧端上；
所述开关组件（5）包括卸料板（51）、转轴（52）和复位气缸（53），卸料板（51）套在转轴（52）上，转轴（52）的两端插入加热隔板（11）的通孔上，复位气缸（53）设置在加热隔板（11）的底部，复位气缸（53）的伸缩杆与加热隔板（11）的边沿连接，复位气缸（53）用于拉动加热隔板（11）绕转轴（52）旋转，用于放料以及堆料；
所述旋转转换接头（6）包括上旋转头（61）、下旋转头（62）、支柱（63）、绝缘外壳（64）、导电环（65）和导电套（66），上旋转头（61）和下旋转头（62）分别固定在粉碎电机（21）的轴与粉碎轴（22）的端口上，支柱（63）的两端与上旋转头（61）和下旋转头（62）相接，导电环（65）包覆下旋转头（62）的外侧边沿；
所述导电套（66）贴合在绝缘外壳（64）的内侧，导电套（66）包覆上旋转头（61）和下旋转头（62），并且导电环（65）与导电套（66）接触通电，导电环（65）上连接的供电线与控制箱连接。
2.如权利要求1所述的一种含纳米材料的可降解塑料母料的加工系统，其特征在于：挤出机组包括挤出组件（3）和加热切割组件（4），所述挤出组件（3）包括挤出架（31）、双挤出壳（32）、双挤出辊（33）和挤出电机（34），挤出电机（34）和双挤出壳（32）安装在挤出架（31）上，双挤出辊（33）分别置于双挤出壳（32）的两个空腔内，其中，双挤出辊（33）的一端穿出双挤出壳（32）与挤出电机（34）的轴啮合；
所述加热切割组件（4）包括外转环（41）、内转环（42）、切割刀片（43）以及转动电机（44），转动电机（44）设置在挤出架（31）上固定，内转环（42）的一端套在转动电机（44）的轴上固定，内转环（42）和外转环（41）之间等间距的设置有承托杆，切割刀片（43）一端固定在承托杆，切割刀片（43）的刃口方向旋转用于切割双挤出壳（32）挤出的可降解塑料母料。
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