CN114685924B - 基于天然油脂加工副产物制备可生物降解材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于天然油脂加工副产物制备可生物降解材料的方法，涉及可生物降解材料技术领域，本发明以天然油粕作为基料，通过辅料的添加制得可生物降解材料，再将可生物降解材料加工制成服饰纽扣，不仅实现了天然油粕在本领域中的新应用，而且制得的纽扣具有优良的力学性能，使纽扣满足基本的使用需求；并且由于采用天然油粕作为基料，因此可以赋予纽扣一定的可生物降解性能，经降解后以肥料的形式进入土壤中。
Description
技术领域：
本发明涉及可生物降解材料技术领域，具体涉及一种基于天然油脂加工副产物制备可生物降解材料的方法。
背景技术：
纽扣，就是衣服上用于两边衣襟相连的系结物。最初的作用是用来连接衣服的门襟的，现已逐渐发展为除保持其原有功能以外，更具有艺术性及装饰性，也就是个性化。好的纽扣它能够使你的服装更加完美，起到“画龙点睛”的作用。
纽扣按照材质主要分为天然类、金属类和塑胶类，其中塑胶类纽扣得到广泛应用，具有质轻、色彩丰富、成本低和易加工的特点，但同时存在废弃后污染环境的问题，因为大部分塑胶材料是难降解或者降解十分缓慢的。
为了提高纽扣的应用环保性，近年来人们开始采用新型材料来加工制备可降解的纽扣。本发明以天然油脂加工副产物即天然油粕作为基料，通过辅料和助剂的添加制备环保纽扣，不仅降低了纽扣的加工成本，还改善了纽扣的可降解性能。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于天然油脂加工副产物制备可生物降解材料的方法，不仅实现了天然油粕在服饰纽扣领域中的新应用，并且还能保证服饰纽扣的力学性能，以及改善服饰纽扣的可降解性能。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
基于天然油脂加工副产物制备可生物降解材料的方法，包括以下步骤：
(1)向天然油粕中加入海泡石粉，混合，经静置后破碎成粉体，得到基料；
(2)向甲苯中加入1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和烯丙基羟乙基醚，混合后加入引发剂，加热进行聚合反应，反应完成后减压蒸馏回收甲苯，得到成型剂；
(3)向基料中加入成型剂和着色剂，混合均匀，得到可生物降解材料。
所述天然油粕为大豆粕、菜籽粕、芝麻粕、葵花籽粕中的一种或几种。
所述天然油粕、海泡石粉的质量比为100:10-30。
所述1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷、烯丙基羟乙基醚的摩尔用量比为1-2:1。
所述引发剂为有机过氧化物引发剂，优选过氧化苯甲酰。
所述引发剂的用量为1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和烯丙基羟乙基醚的总质量的0.5-5％。
所述聚合反应的温度不高于80℃。
所述着色剂为无机颜料或者有机颜料。
所述基料、成型剂、着色剂的质量比为100:10-30:0.1-2。
上述可生物降解材料在加工服饰纽扣中的应用。
本发明的制备原理：
1、本发明通过海泡石粉和天然油粕的混合和静置，利用海泡石的吸附作用来降低天然油粕的湿度(主要是由于油脂的存在)，使海泡石粉均匀附着于天然油粕的表面，防止天然油粕成团和结块，同时海泡石粉还能作为填料来提高利用该可生物降解材料加工所制服饰纽扣的力学性能。
2、本发明以1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和烯丙基羟乙基醚作为单体经聚合反应制备成型剂，利用成型剂的胶粘作用来促进基料的粘接，从而实现由可生物降解材料加工服饰纽扣的成型；并且由于成型剂的分子结构中含有羟基，因而具有亲水性，也能改善服饰纽扣的降解性能。
虽然海泡石具有吸附作用，但其吸附作用的发挥主要依赖于其孔隙结构，吸附效果有限。而海泡石的大量添加会影响材料的加工成型性，因此需要控制海泡石的添加量，但同时又得保证天然油粕的分散性。基于这一目的，本发明采用插层改性技术制备了改性海泡石粉，以改性海泡石粉替代上述技术方案中的海泡石粉，并进一步优化材料的力学性能。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
基于天然油脂加工副产物制备可生物降解材料的方法，包括以下步骤：
(1)向天然油粕中加入改性海泡石粉，混合，经静置后破碎成粉体，得到基料；
所述改性海泡石粉的制备操作为：向海泡石粉中加入白色聚合氯化铝的水溶液，超声处理下减压蒸馏除水，水分挥干后继续超声处理，最后经干燥后破碎成粉体，得到改性海泡石粉；所述海泡石粉、白色聚合氯化铝的质量比为20:5-10，白色聚合氯化铝的水溶液的质量浓度为3-10％；
(2)向甲苯中加入1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和烯丙基羟乙基醚，混合后加入引发剂，加热进行聚合反应，反应完成后减压蒸馏回收甲苯，得到成型剂；
(3)向基料中加入成型剂和着色剂，混合均匀，得到可生物降解材料。
所述天然油粕为大豆粕、菜籽粕、芝麻粕、葵花籽粕中的一种或几种。
所述天然油粕、海泡石粉的质量比为100:10-30。
所述1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷、烯丙基羟乙基醚的摩尔用量比为1-2:1。
所述引发剂为有机过氧化物引发剂，优选过氧化苯甲酰。
所述引发剂的用量为1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和烯丙基羟乙基醚的总质量的0.5-5％。
所述聚合反应的温度不高于80℃。
所述着色剂为无机颜料或者有机颜料。
所述基料、成型剂、着色剂的质量比为100:10-20:0.1-2。
上述可生物降解材料在加工服饰纽扣中的应用。
本发明的有益效果是：本发明以天然油粕作为基料，通过辅料的添加制得可生物降解材料，再将可生物降解材料加工制成服饰纽扣，不仅实现了天然油粕在本领域中的新应用，而且制得的纽扣具有优良的力学性能，使纽扣满足基本的使用需求；并且由于采用天然油粕作为基料，因此可以赋予纽扣一定的可生物降解性能，经降解后以肥料的形式进入土壤中。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
菜籽粕购自蚌埠市鹏晨饲料有限公司；海泡石粉购自河北一矿矿产品有限公司；有机橙LT014购自上海蓝途化工有限公司；聚乙烯醇缩丁醛购自山东豪顺化工有限公司。
实施例1
(1)向100g菜籽粕中加入20g海泡石粉，混合，经静置后破碎成粉体，得到基料。
(2)向500mL甲苯中加入12.9g 1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和10.2g烯丙基羟乙基醚，混合后加入0.6g过氧化苯甲酰，加热至70℃进行聚合反应，反应5h后减压蒸馏回收甲苯，得到成型剂。
(3)向100g基料中加入20g成型剂和0.5g有机橙LT014，混合均匀后注塑成型，注射速度为350mm/s，注射温度为210℃，注射压力为800bar，模具温度为100℃，得到纽扣。
实施例2
实施例2制备纽扣的步骤同实施例1，不同之处是调整了菜籽粕与海泡石粉的比例。
(1)向100g菜籽粕中加入25g海泡石粉，混合，经静置后破碎成粉体，得到基料。
(2)向500mL甲苯中加入12.9g 1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和10.2g烯丙基羟乙基醚，混合后加入0.6g过氧化苯甲酰，加热至70℃进行聚合反应，反应5h后减压蒸馏回收甲苯，得到成型剂。
(3)向100g基料中加入20g成型剂和0.5g有机橙LT014，混合均匀后注塑成型，注射速度为350mm/s，注射温度为210℃，注射压力为800bar，模具温度为100℃，得到纽扣。
实施例3
实施例3制备纽扣的步骤同实施例1，不同之处是调整了基料与成型剂的比例。
(1)向100g菜籽粕中加入20g海泡石粉，混合，经静置后破碎成粉体，得到基料。
(2)向500mL甲苯中加入12.9g 1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和10.2g烯丙基羟乙基醚，混合后加入0.6g过氧化苯甲酰，加热至70℃进行聚合反应，反应5h后减压蒸馏回收甲苯，得到成型剂。
(3)向100g基料中加入25g成型剂和0.5g有机橙LT014，混合均匀后注塑成型，注射速度为350mm/s，注射温度为210℃，注射压力为800bar，模具温度为100℃，得到纽扣。
实施例4
实施例4制备纽扣的步骤同实施例1，不同之处是以改性海泡石粉替代海泡石粉。
(1)向100g菜籽粕中加入20g改性海泡石粉，混合，经静置后破碎成粉体，得到基料；向20g海泡石粉中加入由8g白色聚合氯化铝配制而成的水溶液，白色聚合氯化铝的水溶液的质量浓度为10％，超声处理下减压蒸馏除水，超声波频率40kHz、超声波频率500W，水分挥干后继续超声处理30min，最后经干燥后破碎成粉体，得到改性海泡石粉。
(2)向500mL甲苯中加入12.9g 1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和10.2g烯丙基羟乙基醚，混合后加入0.6g过氧化苯甲酰，加热至70℃进行聚合反应，反应5h后减压蒸馏回收甲苯，得到成型剂。
(3)向100g基料中加入20g成型剂和0.5g有机橙LT014，混合均匀后注塑成型，注射速度为350mm/s，注射温度为210℃，注射压力为800bar，模具温度为100℃，得到纽扣。
对照例1
对照例1制备纽扣的步骤同实施例1，不同之处是以聚乙烯醇缩丁醛作为成型剂。
(1)向100g菜籽粕中加入20g海泡石粉，混合，经静置后破碎成粉体，得到基料。
(2)向100g基料中加入20g聚乙烯醇缩丁醛和0.5g有机橙LT014，混合均匀后注塑成型，注射速度为350mm/s，注射温度为210℃，注射压力为800bar，模具温度为100℃，得到纽扣。
对照例2
对照例2制备纽扣的步骤同实施例1，不同之处是未添加海泡石粉。
(1)向500mL甲苯中加入12.9g 1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和10.2g烯丙基羟乙基醚，混合后加入0.6g过氧化苯甲酰，加热至70℃进行聚合反应，反应5h后减压蒸馏回收甲苯，得到成型剂。
(2)向100g菜籽粕中加入20g成型剂和0.5g有机橙LT014，混合均匀后注塑成型，注射速度为350mm/s，注射温度为210℃，注射压力为800bar，模具温度为100℃，得到纽扣。
分别对上述实施例和对照例制备的纽扣进行力学性能测定，测定结果见表1所示。
标准GB/T 1040.3-2006测定拉伸强度；标准GB/T 9341-2008。
表1
| 组别 | 拉伸强度/MPa | 弯曲强度/MPa |
| 实施例1 | 19.7 | 28.3 |
| 实施例2 | 21.0 | 30.4 |
| 实施例3 | 21.5 | 31.6 |
| 实施例4 | 22.4 | 32.5 |
| 对照例1 | 16.8 | 23.2 |
| 对照例2 | 14.3 | 20.1 |
从表1可以看出，实施例通过海泡石粉的添加、改性海泡石粉的制备与添加、成型剂的制备与添加能够明显提高所制服饰纽扣的力学性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.基于天然油脂加工副产物制备可生物降解材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 向天然油粕中加入海泡石粉，混合，经静置后破碎成粉体，得到基料；
(2) 向甲苯中加入1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和烯丙基羟乙基醚，混合后加入引发剂，加热进行聚合反应，反应完成后减压蒸馏回收甲苯，得到成型剂；
(3) 向基料中加入成型剂和着色剂，混合均匀，得到可生物降解材料；
所述天然油粕为大豆粕、菜籽粕、芝麻粕、葵花籽粕中的一种或几种；
所述天然油粕、海泡石粉的质量比为100 : 10-30；
所述1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷、烯丙基羟乙基醚的摩尔用量比为1-2 : 1；
所述聚合反应的温度不高于80℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述引发剂为有机过氧化物引发剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述引发剂为过氧化苯甲酰。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述引发剂的用量为1,1,1-三甲基-N-2-丙烯丙胺基硅烷和烯丙基羟乙基醚的总质量的0.5-5%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述着色剂为无机颜料或者有机颜料。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基料、成型剂、着色剂的质量比为100 :10-30 : 0.1-2。
7.权利要求1-6任意一项方法制备的可生物降解材料在加工服饰纽扣中的应用。
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