CN114806017A - 一种可再生使用的生物降解塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物降解塑料技术领域，具体公开了一种可再生使用的生物降解塑料及其制备方法，按照重量百分比计，包括组分：50wt％～65wt％的聚丙烯PP原料，30wt％～45wt％的滑石粉改性剂，1.0wt％～5.0wt％的相容剂，1.5wt％～5.0wt％的增韧剂，0.2wt％～0.5wt％的热稳定剂，0.3wt％～1.0wt％的润滑剂；包括步骤：S1：原料称重备用，S2：原料表面处理，S3：原料混合，S4：设置物料混合温度和时间，S5：塑料制备；本发明利用滑石粉对光不稳定的特性，加快塑料降解；滑石粉矿物质特殊片状晶体，提升聚丙烯材料的刚性，设置增韧剂提高改性聚丙烯材料的韧性；偶联剂把滑石粉和聚丙烯充分粘合，提高改性料的物化性能，有利再生使用，材料刚性和热变形温度优于淀粉塑料、PLA、PBAT、PBS现在市场上的可降解塑料。
Description
技术领域
本发明涉及生物降解塑料技术领域，具体为一种可再生使用的生物降解塑料及其制备方法。
背景技术
为了解决日益严重的塑料污染问题，目前减少甚至禁止某些场合的塑料使用。众多塑料生产企业也纷纷开发了各种生物降解塑料，如玉米淀粉塑料、聚乳酸PLA、PBAT、PBS等降解塑料，但是这些产品和传统的塑料相比较存在严重的性能不足，并且在生产、使用过程中存在新的污染和其它比较明显的缺陷。
现有的淀粉塑料，只是添加了一定比例的淀粉，不但不能降解，而且完全没有了塑料的韧性和刚性。
PLA、PBAT、PBS还存在两个致命缺陷，材料成本偏高，是普通塑料的3-4倍；材料在硬度和耐温性性上严重不足，热变形温度较低；从而使得制备的塑料综合性能低，另外，PLA产品必须在特定条件下才能降解，即工业堆肥降解，但我国目前可工业堆肥垃圾场寥寥无几，都采用焚烧垃圾的办法处理，存在巨大的财力物力浪费。
基于此，本发明设计了一种可再生使用的生物降解塑料及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明提出一种可再生使用的生物降解塑料及其制备方法，解决了现有技术中现有塑料不便降解、缺乏韧性和刚性、材料在硬度和耐温性上严重不足，塑料综合性能低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种可再生使用的生物降解塑料，按照重量百分比计，包括以下组分：
50wt％～65wt％的聚丙烯PP原料，30wt％～45wt％的滑石粉改性剂，1.0wt％～5.0wt％的相容剂，1.5wt％～5.0wt％的增韧剂，0.2wt％～0.5wt％的热稳定剂，0.3wt％～1.0wt％的润滑剂。
作为一优选的实施方式，所述滑石粉改性剂选自粒径1250目、2000目、3000目、5000目、20～100nm中的至少一种。
作为一优选的实施方式，所述滑石粉改性剂选自粒径1250目、2000目、3000目、5000目、20～100nm中的至少两种。
通过滑石粉矿物质无机离子聚合技术提升聚丙烯PP原料的刚性，弯曲模量达到3000MPa以上，弯曲强度达到37MPa以上，利用滑石粉对光不稳定的特性，加速PP材料的降解。
作为一优选的实施方式，所述相容剂选自POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的至少一种。
作为一优选的实施方式，所述相容剂选自POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的至少两种。
通过设置相容剂主要作用为提高滑石粉与聚丙烯PP原料的相容性，提升材料的综合性能。
作为一优选的实施方式，所述增韧剂选自乙丙弹性体、SEBS、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少两种。
通过设置增韧剂主要作用是提高改性聚丙烯材料的冲击韧性，满足产品使用要求。
作为一优选的实施方式，所述热稳定剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少两种。
通过设置热稳定剂主要作用是保证改性聚丙烯材料在生产加工过程中的性能稳定，符合产品性能需要。
作为一优选的实施方式，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷中的至少一种。
作为一优选的实施方式，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷中的至少两种。
通过设置润滑剂主要作用是降低材料粘度，提高流动性等加工性能，还可起到防静电、滑爽等作用。
一种可再生使用的生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：原料称重备用：准备好聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，按上述各种原料的重量份称取原料备用；
S2：原料表面处理：将相容剂与滑石粉进行表面预处理改性；
S3：原料混合：将改性后的原料，聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，投入到高速混合机中进行混合；
S4：设置物料混合温度和时间：物料混合温度调节至90℃～110℃，混合时间为15～20min；
S5：塑料制备：将混合后的物料送入失重式计量喂料器，然后进行挤出造粒，干燥后即得生物可降解聚丙烯生态塑料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.利用滑石粉对光不稳定的特性，促使塑料粉化，加快塑料降解；由于滑石粉矿物质的特殊片状晶体结构，可以明显提升聚丙烯材料的刚性，通过设置增韧剂提高改性聚丙烯材料的冲击韧性，从而保证了制备后塑料的韧性和刚性；利用偶联剂把滑石粉和聚丙烯有效充分粘合，提高改性料的物化性能，有利于再生使用，同时材料刚性和热变形温度优于淀粉塑料、PLA、PBAT、PBS等现在市场上常规的可降解塑料，更符合塑料餐盒类产品的性能要求。
2.生物可降解的高强度聚丙烯生态塑料的制备生产工艺较为简单，成本较低，产品价格与目前市场上常见的PLA、PBAT、PBS等相比具有明显的竞争优势。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图。
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。
请参阅图1，本发明具有以下三个具体实施例。
实施例1
一种可再生使用的生物降解塑料，按照重量百分比计，包括以下组分：
65wt％的聚丙烯PP原料，32wt％的滑石粉改性剂，1.0wt％的相容剂，1.5wt％的增韧剂，0.2wt％的热稳定剂，0.3wt％的润滑剂。
具体的，所述滑石粉改性剂选自粒径1250目、2000目、3000目、5000目、20～100nm中的至少一种。
通过滑石粉矿物质无机离子聚合技术提升聚丙烯PP原料的刚性，弯曲模量达到3000MPa以上，弯曲强度达到37MPa以上，利用滑石粉对光不稳定的特性，加速PP材料的降解。
具体的，所述相容剂选自POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的至少一种。
通过设置相容剂主要作用为提高滑石粉与聚丙烯PP原料的相容性，提升材料的综合性能。
具体的，所述增韧剂选自乙丙弹性体、SEBS、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少两种。
通过设置增韧剂主要作用是提高改性聚丙烯材料的冲击韧性，满足产品使用要求。
具体的，所述热稳定剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少两种。
通过设置热稳定剂主要作用是保证改性聚丙烯材料在生产加工过程中的性能稳定，符合产品性能需要。
具体的，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷中的至少一种。
通过设置润滑剂主要作用是降低材料粘度，提高流动性等加工性能，还可起到防静电、滑爽等作用。
一种可再生使用的生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：原料称重备用：准备好聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，按上述各种原料的重量份称取原料备用；
S2：原料表面处理：将相容剂与滑石粉进行表面预处理改性；
S3：原料混合：将改性后的原料，聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，投入到高速混合机中进行混合；
S4：设置物料混合温度和时间：物料混合温度调节至90℃～110℃，混合时间为15～20min；
S5：塑料制备：将混合后的物料送入失重式计量喂料器，然后进行挤出造粒，干燥后即得生物可降解聚丙烯生态塑料。
实施例2
一种可再生使用的生物降解塑料，按照重量百分比计，包括以下组分：
50wt％的聚丙烯PP原料，38.5wt％的滑石粉改性剂，5.0wt％的相容剂，5.0wt％的增韧剂，0.5wt％的热稳定剂，1.0wt％的润滑剂。
具体的，所述滑石粉改性剂选自粒径1250目、2000目、3000目、5000目、20～100nm中的至少两种。
通过滑石粉矿物质无机离子聚合技术提升聚丙烯PP原料的刚性，弯曲模量达到3000MPa以上，弯曲强度达到37MPa以上，利用滑石粉对光不稳定的特性，加速PP材料的降解。
具体的，所述相容剂选自POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的至少两种。
通过设置相容剂主要作用为提高滑石粉与聚丙烯PP原料的相容性，提升材料的综合性能。
具体的，所述增韧剂选自乙丙弹性体、SEBS、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少两种。
通过设置增韧剂主要作用是提高改性聚丙烯材料的冲击韧性，满足产品使用要求。
具体的，所述热稳定剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少两种。
通过设置热稳定剂主要作用是保证改性聚丙烯材料在生产加工过程中的性能稳定，符合产品性能需要。
具体的，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷中的至少两种。
通过设置润滑剂主要作用是降低材料粘度，提高流动性等加工性能，还可起到防静电、滑爽等作用。
一种可再生使用的生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：原料称重备用：准备好聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，按上述各种原料的重量份称取原料备用；
S2：原料表面处理：将相容剂与滑石粉进行表面预处理改性；
S3：原料混合：将改性后的原料，聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，投入到高速混合机中进行混合；
S4：设置物料混合温度和时间：物料混合温度调节至90℃～110℃，混合时间为15～20min；
S5：塑料制备：将混合后的物料送入失重式计量喂料器，然后进行挤出造粒，干燥后即得生物可降解聚丙烯生态塑料。
实施例3
一种可再生使用的生物降解塑料，按照重量百分比计，包括以下组分：
58wt％的聚丙烯PP原料，35wt％的滑石粉改性剂，3.0wt％的相容剂，3.0wt％的增韧剂，0.35wt％的热稳定剂，0.65wt％的润滑剂。
具体的，所述滑石粉改性剂选自粒径1250目、2000目、3000目、5000目、20～100nm中的至少一种。
通过滑石粉矿物质无机离子聚合技术提升聚丙烯PP原料的刚性，弯曲模量达到3000MPa以上，弯曲强度达到37MPa以上，利用滑石粉对光不稳定的特性，加速PP材料的降解。
具体的，所述相容剂选自POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的至少两种。
通过设置相容剂主要作用为提高滑石粉与聚丙烯PP原料的相容性，提升材料的综合性能。
具体的，所述增韧剂选自乙丙弹性体、SEBS、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少两种。
通过设置增韧剂主要作用是提高改性聚丙烯材料的冲击韧性，满足产品使用要求。
具体的，所述热稳定剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少两种。
通过设置热稳定剂主要作用是保证改性聚丙烯材料在生产加工过程中的性能稳定，符合产品性能需要。
具体的，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷中的至少一种。
通过设置润滑剂主要作用是降低材料粘度，提高流动性等加工性能，还可起到防静电、滑爽等作用。
一种可再生使用的生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：原料称重备用：准备好聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，按上述各种原料的重量份称取原料备用；
S2：原料表面处理：将相容剂与滑石粉进行表面预处理改性；
S3：原料混合：将改性后的原料，聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，投入到高速混合机中进行混合；
S4：设置物料混合温度和时间：物料混合温度调节至90℃～110℃，混合时间为15～20min；
S5：塑料制备：将混合后的物料送入失重式计量喂料器，然后进行挤出造粒，干燥后即得生物可降解聚丙烯生态塑料。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组分：
50wt％～65wt％的聚丙烯PP原料，30wt％～45wt％的滑石粉改性剂，1.0wt％～5.0wt％的相容剂，1.5wt％～5.0wt％的增韧剂，0.2wt％～0.5wt％的热稳定剂，0.3wt％～1.0wt％的润滑剂。
2.如权利要求1所述的可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，所述滑石粉改性剂选自粒径1250目、2000目、3000目、5000目、20～100nm中的至少一种。
3.如权利要求1所述的可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，所述滑石粉改性剂选自粒径1250目、2000目、3000目、5000目、20～100nm中的至少两种。
4.如权利要求2所述的可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，所述相容剂选自POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的至少一种。
5.如权利要求3所述的可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，所述相容剂选自POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的至少两种。
6.如权利要求5所述的可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，所述增韧剂选自乙丙弹性体、SEBS、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少两种。
7.如权利要求6所述的可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，所述热稳定剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少两种。
8.如权利要求7所述的可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷中的至少一种。
9.如权利要求7所述的可再生使用的生物降解塑料，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷中的至少两种。
10.如权利要求1-9任一所述的可再生使用的生物降解塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：原料称重备用：准备好聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，按上述各种原料的重量份称取原料备用；
S2：原料表面处理：将相容剂与滑石粉进行表面预处理改性；
S3：原料混合：将改性后的原料，聚丙烯PP原料、滑石粉改性剂、相容剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂各种原料，投入到高速混合机中进行混合；
S4：设置物料混合温度和时间：物料混合温度调节至90℃～110℃，混合时间为15～20min；
S5：塑料制备：将混合后的物料送入失重式计量喂料器，然后进行挤出造粒，干燥后即得生物可降解聚丙烯生态塑料。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105273305A (zh) * | 2014-07-25 | 2016-01-27 | 天津市科润特包装有限公司 | 一种增韧改性的聚丙烯组合物的制备方法 |
| CN109575431A (zh) * | 2017-09-29 | 2019-04-05 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种高强度、高韧性的改性聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN112029250A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-04 | 深圳职业技术学院 | 一种可生物降解塑料及塑料牙签 |
| CN112724537A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-30 | 东风汽车集团有限公司 | 一种高粘结性能的改性聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 |
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