CN115260625A - 一种能够加速降解的新型材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够加速降解的新型材料，其原料按重量份比包括：40‑60％原材料、40‑60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10‑30％降解剂、10‑20％相容剂和30‑50％植物纤维，生物降解材料的原料按重量份比包括：8‑20％聚乳酸、5‑10％PBAT、10‑20％聚丁二酸丁二醇酯、10‑20％聚羟基烷酸酯和5‑10％脂肪族聚酯，本发明涉及新型材料技术领域。该能够加速降解的新型材料，通过加入了生物降解材料和纳米级碳酸钙，可以有效的提高新型材料的降解速率，生物降解材料的加入，提高了塑料的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能，还具有优良的生物降解性，够有效的促使微生物生长，促进可生物降解塑料破碎并进一步使其降解为小分子化合物，能够提高新型材料在土壤中的降解速度。

Description

一种能够加速降解的新型材料
技术领域
本发明涉及新型材料技术领域，具体为一种能够加速降解的新型材料。
背景技术
新材料是指新出现的或正在发展中的，具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料，或采用新技术(工艺，装备)，使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料，一般认为满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。
塑料的处理方式主要有回收再利用、掩埋和焚化三种，现实中，回收再利用的塑料仅仅占较少的一部分，绝大部分塑料在被废弃后都被焚烧或者掩埋，但塑料废弃品不易分解，掩埋会占据大量的空间，而焚化所产生的废气更会对环境造成严重的污染，而且现有的可降解材料其降解速率较低，也会对环境造成污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种能够加速降解的新型材料，解决了现有的可降解材料其降解速率较低，也会对环境造成污染的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种能够加速降解的新型材料，其原料按重量份比包括：40-60％原材料、40-60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10-30％降解剂、10-20％相容剂和30-50％植物纤维。
优选的，所述其原料包括以下组分：40％原材料、60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10％降解剂、10％相容剂和30％植物纤维。
优选的，所述其原料包括以下组分：40％原材料、60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、30％降解剂、20％相容剂和50％植物纤维。
优选的，所述其原料包括以下组分：60％原材料、40％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10％降解剂、10％相容剂和30％植物纤维。
优选的，所述其原料包括以下组分：60％原材料、40％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、30％降解剂、20％相容剂和50％植物纤维。
优选的，所述生物降解材料的原料按重量份比包括：8-20％聚乳酸、 5-10％PBAT、10-20％聚丁二酸丁二醇酯、10-20％聚羟基烷酸酯和5-10％脂肪族聚酯。
优选的，所述原材料是聚丙烯、聚乙烯中的一种，所述PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。
优选的，所述植物纤维采用亚麻、苎麻、黄麻和竹纤维中的一种或者几种组合提取而成，所述降解剂包括生物降解剂和光降解剂中的一种或多种，所述相容剂包括乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-蜡酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、废蛋白质、纤维素、柠檬酸中的一种或多种。
优选的，所述一种能够加速降解的新型材料，其制备方法具体包括以下步骤：
S1、生物降解材料的制备：选取适量的聚乳酸、PBAT和聚丁二酸丁二醇酯，将其倒入混合机中，启动机器进行混合，混合时间控制在20-30分钟，混合温度为60-80℃，然后加入适量的聚羟基烷酸酯和脂肪族聚酯，继续混合 30分钟，然后对其进行干燥处理，干燥温度控制在40-60℃，干燥时间控制在1-2小时，即可得到生物降解材料；
S2、植物纤维的处理：提取出适量的植物纤维后，对植物纤维进行杀菌除杂处理，然后将植物纤维投入粉碎机中进行粉碎处理，之后经过200目筛筛选后，然后加入蒸煮锅中，蒸煮一段时间，捞出之后再进行反复捶打至胶状；
S3、物料混合：将适量的原材料、纳米级碳酸钙、降解剂、相容剂、S2 中得到的植物纤维和S1中得到的生物降解材料经高速混合机加温至50-85℃进行混合；
S4、挤出：将所述混合物料通过喂料机加入挤出机，采用双螺杆挤出机，进行挤出造粒；
S5、吹膜：采用单螺杆挤出机对S4得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为15±2-25±3μm的新型材料。
有益效果
本发明提供了一种能够加速降解的新型材料。与现有技术相比具备以下有益效果：该能够加速降解的新型材料，其原料按重量份比包括：40-60％原材料、40-60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10-30％降解剂、10-20％相容剂和30-50％植物纤维，生物降解材料的原料按重量份比包括：8-20％聚乳酸、 5-10％PBAT、10-20％聚丁二酸丁二醇酯、10-20％聚羟基烷酸酯和5-10％脂肪族聚酯，通过加入了生物降解材料和纳米级碳酸钙，可以有效的提高新型材料的降解速率，生物降解材料的加入，提高了塑料的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能，还具有优良的生物降解性，够有效的促使微生物生长，促进可生物降解塑料破碎并进一步使其降解为小分子化合物，能够提高新型材料在土壤中的降解速度，通过生物裂变破坏聚乙烯聚合物，形成单体，最终变成CO2和水。
附图说明
图1为本发明的步骤流程图；
图2为本发明的降解率图解。
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1-2，本发明提供四种技术方案：一种能够加速降解的新型材料，其原料按重量份比包括：40-60％原材料、40-60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10-30％降解剂、10-20％相容剂和30-50％植物纤维。
本发明中，其原料包括以下组分：40％原材料、60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10％降解剂、10％相容剂和30％植物纤维。
本发明中，其原料包括以下组分：40％原材料、60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、30％降解剂、20％相容剂和50％植物纤维。
本发明中，其原料包括以下组分：60％原材料、40％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10％降解剂、10％相容剂和30％植物纤维。
本发明中，其原料包括以下组分：60％原材料、40％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、30％降解剂、20％相容剂和50％植物纤维。
本发明中，生物降解材料的原料按重量份比包括：8-20％聚乳酸、 5-10％PBAT、10-20％聚丁二酸丁二醇酯、10-20％聚羟基烷酸酯和5-10％脂肪族聚酯。
本发明中，原材料是聚丙烯、聚乙烯中的一种，所述PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。
本发明中，植物纤维采用亚麻、苎麻、黄麻和竹纤维中的一种或者几种组合提取而成，所述降解剂包括生物降解剂和光降解剂中的一种或多种，所述相容剂包括乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-蜡酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、废蛋白质、纤维素、柠檬酸中的一种或多种。
本发明中，一种能够加速降解的新型材料，其制备方法具体包括以下实施例：
实施例一
S1、生物降解材料的制备：选取8％聚乳酸、5％PBAT和10％聚丁二酸丁二醇酯，将其倒入混合机中，启动机器进行混合，混合时间控制在20分钟，混合温度为60℃，然后加入10％聚羟基烷酸酯和5％脂肪族聚酯，继续混合30分钟，然后对其进行干燥处理，干燥温度控制在40℃，干燥时间控制在1小时，即可得到生物降解材料；
S2、植物纤维的处理：提取出30％植物纤维后，对植物纤维进行杀菌除杂处理，然后将植物纤维投入粉碎机中进行粉碎处理，之后经过200目筛筛选后，然后加入蒸煮锅中，蒸煮一段时间，捞出之后再进行反复捶打至胶状；
S3、物料混合：将40％原材料、40％纳米级碳酸钙、10％降解剂、10％相容剂、S2中得到的30％植物纤维和S1中得到的1％生物降解材料经高速混合机加温至50℃进行混合；
S4、挤出：将所述混合物料通过喂料机加入挤出机，采用双螺杆挤出机，进行挤出造粒；
S5、吹膜：采用单螺杆挤出机对S4得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为13μm的新型材料。
实施例二
S1、生物降解材料的制备：选取20％聚乳酸、10％PBAT和20％聚丁二酸丁二醇酯，将其倒入混合机中，启动机器进行混合，混合时间控制在30分钟，混合温度为80℃，然后加入20％聚羟基烷酸酯和10％脂肪族聚酯，继续混合 30分钟，然后对其进行干燥处理，干燥温度控制在60℃，干燥时间控制在2 小时，即可得到生物降解材料；
S2、植物纤维的处理：提取出50％植物纤维后，对植物纤维进行杀菌除杂处理，然后将植物纤维投入粉碎机中进行粉碎处理，之后经过200目筛筛选后，然后加入蒸煮锅中，蒸煮一段时间，捞出之后再进行反复捶打至胶状；
S3、物料混合：将40％原材料、60％纳米级碳酸钙、30％降解剂、20％相容剂、S2中得到的50％植物纤维和S1中得到的1％生物降解材料经高速混合机加温至85℃进行混合；
S4、挤出：将所述混合物料通过喂料机加入挤出机，采用双螺杆挤出机，进行挤出造粒；
S5、吹膜：采用单螺杆挤出机对S4得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为22μm的新型材料。
实施例三
S1、生物降解材料的制备：选取8％聚乳酸、5％PBAT和10％聚丁二酸丁二醇酯，将其倒入混合机中，启动机器进行混合，混合时间控制在20分钟，混合温度为60℃，然后加入10％聚羟基烷酸酯和5％脂肪族聚酯，继续混合30分钟，然后对其进行干燥处理，干燥温度控制在40℃，干燥时间控制在1小时，即可得到生物降解材料；
S2、植物纤维的处理：提取出30％植物纤维后，对植物纤维进行杀菌除杂处理，然后将植物纤维投入粉碎机中进行粉碎处理，之后经过200目筛筛选后，然后加入蒸煮锅中，蒸煮一段时间，捞出之后再进行反复捶打至胶状；
S3、物料混合：将60％原材料、40％纳米级碳酸钙、10％降解剂、10％相容剂、S2中得到的30％植物纤维和S1中得到的1％生物降解材料经高速混合机加温至50℃进行混合；
S4、挤出：将所述混合物料通过喂料机加入挤出机，采用双螺杆挤出机，进行挤出造粒；
S5、吹膜：采用单螺杆挤出机对S4得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为13μm的新型材料。
实施例四
S1、生物降解材料的制备：选取20％聚乳酸、10％PBAT和20％聚丁二酸丁二醇酯，将其倒入混合机中，启动机器进行混合，混合时间控制在30分钟，混合温度为80℃，然后加入20％聚羟基烷酸酯和10％脂肪族聚酯，继续混合 30分钟，然后对其进行干燥处理，干燥温度控制在60℃，干燥时间控制在2 小时，即可得到生物降解材料；
S2、植物纤维的处理：提取出50％植物纤维后，对植物纤维进行杀菌除杂处理，然后将植物纤维投入粉碎机中进行粉碎处理，之后经过200目筛筛选后，然后加入蒸煮锅中，蒸煮一段时间，捞出之后再进行反复捶打至胶状；
S3、物料混合：将60％原材料、40％纳米级碳酸钙、30％降解剂、20％相容剂、S2中得到的50％植物纤维和S1中得到的1％生物降解材料经高速混合机加温至85℃进行混合；
S4、挤出：将所述混合物料通过喂料机加入挤出机，采用双螺杆挤出机，进行挤出造粒；
S5、吹膜：采用单螺杆挤出机对S4得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为22μm的新型材料。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
实验数据
具体实验见下表：
Figure RE-GDA0003799822040000071
Figure RE-GDA0003799822040000081
Figure RE-GDA0003799822040000091
图2中
注：上图中A1表示40％PP+60％钙膜；
A2表示40％PP+60％钙膜+生物降解材料；
A3表示60％PE+40％钙膜+生物降解材料；
A4表示60％PE+40％钙膜。
实验总结：通过加入了生物降解材料和纳米级碳酸钙，可以有效的提高新型材料的降解速率，生物降解材料的加入，提高了塑料的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能，还具有优良的生物降解性，够有效的促使微生物生长，促进可生物降解塑料破碎并进一步使其降解为小分子化合物，能够提高新型材料在土壤中的降解速度，通过生物裂变破坏聚乙烯聚合物，形成单体，最终变成CO2和水。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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。

Claims (9)

1.一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：其原料按重量份比包括：40-60％原材料、40-60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10-30％降解剂、10-20％相容剂和30-50％植物纤维。
2.根据权利要求1所述的一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：其原料包括以下组分：40％原材料、60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10％降解剂、10％相容剂和30％植物纤维。
3.根据权利要求1所述的一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：其原料包括以下组分：40％原材料、60％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、30％降解剂、20％相容剂和50％植物纤维。
4.根据权利要求1所述的一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：其原料包括以下组分：60％原材料、40％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、10％降解剂、10％相容剂和30％植物纤维。
5.根据权利要求1所述的一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：其原料包括以下组分：60％原材料、40％纳米级碳酸钙、1％生物降解材料、30％降解剂、20％相容剂和50％植物纤维。
6.根据权利要求1所述的一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：所述生物降解材料的原料按重量份比包括：8-20％聚乳酸、5-10％PBAT、10-20％聚丁二酸丁二醇酯、10-20％聚羟基烷酸酯和5-10％脂肪族聚酯。
7.根据权利要求1所述的一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：所述原材料是聚丙烯、聚乙烯中的一种，所述PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。
8.根据权利要求1所述的一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：所述植物纤维采用亚麻、苎麻、黄麻和竹纤维中的一种或者几种组合提取而成，所述降解剂包括生物降解剂和光降解剂中的一种或多种，所述相容剂包括乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-蜡酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、废蛋白质、纤维素、柠檬酸中的一种或多种。
9.根据权利要求1-8所述的一种能够加速降解的新型材料，其特征在于：其制备方法具体包括以下步骤：
S1、生物降解材料的制备：选取适量的聚乳酸、PBAT和聚丁二酸丁二醇酯，将其倒入混合机中，启动机器进行混合，混合时间控制在20-30分钟，混合温度为60-80℃，然后加入适量的聚羟基烷酸酯和脂肪族聚酯，继续混合30分钟，然后对其进行干燥处理，干燥温度控制在40-60℃，干燥时间控制在1-2小时，即可得到生物降解材料；
S2、植物纤维的处理：提取出适量的植物纤维后，对植物纤维进行杀菌除杂处理，然后将植物纤维投入粉碎机中进行粉碎处理，之后经过200目筛筛选后，然后加入蒸煮锅中，蒸煮一段时间，捞出之后再进行反复捶打至胶状；
S3、物料混合：将适量的原材料、纳米级碳酸钙、降解剂、相容剂、S2中得到的植物纤维和S1中得到的生物降解材料经高速混合机加温至50-85℃进行混合；
S4、挤出：将所述混合物料通过喂料机加入挤出机，采用双螺杆挤出机，进行挤出造粒；
S5、吹膜：采用单螺杆挤出机对S4得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为15±2-25±3μm的新型材料。
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