CN115368700A - 一种低成本生物可降解ppc组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本生物可降解PPC组合物及制备方法，属于碳中和材料制品。按重量百分比计，包括以下组分：35‑50%聚碳酸亚丙酯(PPC)、35‑50%己二酸‑对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和30‑0%改性稻壳(MRH)。所述的PPC是经过甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)处理的。所述MRH按重量百分比计包括：93‑97%稻壳和7‑3%硅烷偶联剂。本发明的生物可降解PPC组合物低成本、生物可降解性优异和综合性能良好。该复合材料可广泛用于地膜、包装材料等领域。本发明制备的生物可降解PPC组合物制备方法简单、生产工艺流程易于实施，助力国家“碳达峰、碳中和”目标计划。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种低成本生物可降解PPC组合物及制备方法。
背景技术
目前，传统塑料的难降解性引起的“白色污染”问题和石油等能源濒临枯竭问题已经是当前国家亟待解决的重点问题，由于可降解材料对于石油的消耗大大减少，同时对环境不产生污染，因此得到了广泛的应用。
聚碳酸亚丙酯（PPC），又称为聚甲基乙撑碳酸酯，是由二氧化碳和环氧丙烷通过引发剂合成的可完全生物降解材料，属于非晶材料。但与其他材料相比，玻璃化转变温度低，力学性能和耐热性能差，限制了其进一步的应用。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）易加工，有较好的韧性和缠结性，同时也有优异的生物降解性能，通常将其与其他材料共混来提升其韧性。稻壳是一种产量巨大的生物质资源，我国每年稻壳产量超过4000万吨，成本低。
本发明采用PPC、PBAT和稻壳为原料，通过化学改性的方法对PPC、稻壳进行改性，再利用熔融共混技术，制备了一种低成本生物可降解PPC组合物。该组合物生产工艺简单、成本低、生物可完全降解，可以广泛应用在地膜、一次性餐具等领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本生物可降解PPC组合物及制备方法，该组合物具有低成本、环境友好且加工工艺简单。为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：
本发明首先提供一种低成本生物可降解PPC组合物，按重量百分比计，包括：35-50%改性PPC、35-50%PBAT和30-0%MRH；
其中改性PPC中PPC与GMA按质量比为100：0-15；
其中MRH按重量百分比计包括：93-97%RH和7-3%硅烷偶联剂；
优选的是，所述的改性PPC的制备方法，包括：
将PPC与GMA放入体系中进行充分混合，然后加入引发剂，在140℃下进行反应共混7-9min，得到改性PPC；
优选的是，所述的低成本生物可降解PPC组合物及制备方法，包括：
将RH烘干后放入硅烷偶联剂乙醇溶液中，浸泡并搅拌，改性完成后洗净在80℃下烘干12小时；
优选的是，所述的硅烷偶联剂选自KH550，KH560，KH570，KH580，VTES，VTS等中的一种或几种；
优选的是，所述的硅烷偶联剂乙醇溶液的浓度为1-5%；RH与硅烷偶联剂乙醇溶液的比例为1：(4-12)，在硅烷偶联剂乙醇溶液中浸泡时间为4-10h；
本发明还提供生物可降解PPC组合物的制备方法，包括：将改性PPC、MRH和PBAT进行熔融共混，即可获得生物可降解PPC组合物。
优选的是，所述的熔融共混温度为140℃，熔融共混时间为8min。
本发明的有益效果
本发明首先提供生物可降解PPC组合物，按重量百分比计，包括：35-50%改性PPC、35-50%PBAT和30-0%MRH；其中改性PPC中PPC与GMA按质量比为100：0-15；其中MRH按重量百分比计包括：93-97%RH和7-3%硅烷偶联剂。和现有技术相比，本发明将RH加入PPC中，不仅在一定程度上缓解了农业废弃物所造成的环境污染问题，而且能变废为宝，产生了良好的经济效益。此外，获得的生物可降解PPC组合物原料来源广泛，成本低，生产工艺简单，综合性能优良。实验结果表明：本发明的PPC组合物冲击强度可达到72J/m，模量可达到627MPa。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明首先提供一种低成本生物可降解PPC组合物及制备方法，按重量百分比计，包括：35-50%改性PPC、35-50%PBAT和30-0%MRH。
其中改性PPC中PPC与GMA按质量比为100：0-15，优选为，100：1-10，更优选为，100：5
其中MRH按重量百分比计包括：93-97%RH，优选为94-96%，更优选为95%；7-3%硅烷偶联剂，优选为6-4%，更优选为5%。
按照本发明所述的PPC、PBAT树脂和RH为本领域技术人员常用的商品化产品。
按照本发明所述的改性PPC的制备方法，优选包括：
将PPC与GMA放入体系中进行充分混合，然后加入引发剂，在140℃下进行反应共混8min，得到改性PPC；
按照本发明所述的MRH的制备方法，优选包括：
将RH在80℃下烘干12小时。再将干燥的RH放入硅烷偶联剂乙醇溶液中，浸泡并搅拌，改性完成后洗净在80℃下烘干12小时；
按照本发明，所述的硅烷偶联剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550），γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560），γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷（KH570），γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580），乙烯基三乙氧基硅烷（VTES），乙烯基三甲氧基硅烷（VTS）等中的一种或几种；
按照本发明，所述硅烷偶联剂乙醇溶液的浓度优选为3-7%，进一步优选为4-6%，更优选为5%；所述RH与硅烷偶联剂乙醇溶液的比例优选为1：(4-12)，进一步优选为1：(6-10)，更优选为1：8；所述在硅烷偶联剂乙醇溶液中浸泡时间为4-10h，进一步优选为5-9h，更优选为7h。
本发明还提供一种低成本生物可降解PPC组合物的制备方法，包括：将改性PPC、MRH和PBAT进行熔融共混，即可获得生物可降解PPC组合物。所述的熔融共混温度优选为140℃，熔融共混时间优选为8min。
下述实施例将对本发明作进一步的详细说明，但是需要指出的是这些实施例在任何情况下都不应当被看作是对本发明范围的限制。
实施例1
改性PPC的制备：
首先将100重量份PPC与5重量份GMA放入体系中进行充分混合，然后加入0.8重量份DCP，在140℃下进行熔融共混8min，得到改性PPC；
MRH的制备：
首先将RH放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。再将预处理的RH放入KH560乙醇溶液（浓度为5%）中进行浸泡改性处理，其中RH与KH560乙醇溶液的重量比为1：8。同时进行搅拌，时间为4小时，之后对MRH进行清洗，先用清水洗涤5-6遍，确保MRH表面干净，最后再用去离子水冲洗一遍，清洗完成后放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。
生物可降解PPC组合物的制备：
称取50重量份改性PPC树脂、50重量份PBAT进行熔融共混，混炼温度固定为140℃，混炼时间为8min，即可获得生物可降解PPC组合物。该PPC组合物所测的物性如表1。
实施例2
改性PPC的制备：
与实施例1相同。
MRH的制备：
与实施例1相同。
生物可降解PPC组合物的制备：
称取47.5重量份改性PPC树脂、47.5重量份PBAT和5重量份MRH进行熔融共混，混炼温度固定为140℃，混炼时间为8min，即可获得生物可降解PPC组合物。该PPC组合物所测的物性如表1。
实施例3
改性PPC的制备：
与实施例1相同。
MRH的制备：
与实施例1相同。
生物可降解PPC组合物的制备：
称取45重量份改性PPC树脂、45重量份PBAT和10重量份MRH进行熔融共混，混炼温度固定为140℃，混炼时间为8min，即可获得生物可降解PPC组合物。该PPC组合物所测的物性如表1。
实施例4
改性PPC的制备：
与实施例1相同。
MRH的制备：
与实施例1相同。
生物可降解PPC组合物的制备：
称取42.5重量份改性PPC树脂、42.5重量份PBAT和15重量份MRH进行熔融共混，混炼温度固定为140℃，混炼时间为8min，即可获得生物可降解PPC组合物。该PPC组合物所测的物性如表1。
实施例5
改性PPC的制备：
与实施例1相同。
MRH的制备：
与实施例1相同。
生物可降解PPC组合物的制备：
称取40重量份改性PPC树脂、40重量份PBAT和20重量份MRH进行熔融共混，混炼温度固定为140℃，混炼时间为8min，即可获得生物可降解PPC组合物。该PPC组合物所测的物性如表1。
实施例6
改性PPC的制备：
与实施例1相同。
MRH的制备：
与实施例1相同。
生物可降解PPC组合物的制备：
称取37.5重量份改性PPC树脂、37.5重量份PBAT和25重量份MRH进行熔融共混，混炼温度固定为140℃，混炼时间为8min，即可获得生物可降解PPC组合物。该PPC组合物所测的物性如表1。
实施例7
改性PPC的制备：
与实施例1相同。
MRH的制备：
与实施例1相同。
生物可降解PPC组合物的制备：
称取35重量份改性PPC树脂、35重量份PBAT和30重量份MRH进行熔融共混，混炼温度固定为140℃，混炼时间为8min，即可获得生物可降解PPC组合物。该PPC组合物所测的物性如表1。
表1 实施例1-7所制PPC组合物的物性
以上所述仅为本发明数个较佳可行实施例，凡熟悉此项的技术人员，其依本发明精神范畴所作的修饰或更改，均理应包含在本发明技术方案范围内。
Claims (8)
1.一种低成本生物可降解PPC组合物及制备方法，其特征在于，按重量百分比计，包括：35-50%PPC、35-50% PBAT和30-0%MRH；
所述的改性PPC中PPC与GMA按质量比为100：0-15;
所述MRH按重量百分比计包括：93-97%RH和7-3%硅烷偶联剂；
所述改性PPC的制备方法，包括：将PPC与GMA放入体系中进行充分混合，然后加入引发剂，在140℃下,熔融共混6-10min得到改性PPC；
所述MRH的制备方法，包括：将RH洗净烘干；再将干燥的RH放入硅烷偶联剂乙醇溶液中，浸泡并搅拌，改性完成后洗净烘干；
所述生物可降解PPC组合物的制备方法，包括：将改性PPC、PBAT和MRH进行熔融共混，获得可降解PPC组合物。
2.根据权利要求1所述生物可降解PPC组合物及制备方法，其特征在于，所述的引发剂为过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化苯甲酰（BPO）、丙烯酰胺（AM）、过氧化二叔丁基（DTBP）等中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述生物可降解PPC组合物及制备方法，其特征在于，所述的引发剂用量占PPC的0.4-1.0%。
4.根据权利要求1所述生物可降解PPC组合物及制备方法，其特征在于，RH与硅烷偶联剂乙醇溶液的比例为1：(4-12)，浸泡时间为2-7小时。
5.根据权利要求1所述生物可降解PPC组合物及制备方法，其特征在于，RH干燥温度为80℃，干燥时间为12小时。
6.根据权利要求1所述生物可降解PPC组合物及制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550），γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560），γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷（KH570），γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580），乙烯基三乙氧基硅烷（VTES），乙烯基三甲氧基硅烷（VTS）等中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述生物可降解PPC组合物及制备方法，其特征在于，改性的RH干燥温度为80℃，干燥时间为12小时。
8.根据权利要求1所述生物可降解PPC组合物及制备方法，其特征在于，所述的熔融共混温度为140℃，熔融共混时间为6~10min。
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2022
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Patent Citations (3)
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