CN115746520A - 一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无烟气耐温生物可降解吸管，由以下重量份原料制成：30‑35份聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、35.5‑44.4份聚乳酸树脂颗粒、24‑32份滑石粉、0.1‑0.2份扩链剂、0.2‑0.4份抗氧剂和1份降烟剂。本发明有益效果：在吸管的生产过程中，不会产生大量的烟气，从而避免对环境造成污染，利于环保。
Description
技术领域
本发明涉及可降解材料技术领域，具体涉及一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法。
背景技术
2020年1月国家发展和改革委员会发布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，宣布到2020年底全国范围餐饮行业禁止使用不可降解一次性塑料吸管；到2025年，地级以上城市餐饮外卖领域不可降解一次性塑料餐具消耗强度下降30％。商家由此开始广泛使用纸吸管，但消费者普遍反映纸吸管体验感差的问题，尤其在耐水性上并不适用于饮品行业。可降解、性能好的PLA吸管能够最大程度上满足政策和消费者的需求，成为越来越多的商家的选择。但目前各家企业技术水平参差不齐，关键技术均被保密，无烟气耐温技术属于技术难点之一。
现有工艺中，可降解、性能好的PLA吸管在生产过程中，会产生大量的烟气，对环境造成污染，不利于环保。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，在吸管的生产过程中，不会产生大量的烟气，从而避免对环境造成污染，利于环保。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种无烟气耐温生物可降解吸管，由以下重量份原料制成：30-35份聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、35.5-44.4份聚乳酸树脂颗粒、24-32份滑石粉、0.1-0.2份扩链剂、0.2-0.4份抗氧剂和1份降烟剂。
所述降烟剂包括由以下0.3-0.6份分散剂、0.05-0.15份4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、10-20份硫酸钙晶须、10-20份金属氢氧化物和10-20份水性合成树脂乳液重量原料制成。
所述金属氢氧化物为第ⅡA族金属的氢氧化物、第ⅢA族金属的氢氧化物、层状双金属氢氧化物中的至少一种。
所述层状双金属氢氧化物的通式为[M 1-xM＇x(OH)2]x+[A n-]x/n·mH 2O， M为二价金属阳离子，M＇为三价金属阳离子，A n-为n价的阴离子，m为结晶水的量，其中，x＞0.5，m＞0.5。
所述扩链剂为聚乳酸，所述聚乳酸分子量为1500-2000。
所述抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸酯，所述四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯的比例为2：1-1:2。
所述水性合成树脂乳液选自苯丙乳液、纯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
进一步的，所述聚丁二酸丁二醇酯(PBS)树脂颗粒牌号为FZ91PM，所述聚乳(PLA)树脂颗粒牌号为L175，所述滑石粉牌号为T90，所述分散剂牌号为4102，所述扩链剂牌号为ADR4468，所述扩氧剂为牌号为1010扩氧剂和牌号为168扩氧剂混合而成，牌号为1010扩氧剂为0.1-0.2份重量份，牌号为168 扩氧剂为0.1-0.2份重量份。
一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，包括以下步骤：
S1、制成降烟剂；
S2、将聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、聚乳酸树脂颗粒、滑石粉、分散剂、扩链剂、抗氧剂和降烟剂混合，并通过双螺杆进行共混改性，制得耐温吸管改性颗粒；
S3、将耐温吸管改性颗粒通入挤管机，挤管机生产出无烟气耐温生物可降解吸管。
所述聚丁二酸丁二醇酯热变形温度96℃。
所述滑石粉选用4500-5500目。
所述降烟剂的制备方法，包括以下步骤：
A1、将金属氢氧化物重量原料制成溶入水中，搅拌均匀，得到第一粗溶液；
A2、向第一粗溶液加入分散剂、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和硫酸钙晶须，升温，震荡搅拌均匀，得到第二粗溶液；
A3、向第二粗溶液加入水性合成树脂乳液，搅拌、静置，得到降烟剂。
本发明的有益效果是：
(1)热变形温度96℃的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)树脂颗粒为吸管提供了高耐温性；聚乳酸(PLA)树脂颗粒为吸管提供高硬度；滑石粉为吸管料进行填充降本；扩链剂和抗氧剂为吸管料提供相容性、防老化性、强度和韧性
(2)本发明加入降烟剂，降烟剂在高温生产过程时，分解成水蒸气和金属氧化复合物颗粒，水性合成树脂乳液将4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、硫酸钙晶须和金属氢氧化物链接成金属氧化复合物，分散剂将金属氧化复合物形成金属氧化复合物颗粒，生成的水蒸汽吸收大量热量，从而保护原材料在高温下的生产制造，金属氧化物颗粒覆盖于可燃烧物的表面，由于降烟剂内加入4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和硫酸钙晶须，显著提高了金属氧化复合物颗粒的燃点，其燃点高于吸管生产制备时的温度，金属氧化复合物颗粒的从而隔绝了可燃烧物的燃烧，实现无烟气的产生，金属氧化复合物颗粒自身无毒，附着于吸管制品上，并不会造成使用者中毒的情况。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
本发明提供一种技术方案：
实例1
一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，包括以下步骤：
S1、降烟剂制备
A1、将10份金属氢氧化物重量原料制成溶入水中，搅拌均匀，得到第一粗溶液；
A2、向第一粗溶液加入牌号为4102分散剂0.3份分散剂、0.05份4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和10份硫酸钙晶须，升温，震荡搅拌均匀，得到第二粗溶液；
A3、向第二粗溶液加入10份苯丙乳液，搅拌、静置，得到1份降烟剂。
S2、将35份牌号为FZ91PM的聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、35.5份牌号为 L175的聚乳酸树脂颗粒、28份牌号为T90的滑石粉、0.2份牌号为ADR4468 的扩链剂、0.15份牌号为1010扩氧剂的抗氧剂、0.15份牌号为168的扩氧剂和 1份降烟剂混合，并通过双螺杆进行共混改性，制得耐温吸管改性颗粒；
S3、将耐温吸管改性颗粒通入挤管机，挤管机生产出耐温生物可降解吸管。
生产过程中无烟气产生。
进一步的，所述金属氧化物为Mg0.3Al0.7(OH)2(CO3)0.35·0.6H2O。
进一步的，所述聚丁二酸丁二醇酯热变形温度96℃。
进一步的，所述滑石粉选用5000目。
实例2
一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，包括以下步骤：
S1、降烟剂制备
A1、将15份金属氢氧化物重量原料制成溶入水中，搅拌均匀，得到第一粗溶液；
A2、向第一粗溶液加入牌号为4102分散剂0.5份分散剂、0.10份4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和15份硫酸钙晶须，升温，震荡搅拌均匀，得到第二粗溶液；
A3、向第二粗溶液加入15份纯丙乳液，搅拌、静置，得到1份降烟剂。
S1、将30份牌号为FZ91PM的聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、44.4份牌号为 L175的聚乳酸树脂颗粒、24份牌号为T90的滑石粉、0.3份牌号为4102分散剂、 0.1份牌号为ADR4468的扩链剂、0.1份牌号为1010扩氧剂的抗氧剂、0.1份牌号为168的扩氧剂和1份降烟剂混合，并通过双螺杆进行共混改性，制得耐温吸管改性颗粒；
S2、将耐温吸管改性颗粒通入挤管机，挤管机生产出耐温生物可降解吸管。
生产过程中无烟气产生。
进一步的，所述聚丁二酸丁二醇酯热变形温度96℃。
进一步的，所述滑石粉选用4500目。
进一步的，所述金属氧化物为Mg0.4Al0.6(OH)2Cl0.6·0.8H2O。
实施例3
一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，包括以下步骤：
S1、降烟剂制备
A1、将20份金属氢氧化物重量原料制成溶入水中，搅拌均匀，得到第一粗溶液；
A2、向第一粗溶液加入牌号为4102分散剂0.6份分散剂、0.15份4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和20份硫酸钙晶须，升温，震荡搅拌均匀，得到第二粗溶液；
A3、向第二粗溶液加入20份乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌、静置，得到1 份降烟剂。
S1、将33份牌号为FZ91PM的聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、38份牌号为 L175的聚乳酸树脂颗粒、32份牌号为T90的滑石粉、0.15份牌号为ADR4468 的扩链剂、0.2份牌号为1010扩氧剂的抗氧剂、0.2份牌号为168的扩氧剂和1 份降烟剂混合，并通过双螺杆进行共混改性，制得耐温吸管改性颗粒；
S2、将耐温吸管改性颗粒通入挤管机，挤管机生产出耐温生物可降解吸管。
生产过程中无烟气产生。
进一步的，所述聚丁二酸丁二醇酯热变形温度96℃。
进一步的，所述滑石粉选用5500目。
进一步的，所述金属氧化物为Mg(OH)2。
对比例
现有技术可降解吸管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将35份牌号为FZ91PM的聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、36份牌号为 L175的聚乳酸树脂颗粒、28份牌号为T90的滑石粉、0.2份牌号为ADR4468 的扩链剂、0.1份牌号为1010扩氧剂的抗氧剂、0.1份牌号为168的扩氧、0.2 份4#白油、0.2份牌号为芥酸酰胺的润滑剂和0.2份牌号为硬脂酸的分散剂混合，并通过双螺杆进行共混改性，制得吸管成型颗粒；
S2、将吸管成型颗粒通入挤管机，挤管机生产出可降解吸管。
生产过程中有烟气产生。
高温验证
将通过挤管机制得的不同实施例的可降解吸管样品，分别放入95℃、90℃、 85℃、80℃、75℃热水中浸泡5秒钟，然后按1秒/圈的速度搅拌15秒，观察搅拌过程中吸管的弯曲形变量。
表1耐高温验证
| 样品 | 最高温度形变量 |
| 实施例1样品 | 95℃变形，90℃轻微变形，85℃不变形 |
| 实施例2样品 | 90℃变形，85℃轻微变形，80℃不变形 |
| 实施例3样品 | 85℃变形，80℃轻微变形，75℃不变形 |
| 对比例样品 | 85℃变形，80℃轻微变形，75℃不变形 |
对比结论：实施例1、2和3的降烟剂加入，不仅能消除烟气，相对于现有技术的可降解吸管样品，耐高温性能略微提高。
硬度验证
将通过挤管机制得的不同实施例的可降解吸管样品，用同样大小的握持力，同样的速度，从竖直方向分别戳破3层、5层、7层、9层，PP封口膜，5根吸管一组，一组中有≥1根弯曲变形判为不通过，观察戳破过程中吸管的弯曲形变量情况。
表2强度对比
| 样品 | 强度 |
| 实施例1样品 | 7层不通过，5层通过 |
| 实施例2样品 | 9层不通过，7层通过 |
| 实施例3样品 | 7层不通过，5层通过 |
| 对比例样品 | 7层不通过，5层通过 |
对比结论：加入降烟剂，并不会降低吸管的硬度。且实施例2的硬度最好，可获悉吸管硬度与聚乳酸L175的添加量有关。
管径稳定性验证
将通过挤管机制得的不同实施例的可降解吸管样品，用孔径规测试10根吸管，对比测试结果，分析标准差。
表3管径稳定性对比
| 样品 | 管径稳定性 |
| 实施例1样品 | 标准差0.12mm |
| 实施例2样品 | 标准差0.09mm |
| 实施例3样品 | 标准差0.10mm |
| 对比例样品 | 标准差0.19mm |
对比结论：实施例1、2和3的管径稳定性均优于对比例，加入降烟剂，增强了吸管的管径稳定性。
总迁移量对比
将通过挤管机制得的不同实施例的可降解吸管样品，寄送到第三方检测机构，检测食品级总迁移量测试，对比测试结果。
表4总迁移量对比
| 样品 | 食品级检测总迁移量 |
| 实施例1样品 | 总迁移量2.9，判定标准为＜10 |
| 实施例2样品 | 总迁移量3.4，判定标准为＜10 |
| 实施例3样品 | 总迁移量3.8，判定标准为＜10 |
| 对比例样品 | 总迁移量6.3，判定标准为＜10 |
对比结论：实施例1、2和3的总迁移量均优于对比例，加入降烟剂，增强了吸管的总迁移量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无烟气耐温生物可降解吸管，其特征在于，由以下重量份原料制成：30-35份聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、35.5-44.4份聚乳酸树脂颗粒、24-32份滑石粉、0.1-0.2份扩链剂、0.2-0.4份抗氧剂和1份降烟剂。
2.根据权利要求1所述的一种无烟气耐温生物可降解吸管，其特征在于：所述降烟剂包括由以下0.3-0.6份分散剂、0.05-0.15份4, 4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、10-20份硫酸钙晶须、10-20份金属氢氧化物和10-20份水性合成树脂乳液重量原料制成。
3.根据权利要求2所述的一种无烟气耐温生物可降解吸管，其特征在于：所述金属氢氧化物为第ⅡA族金属的氢氧化物、第ⅢA族金属的氢氧化物、层状双金属氢氧化物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种无烟气耐温生物可降解吸管，其特征在于：所述层状双金属氢氧化物的通式为 [M 1-xM＇x(OH) 2] x+[A n-] x/n·mH 2O，M为二价金属阳离子，M＇为三价金属阳离子，A n-为n价的阴离子，m为结晶水的量，其中，x＞0.5，m＞0.5。
5.根据权利要求1所述的一种无烟气耐温生物可降解吸管，其特征在于：所述扩链剂为聚乳酸，所述聚乳酸分子量为1500-2000。
6.根据权利要求1所述的一种无烟气耐温生物可降解吸管，其特征在于，所述抗氧剂包括四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸酯，所述四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯的比例为2：1-1:2。
7.一种权利要求1-6中任一所述无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制成降烟剂；
S2、将聚丁二酸丁二醇酯树脂颗粒、聚乳酸树脂颗粒、滑石粉、分散剂、扩链剂、抗氧剂和降烟剂混合，并通过双螺杆进行共混改性，制得耐温吸管改性颗粒；
S3、将耐温吸管改性颗粒通入挤管机，挤管机生产出无烟气耐温生物可降解吸管。
8.根据权利要求7所述的一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，其特征在于：所述聚丁二酸丁二醇酯热变形温度96℃。
9.根据权利要求7所述的一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，其特征在于：所述滑石粉选用4500-5500目。
10.根据权利要求7所述的一种无烟气耐温生物可降解吸管的制备方法，其特征在于：所述降烟剂的制备方法，包括以下步骤：
A1、将金属氢氧化物重量原料制成溶入水中，搅拌均匀，得到第一粗溶液；
A2、向第一粗溶液加入分散剂、4, 4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和硫酸钙晶须，升温，震荡搅拌均匀，得到第二粗溶液；
A3、向第二粗溶液加入水性合成树脂乳液，搅拌、静置，得到降烟剂。
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