CN115838548A - 一种可生物降解笔芯材料及其制备方法 - Google Patents
一种可生物降解笔芯材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115838548A CN115838548A CN202211694900.1A CN202211694900A CN115838548A CN 115838548 A CN115838548 A CN 115838548A CN 202211694900 A CN202211694900 A CN 202211694900A CN 115838548 A CN115838548 A CN 115838548A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biodegradable
- parts
- pen core
- weight
- core material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011162 core material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 48
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 29
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 28
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 25
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 25
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical group O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 19
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 19
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 claims description 17
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 14
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 14
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 claims description 14
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 claims description 14
- 239000012257 stirred material Substances 0.000 claims description 14
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 5
- AXKZIDYFAMKWSA-UHFFFAOYSA-N 1,6-dioxacyclododecane-7,12-dione Chemical compound O=C1CCCCC(=O)OCCCCO1 AXKZIDYFAMKWSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 3,8-dioxabicyclo[8.2.2]tetradeca-1(12),10,13-triene-2,9-dione Chemical compound O=C1OCCCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229920001896 polybutyrate Polymers 0.000 abstract description 30
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 12
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 8
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Substances CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 5
- PTIXVVCRANICNC-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol;hexanedioic acid Chemical compound CCCC(O)O.OC(=O)CCCCC(O)=O PTIXVVCRANICNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- JYLRDAXYHVFRPW-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol;terephthalic acid Chemical compound CCCC(O)O.OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 JYLRDAXYHVFRPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 3
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 3
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 239000004609 Impact Modifier Substances 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N carbodiimide group Chemical group N=C=N VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RKISUIUJZGSLEV-UHFFFAOYSA-N n-[2-(octadecanoylamino)ethyl]octadecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)NCCNC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC RKISUIUJZGSLEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 2
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 2
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N triphenyl phosphate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(OC=1C=CC=CC=1)(=O)OC1=CC=CC=C1 XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OWICEWMBIBPFAH-UHFFFAOYSA-N (3-diphenoxyphosphoryloxyphenyl) diphenyl phosphate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(OC=1C=C(OP(=O)(OC=2C=CC=CC=2)OC=2C=CC=CC=2)C=CC=1)(=O)OC1=CC=CC=C1 OWICEWMBIBPFAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N Dicylcohexylcarbodiimide Chemical compound C1CCCCC1N=C=NC1CCCCC1 QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- UAUDZVJPLUQNMU-UHFFFAOYSA-N Erucasaeureamid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCCCCCC(N)=O UAUDZVJPLUQNMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerol Natural products OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000007945 N-acyl ureas Chemical class 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005662 Paraffin oil Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- LAUIXFSZFKWUCT-UHFFFAOYSA-N [4-[2-(4-phosphonooxyphenyl)propan-2-yl]phenyl] dihydrogen phosphate Chemical compound C=1C=C(OP(O)(O)=O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(OP(O)(O)=O)C=C1 LAUIXFSZFKWUCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical class 0.000 description 1
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- IRERQBUNZFJFGC-UHFFFAOYSA-L azure blue Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[S-]S[S-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] IRERQBUNZFJFGC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N benzene Substances C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical group 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N copper(II) phthalocyanine Chemical compound [Cu+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- RTVSUIOGXLXKNM-UHFFFAOYSA-N dec-1-enylbenzene Chemical compound CCCCCCCCC=CC1=CC=CC=C1 RTVSUIOGXLXKNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SUXCALIDMIIJCK-UHFFFAOYSA-L disodium;4-amino-3-[[4-[4-[(1-amino-4-sulfonatonaphthalen-2-yl)diazenyl]-3-methylphenyl]-2-methylphenyl]diazenyl]naphthalene-1-sulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC=CC2=C(N)C(N=NC3=CC=C(C=C3C)C=3C=C(C(=CC=3)N=NC=3C(=C4C=CC=CC4=C(C=3)S([O-])(=O)=O)N)C)=CC(S([O-])(=O)=O)=C21 SUXCALIDMIIJCK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- UAUDZVJPLUQNMU-KTKRTIGZSA-N erucamide Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCCCCC(N)=O UAUDZVJPLUQNMU-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- LYRFLYHAGKPMFH-UHFFFAOYSA-N octadecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(N)=O LYRFLYHAGKPMFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- FATBGEAMYMYZAF-KTKRTIGZSA-N oleamide Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(N)=O FATBGEAMYMYZAF-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- FATBGEAMYMYZAF-UHFFFAOYSA-N oleicacidamide-heptaglycolether Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(N)=O FATBGEAMYMYZAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004209 oxidized polyethylene wax Substances 0.000 description 1
- 235000013873 oxidized polyethylene wax Nutrition 0.000 description 1
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036314 physical performance Effects 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 150000005621 tetraalkylammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005208 trialkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可生物降解笔芯材料及其制备方法，包含PBS、PLA、PBAT和添加剂，其中按重量份计，PBS为60‑85份、PLA为10‑18份、PBAT为1‑10份以及添加剂为1‑20份。本发明以PBS和PLA作为基础材料，使产品更加满足商业上的需求。同时，本发明通过使用PBAT等相容剂，使其硬度、熔融指数、强度以及延伸率等物理性能仍然与聚丙烯的物理性能相接近，可以使用现有的挤出设备即可加工，从而使得笔芯制备成型的方法变得简单，所得到的笔芯尺寸稳定，满足使用者正常使用的需求，在日常的储存环境中，两年内各物理性能可以保持90％。
Description
技术领域
本发明涉及文具用品技术领域，特别涉及一种可生物降解笔芯材料及其制备方法。
背景技术
塑料是一种重要的材料，被广泛用于人类生产、生活的各个方面。在文具用品领域中，作为一类快速消耗的日用品，塑料具有成本低、制备工艺成熟以及耐用等优点，尤其是在笔类文具中，绝大部分组成由塑料材料制成，例如市面上的笔芯材质基本是由聚丙烯材料制成，其硬度、熔融指数、强度和延伸率等物理性能充分满足了生产者的生产需求和使用者的使用需求。但是，大多数的塑料在使用寿命结束后，可以长时期留存于自然界中，如果不加以处理，会造成污染。生物降解材料目前应用于在笔芯材料制备几乎是空白的，同时为了废弃的笔芯材料能够降解完全，在制备可降解的笔芯时需要加入较多的聚乳酸，使得笔芯材料的生产成本增加，对其商业应用和扩展造成负担。因此，需要提供一种可生物降解的笔芯材料满足使用和生产需求的同时也能兼顾到环境保护，可持续发展的理念。
发明内容
本发明目的是为了提供一种可生物降解笔芯材料及其制备方法，实现满足使用和商业的生产需求的同时也能兼顾到环境保护，可持续发展的理念的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
可生物降解笔芯材料包含聚丁二酸丁二酯、聚乳酸、相容剂和添加剂，按重量份计，各组分含量为：聚丁二酸丁二酯为60-85份、聚乳酸为10-18份、相容剂为1-10份以及添加剂为1-20份。
进一步的，聚丁二酸丁二酯的含量优选为65-80，更优选为65-75。
进一步的，聚乳酸的含量优选为12-18份，更优选为15-18。
进一步的，可生物降解笔芯材料由聚丁二酸丁二酯、聚乳酸、相容剂和添加剂组成。
进一步的，相容剂包括己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。
进一步的，按重量份计，己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物为5-10份。
进一步的，添加剂包括填料、分散改性剂、扩链剂或耐水解剂。
进一步的，填料为1-15份。
进一步的，分散改性剂为0.5-2份。
进一步的，扩链剂为0.1-1份。
进一步的，耐水解剂为0.5-2份。
进一步的，填料可选为无机填料，无机填料包括滑石粉、碳酸钙、高岭土、二氧化硅、硅藻土、硅灰石、玻璃微珠、云母、蒙脱土、二氧化钛、硫酸钡、硫酸钙、金属粉末、粉煤灰中一种或多种混合物。
进一步的，填料是高岭土，按重量份计，高岭土为5-15份，优选为10-15份。高岭土通过煅烧，其结合水含量减少，二氧化硅和三氧化铝含量均增大，活性点增加，粒径较小且均匀，小粒径的高岭土加入，填补了PBS/PLA分子量链段间的间隙，增强可生物降解笔芯材料的阻隔性。
进一步的，分散改性剂为含有多羟基官能团结构的高分子超分散改性剂，按重量份计，分散改性剂为0.5-1份。其中多羟基官能团的结构，能有效的和高岭土发生物理及化学作用，同时有效降低填料的表面能，从而达到完全包覆，令复合材料形成网状相互牵缠在一起，因此得到的制品可以保持优良的物理机械性能。
进一步的，扩链剂为双官能团酸衍生物、异氰酸酯、酸酐和环氧化物中的一种或者几种。其中，上述扩链剂能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大，在聚酯加工工艺中，由于热降解和水解导致分子质量降低，端羧基数量增加，从而聚合物的机械和化学性能降低。反应性共混条件下加入上述扩链剂，其中的双官能团化合物含有容易与羧基、羟基和氨基等反应的官能团，能直接与低分子质量齐聚物反应，在两聚合物链间形成“架桥”，显著增加分子质量，提高体系的粘度，降低端羧基含量。
进一步的，扩链剂为含有环氧基团的共聚物，按重量份计，扩链剂为0.5-1份。含有环氧基团的共聚物是一类反应性功能助剂，可以线性或者非线性的扩大分子量，分子上的多个活性基团环氧基和高分子缩聚物的反应基团(羟基、羧基、氨基、硫醚基)发生链接反应，形成枝链化分子结构，并在合成、加工、重复加工和回收过程中重新偶合降解的分子链，提高重均分子量，从而提高或恢复材料的机械性能、热性能以及加工性能。
进一步的，耐水解剂为多碳化二亚胺类化合物，按重量份计，耐水解剂为0.5-1份。耐水解剂中碳化二亚胺基团活性极高，在30-250℃范围内都能与羧酸、磺酸有很强的反应性，并生成结构稳定的酰脲，通过这个反应，从而消除了复合材料中的酯基水解产生的羧基，有效终止复合材料的自引发裂解的进程。
进一步的，本发明还提供了一种上述可生物降解笔芯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(a)：将聚丁二酸丁二酯、聚乳酸、相容剂和添加剂混合搅拌，得到均匀混合物；
步骤(b)：将步骤(a)得到的搅拌物通过聚丙烯用挤出装置机熔融挤出，得到挤出物；
步骤(c)：将步骤(b)得到的挤出物造粒，得到可生物降解笔芯材料。
进一步的，步骤(b)中，熔融挤出时的温度为165-190℃，从而制备得到硬度、熔融指数、强度以及延伸率等物理性能仍然与聚丙烯的物理性能相接近的笔芯材料。
进一步的，步骤(a)中，聚丁二酸丁二酯、聚乳酸和相容剂搅拌前需要进行烘干处理，其中烘干处理包括80℃烘4小时或以上。
进一步的，步骤(a)中，将聚丁二酸丁二酯、聚乳酸和相容剂混合，在高速搅拌机中搅拌，得到搅拌物。进一步的，搅拌的时间为4-6分钟。
进一步的，在搅拌物中加入添加剂搅拌，进一步的，搅拌时间为3-5分钟。
具体实施方式
本发明提供的一种可生物降解笔芯材料,发现在聚丁二酸丁二酯/聚乳酸混合体系中以己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物作为相容剂，提高可生物降解笔芯材料的相容性。由于己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物和聚丁二酸丁二酯均属于聚酯类，具体大量亚甲基和酯基的分子链结构，聚乳酸也含有酯基的分子链结构，在其中添加了己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，有助于改善聚丁二酸丁二酯/聚乳酸/己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物的混合体系的相容性。
具体的，聚乳酸(polylactic acid，以下简称PLA)的熔点为155-185℃，密度为1.20-1.30g/cm3。是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，由可再生的植物资源(如玉米、木薯等)提炼出的淀粉原料聚合而成：淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，其次将得到的葡萄糖与一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，最后通过化学合成方法合成一定分子量的PLA。得到的PLA具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，避免污染环境，充分展示可持续发展的理念，是公认的环境友好材料。PLA的分子结构如下：
具体的，聚丁二酸丁二酯(poly butylenes succinate，以下简称PBS)，由丁二酸和丁二醇经缩聚而得。PBS树脂呈乳白色，无嗅无味，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解的聚合物材料。PBS的分子结构如下：
具体的，己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(以下简称PBAT)。PBAT兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，PBAT还具有优良的生物降解性。PBAT的分子结构如下：
具体的，耐水解剂为每分子具有至少一个碳化二亚胺基的碳化二亚胺(-N＝C＝N-)化合物，包括单碳二亚胺或者聚碳化二亚胺化合物。
具体的，碳化二亚胺化合物包括二环己基碳二亚胺、N,N'-二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐、1-(3-二甲胺丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-3-(3-二甲基铵丙基)碳铵、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐、N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基-碳二亚胺盐酸盐或者1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二胺中的一种或者几种组合而成。
具体的，含有环氧基团的共聚物可以是基于苯乙烯、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的含环氧基的共聚物。更具体的，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量大于该共聚物的20重量％，更优选大于30重量％，甚至更加优选大于50重量％的共聚物。在这些聚合物中环氧基当量优选处于150至3000g/当量的范围，更优选200至500g/当量的范围。聚合物的重均分子量MW优选处于2000至25000的范围、尤其是3000至8000的范围。该聚合物的数均分子量Mn优选处于400至6000的范围，特别是1000至4000的范围。
具体的，可以进一步包括抗滴落剂、阻燃剂、脱模剂、热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、颜料、表面活性剂、成核剂、偶联剂、增塑剂、抗冲改性剂、润滑剂、抗静电剂、防火剂等添加剂。更具体的，上述添加剂可以单独使用或彼此组合使用。
具体的，抗滴落剂可选为聚四氟乙烯类；阻燃剂包括包括卤系、无机和膨胀型阻燃剂，更具体的可选为1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯、四苯基双酚A二磷酸酯阻燃剂、四苯基间苯二酚二磷酸酯阻燃剂、磷酸三苯酯阻燃剂中的至少一种；脱模剂可选为乙撑双硬脂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺和硬脂酸酰胺中的至少一种；热稳定剂可选为硬酯酸盐类；抗氧化剂可选为胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂中的一种或几种混合物；颜料包括有机颜料或无机颜料，更具体的，有机颜料有：酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄等，无机颜料有：钛白粉、炭黑、钛黄及群青等；表面活性剂可选为有机硼非离子活性剂；成核剂可选为为无机层状硅酸盐、纳米二氧化硅、1,3,5-苯三羧酰胺中的至少一种；偶联剂可选为硅烷偶联剂；增塑剂包括聚己内酯、聚羟基脂肪酸或甲壳素类中的一种或两种以上；抗冲改性剂可选为丙烯酸酯聚合物；防火剂可选为选自磷酸三苯酯、磷氮化合物中一种或者两者组合；润滑剂可选为白油、石蜡、石蜡油、硬酯酸、硬酯酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺、油酸酰胺中的一种或几种混合物；光稳定剂可选为受阻胺类；抗静电剂可选为四烷基铵盐、三烷基铵盐、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯、磷酸烷基酯、烷基甜菜碱、聚氧化乙烯烷基胺、聚氧化乙烯烷基酯、甘油酯肪酸酯、辛烷基苯乙烯、乙二胺的环氧乙烷或环氧丙烷加成物、苯乙烯磺酸共聚型聚皂中一种或多种混合物。
具体的，可生物降解笔芯材料的降解可以是通过酶作用、水解作用、氧化作用和/或通过电磁辐射作用，例如UV辐射而发生，并可以主要是由于微生物如细菌、酵母、真菌和藻类的代谢作用发生的降解。
具体的，可生物降解笔芯材料的微生物降解可以是在在堆肥环境下发生，其中可生物降解笔芯材料的有机碳被微生物代谢产生的的热量与微生物本身都能够使材料中各组分加速降解，从而实现废弃有机物的降解制肥，不用再添加其他化学试剂，绿色环保。
本发明提供的一种可生物降解笔芯材料，以PBS和PLA作为基础材料，减少了PLA的加入配比，降低生产成本，使产品更加满足商业上的需求。
同时，本发明发现虽然配方上减少PLA的含量，通过使用PBAT等相容剂，由简化的工艺制备而得到的笔芯材料，但其硬度、熔融指数、强度以及延伸率等物理性能仍然与聚丙烯的物理性能相接近，可以使用现有的挤出设备即可加工，从而使得笔芯制备成型的方法变得简单，所得到的笔芯尺寸稳定，满足使用者正常使用的需求。在日常的储存环境中，两年内笔芯材料的物理性能可以保持90％，并且所制备得到的笔芯材料可在特定条件下实现全部降解，保护环境，满足可持续发展的理念。
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书及权利要求，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本实施方式所采用原料可在市场上购得，PLA可选自丰源公司的型号为FY-804产品，数均分子量为13万，熔体流动速率是4-6g/10min(190℃/2.16kg)；PBS可选自珠海万通公司型号为A200的产品，数均分子量为8.5万，熔体流动速率是4-6g/10min(190℃/2.16kg)；PBAT可选自华峰公司型号为HF-101的产品，数均分子量为5万，熔体流动速率是3.5-5.5g/10min(190℃/2.16kg)。填料可选自美国KAMIN邱博公司型号为Polyfil 80的高岭土，小粒径的高岭土阻隔性极好，作为参考本实施方式选用1.3微米的粒径；分散改性剂选自型号为XR-S205的产品；扩链剂选自型号为YK-135045的产品；耐水解剂选自型号为AH601的产品。
对比例
本发明的可生物降解笔芯材料通过以下方法制备：
按重量计，将85份的PBS和15份的PLA混合，在转速200RPM的高速搅拌机中搅拌5分钟，得到搅拌物，其中PBS和PLA混合前均需要在80℃条件下烘干4小时或以上。在得到的搅拌物中加入0.5份的扩链剂以及0.5份的耐水解剂，按比例混合搅拌3-5分钟，从而得到均匀混合物。在165-195℃条件下，均匀混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出得到挤出物，将上述挤出物使用风冷造粒系统造粒得到可生物降解笔芯材料。
实施例1
本发明的可生物降解笔芯材料通过以下方法制备：
按重量计，将80份的PBS、15份的PLA以及5份的PBAT，在转速200RPM的高速搅拌机中搅拌5分钟，得到搅拌物，其中PBS、PLA和PBAT混合前均需要在80℃条件下烘干4小时或以上。在得到的搅拌物中加入0.5份的扩链剂以及0.5份的耐水解剂，按比例混合搅拌3-5分钟，从而得到均匀混合物。在165-195℃条件下，均匀混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出得到挤出物，将上述挤出物使用风冷造粒系统造粒得到可生物降解笔芯材料。
实施例2
本发明的可生物降解笔芯材料通过以下方法制备：
按重量计，将75份的PBS、15份的PLA以及5份的PBAT，在转速200RPM的高速搅拌机中搅拌5分钟，得到搅拌物，其中PBS、PLA和PBAT混合前均需要在80℃条件下烘干4小时或以上。在得到的搅拌物中加入5份的超细高岭土，0.5份的分散改性剂，0.5份的扩链剂以及0.5份的耐水解剂，按比例混合搅拌3-5分钟，从而得到均匀混合物。在165-195℃条件下，均匀混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出得到挤出物，将上述挤出物使用风冷造粒系统造粒得到可生物降解笔芯材料。
实施例3
本发明的可生物降解笔芯材料通过以下方法制备：
按重量计，将70份的PBS、15份的PLA以及5份的PBAT，在转速200RPM的高速搅拌机中搅拌5分钟，得到搅拌物，其中PBS、PLA和PBAT混合前均需要在80℃条件下烘干4小时或以上。在得到的搅拌物中加入10份的超细高岭土，0.5份的分散改性剂，0.5份的扩链剂以及0.5份的耐水解剂，按比例混合搅拌3-5分钟，从而得到均匀混合物。在165-195℃条件下，均匀混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出得到挤出物，将上述挤出物使用风冷造粒系统造粒得到可生物降解笔芯材料。
实施例4
本发明的可生物降解笔芯材料通过以下方法制备：
按重量计，将65份的PBS、15份的PLA以及5份的PBAT，在转速200RPM的高速搅拌机中搅拌5分钟，得到搅拌物，其中PBS、PLA和PBAT混合前均需要在80℃条件下烘干4小时或以上。在得到的搅拌物中加入15份的超细高岭土，0.5份的分散改性剂，0.5份的扩链剂以及0.5份的耐水解剂，按比例混合搅拌3-5分钟，从而得到均匀混合物。在165-195℃条件下，均匀混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出得到挤出物，将上述挤出物使用风冷造粒系统造粒得到可生物降解笔芯材料。
将对比例和实施例1-4得到的可生物降解笔芯材料用于制备笔芯，在80℃条件下烘干4小时，然后用190℃注塑成标准的测试样片，测试其物理性能。相关指标的测试方法如下：
硬度性能：参考ASTM D2240的规定方法测试。
密度性能：参考ASTM D792的规定方法测试。
熔融指数：参考ASTM D-1238的规定方法测试，其中测试条件为190℃/2.16kg。
拉伸强度：参考ASTM D412的规定方法测试。
延伸率：参考ASTM D412的规定方法测试。
墨水挥发率：首先将可生物降解笔芯材料制备得到的笔芯进行称重，记录为M0；其次在笔芯中罐入墨水，再次称重，记录为M1；60℃环境下烘30天后称重，记录为M2，根据下式计算笔芯墨水的挥发率：
挥发率＝(M2-M1)/(M1-M0)*100％
对比例和实施例1-4得到的可生物降解笔芯材料制备得到的笔芯进行相应测试的物理性能参数如表1所示。
表1
由上表可知，随着加入的组分和配比发生变化，其相应的物理性能参数也有所不同。
硬度性能方面：由于PBS的硬度比PBAT的高，实施例1加入PBAT，与对比例相比较而言，用5％的PBAT替代5％的PBS，硬度相对低1D。实施例1与实施例2相比较，当以5％的高岭土取代5％的PBS时，其硬度不变；但从实施例3和实施例4可以看出，随着高岭土取代PBS质量比例的增加，复合的可生物降解笔芯材料硬度上升。说明高岭土作为无机填料，添加比例大于5％时，对复合的可生物降解笔芯材料有增强硬度的作用，高岭土添加比例的增加，复合材料刚性随之上升。
熔融指数性能参数方面：在对比例和实施例1-4中，随着PBAT的加入以及高岭土的比例增加，熔融指数逐渐降低，说明复合的可生物降解笔芯材料的分子量逐渐变大，对于其断裂强度、硬度、韧性、耐老化稳定性等物理性能有所增效。
密度性能参数方面：PBAT和PBS的密度一致，因此在对比例和实施例1中用5％的PBAT替代5％的PBS，二者的密度相同。从实施例2-实施例4与实施例1的比较中可以看出，随着高岭土的比例增加，复合的可生物降解笔芯材料的密度也随之增加，每增加5％的高岭土，密度上升0.03-0.04。
拉伸强度性能参数方面：实施例1中加入5％ PBAT，复合的可生物降解笔芯材料的强度有一定的提升，在实施例2-实施例4中随着高岭土的添加比例增加，复合的可生物降解笔芯材料的强度下降。
延伸率性能参数方面：实施例1中加入5％ PBAT，复合的可生物降解笔芯材料的延伸率增加10％，在实施例2-实施例4中随着高岭土的添加比例增加，复合的可生物降解笔芯材料的延伸率下降。
综上所述，本发明还发现在基础材料PBS和PLA中加入PBAT组分，可以使得可降解材料的强度和延伸率有所提升，说明PBAT对PBS/PLA基础体系具有增容增韧的作用。此外，在PBAT/PBS/PLA体系中加入填料高岭土组分，从而使得可降解材料的硬度有所提供，对PBAT/PBS/PLA体系起增强作用且其降解率跟基材一致。同时采用填料高岭土也增加了笔芯材料的阻隔性。
这里基于的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书的范围内。
Claims (10)
1.一种可生物降解笔芯材料，其特征在于，所述可生物降解笔芯材料包含聚丁二酸丁二酯、聚乳酸、相容剂和添加剂，按重量份计，各组分含量为：
2.根据权利要求1所述的可生物降解笔芯材料，其特征在于，所述可生物降解笔芯材料由聚丁二酸丁二酯、聚乳酸、相容剂和添加剂组成。
3.根据权利要求1所述的可生物降解笔芯材料，其特征在于，所述相容剂包括己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。
4.根据权利要求3所述的可生物降解笔芯材料，其特征在于，按重量份计，所述己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物为5-10份。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的可生物降解笔芯材料，其特征在于，所述添加剂包括填料、分散改性剂、扩链剂或耐水解剂，按重量份计，
所述填料为1-15份；
所述分散改性剂为0.5-2份；
所述扩链剂为0.1-1份；
所述耐水解剂为0.5-2份。
6.根据权利要求5所述的可生物降解笔芯材料，其特征在于，所述填料是高岭土，按重量份计，所述高岭土为5-15份。
7.根据权利要求5所述的可生物降解笔芯材料，其特征在于，所述分散改性剂为含有多羟基官能团结构的高分子超分散改性剂，按重量份计，所述分散改性剂为0.5-1份。
8.根据权利要求5所述的可生物降解笔芯材料，其特征在于，所述扩链剂为含有环氧基团的共聚物，按重量份计，所述扩链剂为0.5-1份。
9.根据权利要求5所述的可生物降解笔芯材料，其特征在于，所述耐水解剂为碳化二亚胺类化合物，按重量份计，所述耐水解剂为0.5-1份。
10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的可生物降解笔芯材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤(a)：将所述聚丁二酸丁二酯、所述聚乳酸、所述相容剂和所述添加剂混合搅拌，得到均匀混合物；
步骤(b)：将所述步骤(a)得到的所述搅拌物通过聚丙烯用挤出装置机熔融挤出，所述熔融挤出时的温度为165-190℃，得到挤出物；
步骤(c)：将所述步骤(b)得到的所述挤出物造粒，得到可生物降解笔芯材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211694900.1A CN115838548A (zh) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 一种可生物降解笔芯材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211694900.1A CN115838548A (zh) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 一种可生物降解笔芯材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115838548A true CN115838548A (zh) | 2023-03-24 |
Family
ID=85577495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211694900.1A Pending CN115838548A (zh) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 一种可生物降解笔芯材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115838548A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010173262A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Pentel Corp | 射出成形部品 |
| KR101256832B1 (ko) * | 2011-09-21 | 2013-04-22 | 주식회사 모아 | 재활용 폴리유산을 포함하는 수지 조성물 및 이를 이용한 토목보강용 생분해성 섬유의 제조방법 |
| CN110317406A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-10-11 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种生物可降解聚丙烯组合物及其制备方法 |
| CN113754991A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-12-07 | 杭州诗曼文具股份有限公司 | 一种全降解笔芯笔杆注塑料 |
| WO2022069371A1 (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | Societe Bic | Improved coloring pencil lead for synthetic pencil based on biopolymers blends |
-
2022
- 2022-12-28 CN CN202211694900.1A patent/CN115838548A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010173262A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Pentel Corp | 射出成形部品 |
| KR101256832B1 (ko) * | 2011-09-21 | 2013-04-22 | 주식회사 모아 | 재활용 폴리유산을 포함하는 수지 조성물 및 이를 이용한 토목보강용 생분해성 섬유의 제조방법 |
| CN110317406A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-10-11 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种生物可降解聚丙烯组合物及其制备方法 |
| WO2022069371A1 (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | Societe Bic | Improved coloring pencil lead for synthetic pencil based on biopolymers blends |
| CN113754991A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-12-07 | 杭州诗曼文具股份有限公司 | 一种全降解笔芯笔杆注塑料 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 周永强等: "《制笔材料》", vol. 1, 31 March 2007, 中国轻工业出版社, pages: 38 * |
| 曾超等: "《聚乳酸基生物质热塑性弹性体的合成与结构性能研究》", vol. 1, 31 May 2019, 同济大学出版社, pages: 4 * |
| 李正中 主编: "《中国战略性新兴产业研究与发展 生物基材料》", vol. 1, 31 December 2021, 中国科学技术大学出版社, pages: 157 - 33 * |
| 李正中 主编: "《通用级聚乳酸的改性与加工成型》", vol. 1, 中国科学技术大学出版社, pages: 157 - 8 * |
| 邬素华 主编: "《高分子材料加工工程专业实验》", vol. 1, 31 July 2013, 中国轻工业出版社, pages: 67 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104479304B (zh) | 一种全生物降解复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106221165B (zh) | 一种高阻隔的全生物降解地膜及其制备方法 | |
| JP5647076B2 (ja) | 難燃性熱可塑性樹脂組成物 | |
| US7989559B2 (en) | Plant resin composition and plant resin molded product | |
| US8232354B2 (en) | Method for producing a polylactic acid resin composition | |
| US20100197842A1 (en) | Resin composition and molded body obtained by molding the same | |
| CN102516723A (zh) | 一种生物降解塑料用填充母粒及其制备方法 | |
| KR101067141B1 (ko) | 친환경 수지 조성물 | |
| WO2010111898A1 (zh) | 一种可环境降解的复合材料及其制备方法 | |
| CN109627715A (zh) | 一种抗冲击耐热抗菌聚乳酸组合物及其制备方法 | |
| JP2009185244A (ja) | 樹脂組成物およびそれを成形してなる成形体 | |
| CN106633778A (zh) | 一种高含量玻璃纤维增强抗静电pc复合材料及其制备方法 | |
| CN113956630A (zh) | 一种完全生物降解薄膜及其制备方法 | |
| JP5463670B2 (ja) | 熱可塑性樹脂組成物 | |
| KR20100131482A (ko) | 폴리락트산 수지 조성물 | |
| de la Rosa-Ramírez et al. | Pentaerythritol and glycerol esters derived from gum rosin as bio-based additives for the improvement of processability and thermal stability of polylactic acid | |
| CN112063152A (zh) | 一种耐热性好的可降解塑料及其制备方法 | |
| CN103897356B (zh) | 一种耐水解耐高温的热塑性聚酯弹性体组合物 | |
| CN115838548A (zh) | 一种可生物降解笔芯材料及其制备方法 | |
| JP2005248032A (ja) | 難燃性脂肪族ポリエステル樹脂組成物 | |
| Bautista et al. | Poly (butylene succinate) ionomers and their use as compatibilizers in nanocomposites | |
| JP2006143829A (ja) | ポリ乳酸系樹脂成形品及びその製造方法 | |
| JP2015063645A (ja) | ポリ乳酸系樹脂組成物及びこれを用いた成形体 | |
| JP2011006639A (ja) | 熱可塑性樹脂組成物 | |
| CN113956634A (zh) | 一种增韧可生物降解组合物及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |