CN116120720A - 一种可生物降解母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可生物降解母粒及其制备方法，其特征在于，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PBAT20‑80份、可降解树脂PLA0‑40份、木质素0.5‑50份、改性单体0.5‑10份、交联剂0.2‑5份、加工助剂1‑10份；具体制备方法包括如下步骤：步骤一：将可降解树脂PBAT、可降解树脂PLA、木质素、改性单体、交联剂、加工助剂，按比例加入高速混合机中均匀混合，得到初混物料；步骤二：将初混物料加入到平行双螺杆挤出机中，剪切塑化得到可生物降解母粒。本发明利用交联剂和改性单体对木质素以及降解树脂PBAT和PLA在熔融共混过程中进行改性，制备的复合材料为不仅成本有优势，而且性能良好，有利于可生物降解材料的推广及使用。

Description

一种可生物降解母粒及其制备方法
技术领域
本发明属于可生物降解复合材料领域，具体涉及一种可生物降解母粒及其制备方法。
背景技术
塑料由于其独特的优势，如易加工成型、稳定性好、质轻、强度高和成本低等优点，被越来越广泛地应用于家居用品、汽车零件、广告牌和建筑板等场所。但随着社会对塑料需求量的递增，越来越多的问题也被暴露出来。首先，传统的PE、PP类聚烯烃类材料是由不可再生的化石能源合成的，而这些不可再生的资源正随着人们随塑料需求量的增加而递减；其次，传统塑料被使用后，一般采用填埋或焚烧的方式进行处理，因此，开发并使用可再生、可生物降解的材料显得尤为重要。
聚已二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物(PBAT)属于常见热塑性生物降解材料，在土壤和水环境中6-12月可完成降解分解为二氧化碳和水。但高昂的价格仍限制了降解塑料在一次性塑料制品方面的替代。开发价格低廉的新型降解塑料仍是大势所趋，现有降低成本的方法大多是添加有机或者无机的填料，然而随着填料的增加，降解材料的性能随之下降，因此高性能的价格低廉的新型降解塑料成为当今的研究重点。
本发明制备的可生物降解材料，以木质素为填料大大降低了材料成本，利用单体进行改性，降解材料性能更加优异，有利于可生物降解材料的推广及使用。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PBAT20-80份、可降解树脂PLA5-50份、木质素0.5-50份、改性单体0.5-10份、交联剂0.2-5份、加工助剂1-10份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PLA、可降解树脂PBAT、木质素、改性单体、交联剂、加工助剂，按比例加入高速混合机中均匀混合，得到初混物料；
步骤二：将初混物料加入到平行双螺杆挤出机中，剪切塑化得到可生物降解母粒。
优选地，所述的木质素为造纸黑液酸析木质素经干燥、粉碎、过筛，得到100-2000目的木质素粉末。
优选地，所述的改性单体包括马来酸酐(MAH)、丁二酸酐、丙酸酐中的一种或多种。
优选地，所述的交联剂包括过氧化二异丙苯(DCP)、双叔丁基过氧化二异丙苯(BIPB)、二叔丁基过氧化物(DTBP)中的一种或多种。
优选地，所述的加工助剂增塑剂和润滑剂；更优选地，所述增塑剂包括丙三醇、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种或多种，所述润滑剂包括硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯蜡、硬脂酸钙中的一种或多种。
优选地，所述步骤一中的混合时间为5-100min；混料转速为50-600r/min。
优选地，所述步骤二中的挤出条件为：一区到六区温度130-200℃，机头温度150-200℃，转速为100-300r/min。
本发明的有益效果：本发明利用交联剂和改性单体对木质素以及降解树脂PBAT和PLA在熔融共混过程中进行改性，将改性物质以及木质素引入可降解树脂PBAT和PLA基体中形成化学键以及分子间作用力，成为紧密结合的一部分，而不是单纯的填料填充作用，因此制备的复合材料为不仅成本有优势，而且性能良好，有利于可生物降解材料的推广及使用。
具体实施方式
下面通过实施例的方式，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，然而，所描述的实施例仅是本发明技术方案中一部分，而不是全部。但本发明的保护范围并不因此局限于下述实施例，是由本发明的说明书和权利要求书限定。
实施例1
一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PBAT50份、可降解树脂PLA20份、木质素30份、MAH2份、DCP0.5份、丙三醇5份、聚乙烯蜡3份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PBAT、可降解树脂PLA、木质素、MAH、DCP、丙三醇、聚乙烯蜡按比例加入高速混合机中，在转速200r/min下混合30min，得到初混物料；
步骤二：将初混物料加入到平行双螺杆挤出机中，剪切塑化得到可生物降解母粒，其中一区到六区温度分别为180℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃，机头温度195℃，螺杆转速300r/min。
实施例2
一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PBAT40份、可降解树脂PLA20份、木质素40份、MAH5份、DCP1份、环氧大豆油5份、聚乙烯蜡3份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PBAT、可降解树脂PLA、木质素、环氧大豆油、聚乙烯蜡、DCP按比例加入高速混合机中，转速200r/min下混合30min，得到初混物料；
步骤二：将初混物料加入到平行双螺杆挤出机中，剪切塑化得到可生物降解母粒，其中一区到六区温度分别为175℃、180℃、185℃、190℃、190℃、190℃，机头温度190℃，螺杆转速300r/min。
实施例3
一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PBAT50份、可降解树脂PLA10份、木质素40份、丙酸酐1份、DCP0.3份、环氧大豆油5份、EBS2份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PBAT、可降解树脂PLA、木质素、丙酸酐、环氧大豆油、EBS、按比例加入高速混合机中，转速200r/min下混合30min，得到初混物料；
步骤二：将上述初混物加入平行双螺杆挤出机中，剪切塑化得到可生物降解母粒，其中一区到六区温度为175℃、180℃、185℃、190℃、190℃、190℃，机头温度190℃，螺杆转速300r/m。
实施例4
一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PBAT20份、可降解树脂PLA40份、木质素40份、丙酸酐3份、DCP1份、丙三醇2份、EBS3份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PBAT、可降解树脂PLA、木质素、丙酸酐、DCP、丙三醇和EBS按比例加入高速混合机中，转速200r/min下混合30min，得到初混物料；
步骤二：将上述初混物加入平行双螺杆挤出机中，剪切塑化得到可生物降解母粒，其中一区到六区温度为175℃、180℃、185℃、190℃、190℃、190℃，机头温度190℃，螺杆转速300r/min。
实施例5
一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PBAT45份、可降解树脂PLA10份、木质素45份、丁二酸酐3份、DCP0.8份、柠檬酸三丁酯2份、硬脂酸2份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PBAT、可降解树脂PLA、木质素、丁二酸酐、DCP、柠檬酸三丁酯和硬脂酸按比例加入高速混合机中，转速200r/min下混合30min，得到初混物料；
步骤二：将上述初混物料加入平行双螺杆挤出机，剪切塑化制得可生物降解母粒，其中一区到六区温度为175℃、180℃、185℃、190℃、190℃、190℃，机头温度190℃，螺杆转速300r/min。
对比例1
一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料包括如下重量份的组分：PBAT50份、可降解树脂PLA10份、木质素40份、丙三醇8份、EBS2份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PLA、PBAT、木质素、丙三醇、EBS按比例加入高速混合机中，转速200r/min下混合30min，得到初混物料；
步骤二：将上述初混物料加入平行双螺杆挤出机，剪切塑化制得可生物降解母粒，其中一区到六区温度为175℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃，机头温度185℃，螺杆转速300r/min。
对比例2
一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料配方包括如下重量份的组分：可降解树脂PLA20份、PBAT40份、木质素40份、丙三醇5份、EBS2份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PLA、PBAT、木质素、丙三醇、EBS按比例加入高速混合机中，转速200r/min下混合30min，得到初混物料；
步骤二：将上述初混物料加入平行双螺杆挤出机，剪切塑化制得可生物降解母粒，其中一区到六区温度为180℃、185℃、190℃、190℃、190℃、190℃，机头温度190℃，螺杆转速300r/min。
对比例3
参考CN111073229A，将改性剂和交联剂调整为硬脂酰氯和吡啶。
具体的，一种可生物降解母粒及其制备方法，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PLA10份、PBAT50份、木质素40份、硬脂酰氯4份、吡啶0.4份、丙三醇8份、EBS2份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PLA、PBAT、木质素、硬脂酰氯、吡啶、丙三醇、EBS按比例加入高速混合机中，转速200r/min下混合30min，得到初混物料；
步骤二：将上述初混物料加入平行双螺杆挤出机，剪切塑化制得可生物降解母粒，其中一区到六区温度为175℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃，机头温度185℃，螺杆转速300r/min。
实施效果
将上述实施例和对比例所得可生物降解母粒加入注塑机，在一定温度和压力下成型标准样条。其中，注塑温度175℃，注射压力65bar，保压压力70bar，后冷却时间25s，通过注塑制得标准样条。
依据GB/T9341-2008/ISO178:2001《塑料弯曲性能的测定》以及GB/T1043.1-2008/ISO179-1:2000《塑料简支梁冲击性能的测定》，对上述实施例1-5和对比例1-3所得标准样条进行性能检测。
表1可生物降解母粒性能检测结果
通过上述表格说明，本发明的可生物降解母粒性能更加优异，弯曲强度，弯曲模量，无缺口冲击强度较对比样品更加优异。

Claims (7)

1.一种可生物降解母粒及其制备方法，其特征在于，其原料包括如下重量份的组分：可降解树脂PBAT20-80份、可降解树脂PLA0-40份、木质素0.5-50份、改性单体0.5-10份、交联剂0.2-5份、加工助剂1-10份；
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将可降解树脂PBAT、可降解树脂PLA、木质素、改性单体、交联剂、加工助剂，按比例加入高速混合机中均匀混合，得到初混物料；
步骤二：将初混物料加入到平行双螺杆挤出机中，剪切塑化得到可生物降解母粒。
2.如权利要求1所述的一种可生物降解母粒及其制备方法，其特征在于，所述木质素为造纸黑液酸析木质素经干燥、粉碎、过筛，得到的100-2000目的木质素粉末。
3.如权利要求1所述的一种可生物降解母粒及其制备方法，其特征在于，所述的改性单体包括马来酸酐(MAH)、丁二酸酐、丙酸酐中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种可生物降解母粒及其制备方法，其特征在于，所述的交联剂包括过氧化二异丙苯(DCP)、双叔丁基过氧化二异丙苯(BIPB)、二叔丁基过氧化物(DTBP)中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种可生物降解母粒及其制备方法，其特征在于，所述的加工助剂包括增塑剂和润滑剂，其中所述增塑剂包括丙三醇、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种或多种，所述润滑剂包括硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯蜡、硬脂酸钙中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的一种可生物降解母粒及其制备方法，其特征在于，所述步骤一中的混合时间为5-100min，混料转速为50-600r/min。
7.如权利要求1所述的一种可生物降解母粒及其制备方法，其特征在于，所述步骤二中的挤出条件为：一区到六区温度130-200℃，机头温度150-200℃，转速为100-300r/min。
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