CN117070054A - 一种生物降解材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种生物降解材料及其制备方法与应用,涉及高分子材料技术领域,旨在解决现有技术中生物降解材料所制备的膜袋产品封口期短且封口强度较差的技术问题。所述生物降解材料包括以下重量份组分:降解材料树脂60~75份、矿粉填充物20~30份、增韧剂1~2份、扩链剂0.05~0.1份、特殊助剂1~2份和润滑剂0.5~1份;其中,所述特殊助剂包括抗氧剂和稳定剂;其中,所述抗氧剂包括PL‑440抗氧剂和维生素E抗氧剂中至少一种,所述稳定剂为JAST‑500稳定剂。通过上述配方改进后所获得的材料能够在制备完成后的30天内进行封口处理,封合强度均大于等于7.7N/15mm,因此本申请实施例所述生物降解材料所制备的膜袋产品不仅改善了封口强度,还明显延长了封口放置时间。
Description
技术领域
本申请涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种生物降解材料及其制备方法与应用。
背景技术
目前的吹膜料产品通常采用延后封口方式,但在未封口的放置阶段,产品中的助剂容易出现析出或迁移现象,从而会造成封口强度下降。其中,生物降解膜袋产品相较于其他吹膜料产品,由于自身为降解材料,因此会吸取空气中的水分而发生自降解,再加上助剂迁移,其在放置后,封口强度下降的情况会更加明显。因而在实际应用时,无法满足市场需求。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种生物降解材料及其制备方法与应用,旨在解决现有技术中生物降解材料所制备的膜袋产品封口期短且封口强度较差的技术问题。
为实现上述目的,本申请第一方面提供了一种生物降解材料,包括以下重量份组分:降解材料树脂60~75份、矿粉填充物20~30份、增韧剂1~2份、扩链剂0.05~0.1份、特殊助剂1~2份和润滑剂0.5~1份;其中,所述特殊助剂包括抗氧剂和稳定剂;
其中,所述抗氧剂包括PL-440抗氧剂和维生素E抗氧剂中至少一种,所述稳定剂为JAST-500稳定剂。
作为本申请一些可选实施方式,所述增韧剂包括乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
作为本申请一些可选实施方式,所述降解材料树脂包括己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物,和聚乳酸中至少一种。
作为本申请一些可选实施方式,所述矿粉填充物包括碳酸钙粉和滑石粉中至少一种。
作为本申请一些可选实施方式,所述扩链剂包括ADR-4468扩链剂。
作为本申请一些可选实施方式,所述润滑剂包括氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺和季戊四醇硬脂酸酯中至少一种。
作为本申请一些可选实施方式,所述生物降解材料的密度为1.449g/cm3;所述生物降解材料在190℃的温度下,以及2.16kg的压力下,熔融指数为1.91g/10min。
为实现上述目的,本申请第二方面提供了一种如上所述生物降解材料的制备方法,包括以下步骤:
将矿粉填充物与抗氧剂、稳定剂按比例混合后,进行混合;再按比例加入润滑剂和扩链剂,混合均匀,以获得混合粉料;所述混合粉料在制备过程中,均采用高速混合机进行混合;
将降解材料树脂与增韧剂进行混合,混合均匀后,获得混合颗粒;在所述混合颗粒制备过程中,采用低速混合机进行混合;
通过失重称将所述混合粉料和所述混合颗粒输入至同向双螺杆挤出机中混炼均匀,以挤出造粒,获得生物降解材料;其中,所述失重称包括粉料失重称和颗粒失重称,所述粉料失重称中放置所述混合粉料,所述颗粒失重称内放置所述混合颗粒。
为实现上述目的,本申请第三方面提供了一种如上所述生物降解材料的应用,用于制备塑料薄膜包装袋;
由如上所述生物降解材料所制备的塑料薄膜包装袋的纵向拉伸强度为22.7MPa,横向拉伸强度为19.8MPa;纵向断裂伸长率为511%,横向断裂伸长率为399%;纵向撕裂强度为138KN/m,横向撕裂强度为122KN/m。
作为本申请一些可选实施方式,所述塑料薄膜包装袋在制备完成后的30天内进行封口处理,封合强度均大于等于7.7N/15mm。
目前生物降解材料所制备的膜袋产品普遍存在的封口期短,助剂易析出,储存时间短等弊病。因此在实际应用时,如需要在放置一段时间进行封口时,则需要将最外层膜去除后,只保留内层膜才能勉强封口,但是这也导致了封口强度差,且损耗较大。因此针对上述现有技术,本申请通过配方改进,以获得一种可以长时间放置且封口强度不下降的生物降解材料,所述生物降解材料的配方为以下重量份组分:降解材料树脂60~75份、矿粉填充物20~30份、增韧剂1~2份、扩链剂0.05~0.1份、特殊助剂1~2份和润滑剂0.5~1份;其中,所述特殊助剂包括抗氧剂和稳定剂;其中,所述抗氧剂包括PL-440抗氧剂和维生素E抗氧剂中至少一种,所述稳定剂为JAST-500稳定剂。通过上述配方改进后所获得的材料能够在制备完成后的30天内进行封口处理,封合强度均大于等于7.7N/15mm,即只要在吹膜完成后的30天内进行封口处理,均能达到理想的封口强度,进而使得其承重满足正常使用需求;因此本申请实施例所述生物降解材料所制备的膜袋产品不仅改善了封口强度,还明显延长了封口放置时间。
附图说明
图1为本申请实施例所述生物降解材料制备方法的流程示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
目前市场上流通的吹膜料产品,基本上都存在延后封口,或放置一段时间后才封口的现象,但因为各种不同材料的吹膜料,配方中的助剂均存在析出或迁移现象,因此放置时间越长,表面助剂析出越多,进而使得封口强度下降的越明显。
而生物降解膜袋产品因本身是降解材料,因此会吸取空气中的水分而发生自降解,再加上助剂迁移,其放置后封口强度下降情况会更严重,只能尽可能缩短放置时间,吹膜后及时制成产品,局限性非常明显,目前的生物降解膜袋产品的放置期最多只能放置3天。因此当遇到特殊情况需要放置超过3天后,在进行封口时需要将最外层很长一段膜剪去,只留内层才能勉强保持封口强度,导致损耗较大,从而造成成本升高;并且在放置过程中还要格外注意防尘防潮。
针对上述现有产品的缺陷,本申请实施例通过配方改进,以获得一种可以长时间放置且封口强度不下降的生物降解材料,所获得的生物降解材料能够在制备完成后的30天内进行封口处理,封合强度均大于等于7.7N/15mm,即只要在吹膜完成后的30天内进行封口处理,均能达到理想的封口强度,进而使得其承重满足正常使用需求;因此本申请实施例所述生物降解材料不仅改善了封口强度,还明显延长了封口放置时间。
具体来说,本申请实施例所述生物降解材料的配方包括以下重量份组分:降解材料树脂60~75份、矿粉填充物20~30份、增韧剂1~2份、扩链剂0.05~0.1份、特殊助剂1~2份和润滑剂0.5~1份;其中,所述特殊助剂包括抗氧剂和稳定剂;其中,所述抗氧剂包括PL-440抗氧剂和维生素E抗氧剂中至少一种,所述稳定剂为JAST-500稳定剂。
更具体地,所述PL-440抗氧剂为淡黄色粘稠液体,是多烷基双酚A亚磷酸酯双聚体和三聚体的复合物,可作为高聚物的助抗氧剂和热稳定剂,可有效改善制品的光稳定性、加工稳定性和机械强度,能延长制品寿命,具有稳定高聚物熔融黏度的特殊功效。所述维生素E抗氧剂为淡黄色微黏油状液体,因本身极易被氧化从而保护其他物质不被氧化,具有安全卫生、高效、不变色、不挥发等特点。所述JAST-500稳定剂为6-(2-苯并三氮唑基)-4-叔戊基-6-叔丁基-4-甲基-2,2-亚甲基二酚,JAST-500兼具苯并三唑类紫外线吸收剂和受阻酚抗氧剂的功效,其分子量大、热失重小,与树脂的相容性好,可以大幅度改善高温加工的挥发性,与很多高分子材料有良好的相容性。本申请实施例通过上述抗氧剂和稳定剂,来对整个配方体系进行保护,改善配方中树脂颗粒易吸水降解的特性,实现延长生物降解材料长效封口的能力。即通过具备特殊功能的抗氧剂和稳定剂组合,将其他粉体和小分子物禁锢在材料内部,并形成保护层,防止材料氧化降解,和降低粉体或小分子物的迁移,使得膜面与膜面粘接时,有充足的树脂熔融对接。如果没有这层保护和禁锢,那么膜面上会布满粉体或小分子物,在熔融时,膜面上的粉体和小分子物会阻挡树脂的粘接,封口强度肯定会下降,表面析出越多,阻挡越强,封口强度越低。
需要说明的是,所述增韧剂包括乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物(也可简称为AX8900增韧剂)。具体来说,本申请通过添加上述AX8900增韧剂将聚烯烃和聚酯分子链粘接在一起,使得膜面与膜面间的热塑粘接力更容易,同时提升封口强度。AX8900增韧剂是一种乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物,具有优异的相容性,具有极好的增韧效果,特别是低温增韧效果更好。
需要说明的是,所述降解材料树脂包括己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(也可简称为PBAT树脂),和聚乳酸(也可简称为PLA树脂)中至少一种。PBAT树脂是一种热塑性可降解塑料,它具有良好的延展性和断裂伸长率,以及良好的耐热性和冲击性能,成膜性能好、吹膜方便等优点,广泛应用于一次性包装薄膜和农用薄膜领域。另外,PBAT树脂具有优良的生物降解性能,是降解塑料研究和市场应用中最活跃的降解材料之一。PLA树脂是以乳酸为主要原料聚合而成的最常见的可降解塑料之一,具有可靠的生物安全性、生物降解性、良好的力学性能和易加工性,广泛应用于包装、纺织、农用塑料薄膜和生物医用高分子等行业。
这两种材料合成量大,工艺简单,成本较低,且PLA树脂和PBAT树脂两种材料性能互补,非常利于吹膜制袋加工。需要注意的是,PLA树脂属于高拉伸强度、低伸长率类,PBAT树脂属于低拉伸强度、高伸长率类,两种材料通过不同比例配合,可灵活调整为需要的拉伸强度和伸长率。
其他降解材料树脂如PHA、PHB、PPC、PBS、PCL、PHBV等合成量少,工艺复杂,成本较高,缺乏市场竞争力,且不太适合应用于包装制袋行业。
需要说明的是,所述矿粉填充物包括碳酸钙粉和滑石粉中至少一种。碳酸钙粉和滑石粉为常见无机矿物填充粉体,储量大,价格便宜,分散性好,生产厂家多,易购买。
所述扩链剂包括ADR-4468扩链剂。所述润滑剂包括氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺和季戊四醇硬脂酸酯(也可简称为PETS)中至少一种。
BASF扩链剂ADR 4468是一款含有环氧官能团的共聚物,每个分子上的九个活性基团环氧基和热塑性工程塑料的反应基团(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、加工性能和光学的平衡性;还可使得回收塑料的性能接近原生料的性能。ADR4468为进口扩链剂,为巴斯夫大公司生产,质量稳定,且该材料具有扩链能力强、抗水解作用稳定、兼容性好的优点。
PETS-4-1分解温度为400℃,具有良好的热稳定性和低挥发性,不会引起制品色变,可以提升制品的亮度。典型用量0.1%~1%,低于大多数传统的润滑剂,特别适用于同时要求高温加工条件下、热稳定性和优异脱模性的工况。
可以看出,上述组分均为大分子量,且热稳定性好、沸点高的助剂,这类助剂具备析出慢、迁移小、难分解的特点,在该配方体系中非常的契合,并且和抗氧剂、稳定剂体系能够协同作用,提升产品封口期。
针对上述配方组分,如图1所示,本申请实施例还提供了一种如上所述生物降解材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S10、将矿粉填充物与抗氧剂、稳定剂按比例混合后,进行混合;再按比例加入润滑剂和扩链剂,混合均匀,以获得混合粉料;所述混合粉料在制备过程中,均采用高速混合机进行混合;
步骤S20、将降解材料树脂与增韧剂进行混合,混合均匀后,获得混合颗粒;在所述混合颗粒制备过程中,采用低速混合机进行混合;
步骤S30、通过失重称将所述混合粉料和所述混合颗粒输入至同向双螺杆挤出机中混炼均匀,以挤出造粒,获得生物降解材料;其中,所述失重称包括粉料失重称和颗粒失重称,所述粉料失重称中放置所述混合粉料,所述颗粒失重称内放置所述混合颗粒。
即采用高混机将粉体和液体进行充分混合,使得液体分散均匀,无团聚和结块,再通过微电脑控制失重称稳定比例喂料的方式,杜绝了粉体和颗粒一锅混在下料时粉和粒因体积、重量等因素分层、架桥的问题,保证了产品比例的一致性和稳定性。
通过上述制备方法和配方组分,制备所获得的生物降解材料的密度为1.449g/cm3;所述生物降解材料在190℃的温度下,以及2.16kg的压力下,熔融指数为1.91g/10min。
并且,本申请制备所获得的生物降解材料可以用于制备塑料薄膜包装袋;由如上所述生物降解材料所制备的塑料薄膜包装袋的纵向拉伸强度为22.7MPa,横向拉伸强度为19.8MPa;纵向断裂伸长率为511%,横向断裂伸长率为399%;纵向撕裂强度为138KN/m,横向撕裂强度为122KN/m;以及所述塑料薄膜包装袋在制备完成后的30天内进行封口处理,封合强度均大于等于7.7N/15mm。
下面本申请将结合具体实施方式,对本申请所述技术方案进行更详细地阐述:
实施例1
步骤1:先将碳酸钙粉和滑石粉按比例加入高速混合机中,然后按比例加入PL-440抗氧剂、维生素E抗氧剂和JAST-500稳定剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入ADR-4468扩链剂、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺和季戊四醇硬脂酸酯,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,按比例加入AX8900增韧剂,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料;
其中,在本实施例中,各组分的添加比例为:61.20wt%PBAT树脂,5.00wt%PLA树脂,5.00wt%AX8900增韧剂,25.00wt%碳酸钙粉,2.00wt%滑石粉,0.30wt%PL-440抗氧剂,0.20wt%维生素E抗氧剂,0.50wt%JAST-500稳定剂,0.10wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%氧化聚乙烯蜡、0.30wt%芥酸酰胺和0.30wt%季戊四醇硬脂酸酯,上述各组分的添加比例合计为100%。
实施例2
步骤1:先将碳酸钙粉和滑石粉按比例加入高速混合机中,然后按比例加入PL-440抗氧剂、维生素E抗氧剂和JAST-500稳定剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入ADR-4468扩链剂、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺和季戊四醇硬脂酸酯,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,按比例加入AX8900增韧剂,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料。
其中,在本实施例中,各组分的添加比例为:50wt%PBAT树脂,16.2wt%PLA树脂,2.00wt%AX8900增韧剂,20.00wt%碳酸钙粉,10.00wt%滑石粉,0.30wt%PL-440抗氧剂,0.20wt%维生素E抗氧剂,0.50wt%JAST-500稳定剂,0.1wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%氧化聚乙烯蜡、0.30wt%芥酸酰胺和0.30wt%季戊四醇硬脂酸酯,上述各组分的添加比例合计为100%。
实施例3
步骤1:先将碳酸钙粉和滑石粉按比例加入高速混合机中,然后按比例加入PL-440抗氧剂、维生素E抗氧剂和JAST-500稳定剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入ADR-4468扩链剂、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺和季戊四醇硬脂酸酯,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,按比例加入AX8900增韧剂,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料。
其中,在本实施例中,各组分的添加比例为:55.00wt%PBAT树脂,6.00wt%PLA树脂,2.4.00wt%AX8900增韧剂,33.00wt%碳酸钙粉,2.00wt%滑石粉,0.20wt%PL-440抗氧剂,0.30wt%维生素E抗氧剂,0.40wt%JAST-500稳定剂,0.2wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%氧化聚乙烯蜡、0.20wt%芥酸酰胺和0.20wt%季戊四醇硬脂酸酯,上述各组分的添加比例合计为100%。
对比例1
步骤1:先将矿粉填充物按比例加入高速混合机中,然后按比例加入抗氧剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入扩链剂和润滑剂,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料。
其中,在本对比例中,各组分的添加比例为:66.70wt%PBAT树脂,5.00wt%PLA树脂,25.00wt%碳酸钙粉,2.00wt%滑石粉,0.30wt%1010抗氧剂,0.20wt%168抗氧剂,0.1wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%油酸酰胺润滑剂、0.30wt%EBS润滑剂和0.30wt%PE蜡润滑剂,上述各组分的添加比例合计为100%。
对比例2
步骤1:先将矿粉填充物按比例加入高速混合机中,然后按比例加入抗氧剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入扩链剂和润滑剂,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料。
其中,在本对比例中,各组分的添加比例为:66.70wt%PBAT树脂,5.00wt%PLA树脂,25.00wt%碳酸钙粉,2.00wt%滑石粉,0.30wt%264抗氧剂,0.20wt%DLTDP抗氧剂,0.1wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%白油润滑剂、0.30wt%EB-FF润滑剂和0.30wt%芥酸酰胺润滑剂,上述各组分的添加比例合计为100%。
对比例3
步骤1:先将矿粉填充物按比例加入高速混合机中,然后按比例加入抗氧剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入扩链剂和润滑剂,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料。
其中,在本对比例中,各组分的添加比例为:66.70wt%PBAT树脂,5.00wt%PLA树脂,25.00wt%碳酸钙粉,2.00wt%滑石粉,0.30wt%1076抗氧剂,0.20wt%168抗氧剂,0.1wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%油酸酰胺润滑剂、0.30wt%硬脂酸钙润滑剂和0.30wt%PE蜡润滑剂,上述各组分的添加比例合计为100%。
对比例4
步骤1:先将矿粉填充物按比例加入高速混合机中,然后按比例加入抗氧剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入扩链剂和润滑剂,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,按比例加入AX8900增韧剂,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料。
其中,在本对比例中,各组分的添加比例为:61.70wt%PBAT树脂,5.00wt%PLA树脂,5.00wt%AX8900增韧剂,25.00wt%碳酸钙粉,2.00wt%滑石粉,0.30wt%1010抗氧剂,0.20wt%168抗氧剂,0.1wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%油酸酰胺润滑剂、0.30wt%EBS润滑剂和0.30wt%PE蜡润滑剂,上述各组分的添加比例合计为100%。
对比例5
步骤1:先将矿粉填充物按比例加入高速混合机中,然后按比例加入抗氧剂和稳定剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入扩链剂和润滑剂,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料。
其中,在本对比例中,各组分的添加比例为:66.20wt%PBAT树脂,5.00wt%PLA树脂,25.00wt%碳酸钙粉,2.00wt%滑石粉,0.30wt%1010抗氧剂,0.20wt%168抗氧剂,0.50wt%JAST-500稳定剂,0.1wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%油酸酰胺润滑剂、0.30wt%EBS润滑剂和0.30wt%PE蜡润滑剂,上述各组分的添加比例合计为100%。
对比例6
步骤1:先将矿粉填充物按比例加入高速混合机中,然后按比例加入抗氧剂和稳定剂,高速搅拌2~5min,再按比例加入扩链剂和润滑剂,再高速搅拌2~5min,混合均匀后得到混合粉料,投入专用粉料失重称内;
步骤2:将PBAT树脂和PLA树脂按比例加入低速混料机中,低速搅拌3分钟~5分钟,混合均匀后得到混合颗粒,投入专用颗粒失重称内;
步骤3:通过失重称精准喂料,将混合粉料和混合颗粒输入到同向双螺杆挤出机中混炼均匀,挤出造粒即得到长效封口的生物降解吹膜改性料。
其中,在本对比例中,各组分的添加比例为:66.20wt%PBAT树脂,5.00wt%PLA树脂,25.00wt%碳酸钙粉,2.00wt%滑石粉,0.30wt%PL-440抗氧剂,0.20wt%维生素E抗氧剂,0.50wt%JAST-500稳定剂,0.1wt%ADR-4468扩链剂、0.10wt%油酸酰胺润滑剂、0.30wt%EBS润滑剂和0.30wt%PE蜡润滑剂,上述各组分的添加比例合计为100%。
实验例1
将实施例1以及对比例1-6所述技术方案获得的产品进行密度和熔融指数测试,具体如表1所示:
表1:
可以看出,相较于对比例1~对比例7,本申请实施例1所制备的生物降解材料,在钙粉填充量相同的情况下,密度差异不大,但熔指变化明显。熔指反映的是材料的熔融流动速率,熔指越大,证明材料内部熔体分子链之间与分子之间作用力越小,越容易发生迁移。而熔指越小,证明材料内部熔体分子链之间与分子之间的作用力越强,越不容易发生迁移。
实验例2
将实施例1以及对比例1-6所述技术方案获得的产品成膜后的力学性能进行测试,具体如表2所示:
表2:
可以看出,相较于对比例1~对比例6,本申请实施例1所制备的生物降解材料在成膜后的拉伸强度性能、断裂伸长率和撕裂强度性能更佳,证明实施例1中的增韧剂、抗氧剂和稳定剂配合使用,能明显提升成膜后的断裂伸长率,减小材料本身拉伸强度和撕裂强度下降,保证材料具备较好的力学性能。
实验例3
将实施例1以及对比例1-6所述技术方案获得的产品应用于吹膜且放置不同时间后进行封口的封口强度(N/15mm)进行测试,具体如表3~表4所示:
表3:
表4
可以看出,采用本申请实施例所述生物降解材料制备塑料薄膜包装袋时,若所述塑料薄膜包装袋在制备完成后当天封口,则其封合强度为14.7N/15mm;若所述塑料薄膜包装袋在制备完成3天后封口,则其封合强度为14.5N/15mm;若所述塑料薄膜包装袋在制备完成6天后封口,则其封合强度为14.1N/15mm;若所述塑料薄膜包装袋在制备完成9天后封口,则其封合强度为13.4N/15mm;若所述塑料薄膜包装袋在制备完成12天后封口,则其封合强度为12.2N/15mm;若所述塑料薄膜包装袋在制备完成15天后封口,则其封合强度为10.9N/15mm;若所述塑料薄膜包装袋在制备完成20天后封口,则其封合强度为10.4N/15mm;若所述塑料薄膜包装袋在制备完成25天后封口,则其封合强度为8.2N/15mm;若所述塑料薄膜包装袋在制备完成30天后封口,则其封合强度为7.7N/15mm。
而对比例1-6所制备的塑料薄膜包装袋,当天吹膜第6天封口时,只有对比例4和6勉强能够将封口强度维持在7N/15mm以上,当天吹膜第9天封口时,只有对比例6的封口强度在7N/15mm以上,并接近临界点7N/15mm。若需要放置更长时间,其封口强度会低于7N/15mm,而导致塑料薄膜包装袋无法正常使用。
综上,可以看出,本申请实施例所述的生物降解材料通过配方改进,以获得一种可以长时间放置且封口强度不下降的生物降解材料,通过配方改进后所获得的材料具备以下特点:①在相同矿物填充量条件下,本实施例熔指较小,材料内部熔体分子链之间与分子之间的作用力较强,不容易发生迁移现象。②本实施例所制备的生物降解材料在成膜后的拉伸强度性能、断裂伸长率和撕裂强度性能更佳。③本实施例能够在制备完成后的30天内进行封口处理,且封合强度均大于等于7N/15mm,即只要在吹膜完成后的30天内进行封口处理,均能达到理想的封口强度,进而使得其承重满足正常使用需求。因此本申请实施例所述生物降解材料不仅改善了封口强度,还明显延长了封口放置时间。
以上仅为本申请的优选实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种生物降解材料,其特征在于,包括以下重量份组分:降解材料树脂60~75份、矿粉填充物20~30份、增韧剂1~2份、扩链剂0.05~0.1份、特殊助剂1~2份和润滑剂0.5~1份;其中,所述特殊助剂包括抗氧剂和稳定剂;
其中,所述抗氧剂包括PL-440抗氧剂和维生素E抗氧剂中至少一种,所述稳定剂为JAST-500稳定剂。
2.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所述增韧剂包括乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
3.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所述降解材料树脂包括己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物,和聚乳酸中至少一种。
4.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所述矿粉填充物包括碳酸钙粉和滑石粉中至少一种。
5.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所述扩链剂包括ADR-4468扩链剂。
6.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所述润滑剂包括氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺和季戊四醇硬脂酸酯中至少一种。
7.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所述生物降解材料的密度为1.449g/cm3;所述生物降解材料在190℃的温度下,以及2.16kg的压力下,熔融指数为1.91g/10min。
8.一种如权利要求1-7任一项所述生物降解材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将矿粉填充物与抗氧剂、稳定剂按比例混合后,进行混合;再按比例加入润滑剂和扩链剂,混合均匀,以获得混合粉料;所述混合粉料在制备过程中,均采用高速混合机进行混合;
将降解材料树脂与增韧剂进行混合,混合均匀后,获得混合颗粒;在所述混合颗粒制备过程中,采用低速混合机进行混合;
通过失重称将所述混合粉料和所述混合颗粒输入至同向双螺杆挤出机中混炼均匀,以挤出造粒,获得生物降解材料;其中,所述失重称包括粉料失重称和颗粒失重称,所述粉料失重称中放置所述混合粉料,所述颗粒失重称内放置所述混合颗粒。
9.一种如权利要求1-7任一项所述生物降解材料的应用,其特征在于,用于制备塑料薄膜包装袋;
由如权利要求1-7任一项所述生物降解材料所制备的塑料薄膜包装袋的纵向拉伸强度为22.7MPa,横向拉伸强度为19.8MPa;纵向断裂伸长率为511%,横向断裂伸长率为399%;纵向撕裂强度为138KN/m,横向撕裂强度为122KN/m。
10.根据权利要求9所述生物降解材料的应用,其特征在于,所述塑料薄膜包装袋在制备完成后的30天内进行封口处理,封合强度均大于等于7.7N/15mm。
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