CN117229604A - 一种可降解塑料组合物及其制备的可降解塑料吸管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子降解塑料技术领域，具体涉及一种可降解塑料组合物，并进一步公开其制备的可降解塑料吸管。本发明所述可降解塑料组合物，以PBS、PPC、可降解增塑剂、光稳定剂、抗氧剂、交联剂、紫外线吸收剂和阳离子淀粉为有效成分，通过挤出过程中反应性接枝的方法，将抑制其降解的助剂接枝到聚酯分子链中，从而大大延缓其降解速度，可确保塑料吸管的保存周期。
Description
技术领域
本发明属于高分子降解塑料技术领域，具体涉及一种可降解塑料组合物，并进一步公开其制备的可降解塑料吸管。
背景技术
当今社会，塑料制品在带给人们快捷方便的同时，其造成的“白色污染”也越来越严重。目前，多个国家已明令禁止使用塑料袋、塑料地膜等不可降解产品。面对越来越严重的白色污染，人们已经开始采用全生物降解材料替代目前用的石油基塑料制品。目前，诸如聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)等生物基降解塑料，均是能够完全降解的新型聚酯塑料产品，具有无毒、强度高、易加工等许多优异的性能，但是，也普遍存在着耐热性不高、脆性较大、抗冲击性差、熔体强度低、产品成型困难等缺点，仍需对产品的性能进行优化，以提高其应用性能并拓宽其应用领域。
目前，用于加工制备吸管制品的塑料原料大多仍为石油基塑料原料，这主要是因为传统可降解塑料由于耐热性不高，在一定温度下容易软化，较难用于吸管材料的加工。据研究，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是传统可降解塑料中耐热性较高的材料，也是目前已知最适合作为生产吸管的基础树脂。但是，由于其分子结构特点，使得其降解速度特别快，进而导致产品储存周期太短，产品的实用价值较低。
鉴于此，开发一种存储及使用周期较长的可降解塑料吸管制品，对于可降解塑料吸管制品的开发及推广，具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可降解塑料组合物，所述组合物可用于制备可降解塑料吸管制品；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述可降解塑料组合物制备的可降解塑料吸管，所述吸管制品具有可降解性能且储存及使用周期较长。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种可降解塑料组合物，包括如下重量份的组分：PBS 60-80重量份、PPC 20-40重量份、可降解增塑剂2-5重量份、光稳定剂0.5-1.0重量份、抗氧剂0.2-0.8重量份、紫外线吸收剂2-6重量份、交联剂1-2重量份、阳离子淀粉15-25重量份。
具体的，所述阳离子淀粉包括淀粉叔氨基烷基醚，其是在淀粉大分子中引入叔氨基，赋予淀粉阳离子特性，该淀粉与PBS和PPC具有较好的界面结合。
具体的，所述可降解增塑剂包括柠檬酸丁酯，作为该组合物的增韧增塑及加工改性剂。
具体的，所述交联剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与二叔丁基过氧化己烷的混合物，优选两者比例为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯：二叔丁基过氧化己烷＝1：1；在组合物挤出过程中，由于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与基体聚酯树脂相容性好，因此其优先起到将聚酯树脂扩链的作用，而二叔丁基过氧化己烷则是将2-羟基-4-二苯甲酮接枝到聚酯分子链上。
具体的，所述的可降解塑料组合物：
所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂，优选Hostavin N30，在140℃温度之下具有优良的抗氧化性；
所述抗氧剂包括胺类抗氧剂，优选抗氧剂KY-405；
所述抗紫外助剂包括2-羟基-4-二苯甲酮，该助剂含有活性双键，可与聚合物进行接枝反应；
所述PBS(聚丁二酸丁二醇酯)的重均分子量为10-15万，分子量分布为1.9-2。
所述PPC(聚碳酸亚丙酯)由二氧化碳与环氧丙烷聚合而成，分子量为8-10万，密度1.2-1.3g/cm3。
本发明还公开了所述的可降解塑料组合物用于制备可降解塑料吸管的用途。
本发明还公开了一种可降解塑料吸管，由所述的可降解塑料组合物为原料进行制备。
本发明还公开了一种制备所述可降解塑料吸管的方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述PBS、PPC、可降解增塑剂、光稳定剂、抗氧剂、交联剂、紫外线吸收剂和阳离子淀粉，充分混匀，放料，备用；
(2)将放料的混合物料进行挤出造粒，经冷却、切粒，得到粒料，备用；
(3)将所得粒料进行经吸管挤出机进行反应性挤出，即得。
具体的，所述步骤(2)中，所述挤出造粒步骤为双螺杆挤出机造粒；
控制双螺杆挤出机温度为140-160℃，喂料转速为20-25r/min，主机转速为90-100r/min。
具体的，所述步骤(3)中，所述吸管挤出机的挤出温度为180-210℃。
具体的，所述步骤(1)中，还包括将所述PBS和PPC在80-90℃烘箱中进行干燥处理2-3小时的步骤。
本发明所述可降解塑料组合物，以PBS、PPC、可降解增塑剂、光稳定剂、抗氧剂、交联剂、紫外线吸收剂和阳离子淀粉为有效成分；其中，柠檬酸丁酯的使用有效改善了PBS和PPC树脂的加工性能；而在挤出吸管过程中，所选用的复合交联剂在一定温度下既引发PBS、PPC与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的扩链反应，从而提高了组合物的强度；进而在挤出过程中可以将紫外线吸收剂接枝到聚酯分子链上，与光稳定剂和抗氧剂协同作用，从而实现降解时间延长并实现可控降解，保证了组合物的放置时间。
本发明所述可降解塑料吸管制品，通过挤出过程中反应性接枝的方法，将抑制其降解的助剂接枝到聚酯分子链中，从而大大延缓其降解速度，可确保塑料吸管的保存周期。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。
实施例1-6
如下实施例1-6中，各原料组分的用量如表1所示。
本发明如下实施例中：
所述PBS(聚丁二酸丁二醇酯)的重均分子量为10-15万，分子量分布为1.9-2；
所述PPC(聚碳酸亚丙酯)由二氧化碳与环氧丙烷聚合而成，分子量为8-10万，密度1.2-1.3g/cm3；
所述阳离子淀粉为淀粉叔氨基烷基醚；
所述可降解增塑剂为柠檬酸丁酯；
所述交联剂包括质量比为1：1的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与二叔丁基过氧化己烷的混合物；
所述光稳定剂为Hostavin N30；
所述抗氧剂为抗氧剂KY-405；
所述抗紫外助剂为2-羟基-4-二苯甲酮。
表1实施例1-6配方组成(重量份)
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| PBS | 65 | 70 | 80 | 75 | 60 | 70 |
| PPC | 35 | 30 | 20 | 25 | 40 | 30 |
| 柠檬酸丁酯 | 5 | 4 | 4 | 3 | 5 | 2 |
| 抗氧剂 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.3 | 0.2 |
| 光稳定剂 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 0.8 | 0.7 | 0.6 |
| 紫外线吸收剂 | 3 | 4 | 5 | 6 | 4 | 2 |
| 交联剂 | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 1.5 | 1.5 |
| 阳离子淀粉 | 15 | 20 | 20 | 25 | 18 | 20 |
本发明上述实施例1-6中所述高强度降解塑料薄膜的制备方法如下：
(1)先将PBS、PPC在80-90℃烘箱中干燥2-3小时，取出备用；
(2)将烘干后的PBS、PPC按比例称取，加入柠檬酸丁酯、光稳定剂、抗氧剂、交联剂、紫外线吸收剂、阳离子淀粉，加入到混合机中高速搅拌，直至物料完全混合均匀，时间约为6-8分钟，然后放出物料；
(3)将混配好的物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机温度为140-160℃，喂料转速为20-25r/min，主机转速为90-100r/min，经冷却、切粒，得到粒料，备用；
(4)将所得粒料在180-210℃条件下挤出片材，片材厚度约为1-2mm，将挤出的片材放到温度为190℃的压机中压制成2mm厚的片材，制成标准样条。
对比例1-4
如下对比例1-4中，各原料组分的用量如表2所示，所述薄膜的制备方法同实施例1-6。
具体的，对比例1与实施例3相比，没有添加所述复合交联剂，其余组份相同；对比例2与实施例3相比，只采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯交联剂，没有添加二叔丁基过氧化己烷，其余组份相同；对比例3与实施例3相比，只采用二叔丁基过氧化己烷交联剂，没有添加三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，其余组份相同；对比例4实施例3相比，没有添加紫外线吸收剂，其余组份相同。
表2对比例1-4配方组成(重量份)
| 项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
| PBS | 80 | 80 | 80 | 80 |
| PPC | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 柠檬酸丁酯 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 抗氧剂 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 |
| 光稳定剂 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 6 |
| 紫外线吸收剂 | 5 | 5 | 5 | -- |
| 复合交联剂 | -- | -- | -- | 1.5 |
| 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 | -- | 1.5 | -- | -- |
| 二叔丁基过氧化己烷 | -- | -- | 1.5 | -- |
| 阳离子淀粉 | 20 | 20 | 20 | 20 |
实验例
分别对上述实施例1-6级对比例1-4制得薄膜进行性能检测，结果分别见下表3-4。
表3实施例1-6吸管性能测试结果
注：拉伸强度按照GB/T1040-2006测试。
表4对比例1-4吸管性能测试结果
| 项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
| 拉伸强度，MPa | 17.5 | 23.6 | 24.3 | 25.5 |
| 断裂伸长率，％ | 422 | 450 | 465 | 458 |
| 放置180天后拉伸强度，MPa | 10.3 | 11.0 | 18.6 | 6.2 |
| 放置180天后断裂伸长率，％ | 185 | 201 | 345 | 95 |
注：拉伸强度按照GB/T1040-2006测试。
由上表3-4数据可见，本发明所述可降解塑料组合物可用于制备较长保存期的可降解塑料吸管。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种可降解塑料组合物，其特征在于，包括如下重量份的组分：PBS 60-80重量份、PPC 20-40重量份、可降解增塑剂2-5重量份、光稳定剂0.5-1.0重量份、抗氧剂0.2-0.8重量份、紫外线吸收剂2-6重量份、交联剂1-2重量份、阳离子淀粉15-25重量份。
2.根据权利要求1所述的可降解塑料组合物，其特征在于，所述阳离子淀粉包括淀粉叔氨基烷基醚。
3.根据权利要求1或2所述的可降解塑料组合物，其特征在于，所述可降解增塑剂包括柠檬酸丁酯。
4.根据权利要求1-3任一项所述的可降解塑料组合物，其特征在于，所述交联剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与二叔丁基过氧化己烷的混合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的可降解塑料组合物，其特征在于：
所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂；
所述抗氧剂包括胺类抗氧剂；
所述抗紫外助剂包括2-羟基-4-二苯甲酮；
所述PBS的重均分子量为10-15万，分子量分布为1.9-2；
所述PPC的分子量为8-10万。
6.权利要求1-5任一项所述的可降解塑料组合物用于制备可降解塑料吸管的用途。
7.一种可降解塑料吸管，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的可降解塑料组合物为原料进行制备。
8.一种制备权利要求7所述可降解塑料吸管的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述PBS、PPC、可降解增塑剂、光稳定剂、抗氧剂、交联剂、紫外线吸收剂和阳离子淀粉，充分混匀，放料，备用；
(2)将放料的混合物料进行挤出造粒，经冷却、切粒，得到粒料，备用；
(3)将所得粒料进行经吸管挤出机进行反应性挤出，即得。
9.根据权利要求8所述可降解塑料吸管的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述挤出造粒步骤为双螺杆挤出机造粒；
控制双螺杆挤出机温度为140-160℃，喂料转速为20-25r/min，主机转速为90-100r/min。
10.根据权利要求8或9所述可降解塑料吸管的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述吸管挤出机的挤出温度为180-210℃。
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