WO2010009676A1 - 一种可降解的注塑原料及其所使用的复合胶 - Google Patents

一种可降解的注塑原料及其所使用的复合胶 Download PDF

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张锡龄
梁海彪
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珠海绿科环保制品企业有限公司
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Definitions

  • the present invention relates to a degradable injection molding material and a composite rubber used therefor, and more particularly to a degradable starch-containing injection molding material and a composite rubber used therefor. Background technique
  • the adhesive is formed by mixing one or more of oxidized starch with polyvinyl alcohol (PVA) or polycaprolactone (PCL), or an aminoplast molding powder.
  • An object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks of existing degradable materials, to provide an injection molding material having good fluidity and a degradable composite rubber used therefor.
  • the present invention provides a degradable injection molding material comprising plant fiber powder, wherein the injection molding material comprises 60-80% of plant fiber powder, based on the dry weight of the injection molding material. And 20-40% of the composite gum; wherein the vegetable fiber powder has a particle size of 20-200 mesh, preferably 60-160 mesh, more preferably 80-120 mesh; and, in order to solve the fluidity problem, the composite used Gum is produced by starch and synthetic resin through a gelatinization process to overcome the problem that the starch itself has a large density and is relatively compact.
  • the volume is greatly expanded, the density is greatly reduced, and a synthetic resin such as a urea resin or a melamine formaldehyde resin can produce a sufficient esterification reaction, and the resulting composite
  • a synthetic resin such as a urea resin or a melamine formaldehyde resin
  • the density of the glue is relatively small, the coverage is relatively large, and an effective colloid layer can be formed between the particles of the plant fiber, which meets the fluidity requirements required for injection molding.
  • 3% ⁇ In addition to the dry weight of the injection molding material, may further comprise 0. 5-3% of the lubricant.
  • the lubricant used may be a lubricant commonly used in injection molding processes, such as a stearate or ester lubricant, such as stearic acid 4 bow, stearic acid, magnesium stearate, glyceryl monostearate. Wait.
  • the synthetic resin may be an amino resin such as a urea resin and/or a melamine formaldehyde resin;
  • the starch may be an oxidized starch because oxidizing the starch in the composite rubber may produce stronger esterification crosslinking.
  • the vegetable fiber powder may be selected from, but not limited to, shell powder and stem powder of rice hull powder, bamboo powder, wood flour, coconut shell powder, and other agricultural crops.
  • the present invention also provides a degradable complex
  • the rubber compound comprises: 1 part by weight of starch and 0.25-4 parts by weight of a synthetic resin, wherein the compound glue is added to the gelatinized starch by adding a synthetic resin. And made.
  • the synthetic resin is preferably an amino resin such as a urea resin and/or a melamine resin; and the starch is preferably an oxidized starch.
  • the degradable composite gum of the present invention may be in the form of a paste.
  • the weight ratio of the mixture may be 1: 0. 1-0. 6 in the composite rubber of the present invention, if the urethane resin and the melamine resin are included.
  • the injection molding material of the present invention may include an appropriate amount of water, and the water content thereof is controlled by the amount of wetting.
  • the injection molding material is placed in the hand, does not leak out of the finger joint, and after stretching the hand support, it can naturally spread out, and is not sticky. , not too dry. If it is too wet, it will be slightly dried. If it is too dry, add a small amount of water to make it slightly moist.
  • the degradable composite adhesive of the present invention can be prepared as follows:
  • the method for using the degradable composite rubber of the invention for injection molding comprises the following steps: 1) taking 20-40% of the above-mentioned degradable composite rubber, respectively, 58%_75% by weight,
  • the step 1) is added to the barrel of the injection molding machine, introduced into the injection molding machine, heated to melt, injected into the mold, and molded.
  • the plunger type injection molding machine is selected: the preheating temperature is 90-1 1 0 °C, the mold temperature is 1 30-175 °C, the molding pressure is 140-420MPa, and the barrel temperature of the screw type injection molding machine is 75-90. °C, the mold temperature is 140_170 °C, and the molding pressure is at least 24 ⁇ Pa.
  • the degradable composite adhesive has a relatively small density, a relatively large covering surface, and meets the fluidity requirements required for injection molding after melting, and can effectively bond the plant fiber powder.
  • the degradable composite gum of the present invention is prepared by substituting other amino resin for the urea resin or adding other amino resin thereto, and the results are similar.
  • the injection molding material of the invention can meet the injection molding requirements, and is injection-molded by the injection molding machine, has high automation degree, high production efficiency, and is not limited to the shape, and can be used for industrial structural parts and daily necessities. , disposable products, tableware and other products, and its cost is not high, the injection molded parts made by the invention can replace the hard plastic in many occasions.
  • a urea-formaldehyde resin, a mixture of melamine resin and a oxidized starch having a weight ratio of 1:0.1 to 0.6 are prepared, and a degradable composite rubber is prepared according to the aforementioned method, and is used for injection molding, and the obtained injection molded article is in an equivalent shape.
  • the mechanical strength is comparable to engineering plastics, which can replace engineering plastics or metal parts in a variety of applications. detailed description
  • the resulting degradable composite gum 1 contained 10 kg of gelatinized starch, 2. 5 kg of urethane resin, and an appropriate amount of water.
  • the resulting degradable composite gum 2 contained 1 Okg of gelatinized starch, 4 kg of uric acid resin, and an appropriate amount of water.
  • the resulting degradable composite gum 3 contained 10 kg of gelatinized starch, 3 kg of uric acid resin, and an appropriate amount of water.
  • the above-mentioned degradable composite rubbers 1, 2, 3 are respectively subjected to injection molding as follows:
  • step 1) The mixture is added to the barrel of the injection molding machine, introduced into the injection molding machine, heated to melt, injected into the mold, and molded.
  • the weight percentages of the degradable compound, the plant fiber powder, and the lubricant were adjusted to 40%, 58%, and 2%, respectively, and the above injection molding process was repeated, and the results were substantially the same. Adjust the weight percentages of degradable compound, vegetable fiber powder and lubricant to:
  • the uniform mixture obtained in step 1) actually constitutes a product-injection raw material alone. Under sealed conditions, it can be stored for a certain period of time. Before use, it is necessary to check and adjust the water content to keep it moist. If it is too wet, it will be slightly dried. If it is too dry, add a small amount of water to make it slightly moist.
  • Example 3 The compound of Examples 1, 2, and 3 was repeated by using 10 parts by weight of uric acid resin and 1 part by weight of melamine resin in place of the simple uric acid resin to obtain degradable composite rubbers 4, 5, and 6. Injection molding is carried out in accordance with the aforementioned methods and ratios. The resulting injection molded parts also exhibited good mechanical strength and degradability.
  • Example 3
  • Example 4 The compound of Examples 1, 2, and 3 was repeated by using 10 parts by weight of uric acid resin and 3 parts by weight of melamine resin in place of the simple uric acid resin to obtain degradable composite gums 7, 8, and 9.
  • the injection molding process was carried out in accordance with the foregoing method and ratio, and the obtained injection molded article also exhibited good mechanical strength and degradability.
  • Example 4
  • Example 1 The method of Examples 1, 2, and 3 was repeated using 10 parts by weight of uric acid resin and 6 parts by weight of melamine resin to replace the simple uric acid resin, respectively, to obtain a degradable composite rubber 10, 1 1 and 12.
  • the injection molding process was carried out in accordance with the foregoing method and ratio, and the obtained injection molded article also exhibited good mechanical strength and degradability.

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Description

一种可降解的注塑原料及其所使用的复合胶 技术领域
本发明涉及一种可降解的注塑原料及其所使用的复合胶， 更具体地 讲， 本发明涉及可降解的含淀粉的注塑原料及其所使用的复合胶。 背景技术
现有的可降解塑料尚存在一些缺点， 或者成本高， 或者强度差， 或 者不易降解。
2006年 05月 17 日公开的、公开号为 CN 1771784A中国发明专利申 请中公开了一种 "可自然降解的环保花盆及其制造方法"， 该环保花盆 采用粉碎的植物纤维及胶粘剂制成，其中胶粘剂由氧化淀粉与聚乙烯醇 ( PVA )或聚己内酯 （PCL )、 或氨基塑料模塑粉中的一种或多种混合而 成。 通过调节氧化淀粉的用料比， 可以效地调节其强度和降解性， 找到 最佳平衡点。
但由于植物纤维本身颗粒大而且不能塑化成熔融状态， 因此在注塑 的过程中经常出现材料流动性不足的问题。普通淀粉或氧化淀粉由于本 身颗粒密度大， 比较紧凑， 与其它合成树脂配合后依然不能形成足够的 整体材料塑性， 无法克服注塑工艺所必须的材料流动性问题。 因而， 现 有技术的原料仅能适应模压加工方法， 这将导致生产时会耗费大量人 力， 自动化程度低，生产效率低， 而且产品仅为局限于某些形状的容器， 无法生产结构较为复杂的产品。 发明内容
本发明的目的是克服现有可降解材料的上述缺陷，提供一种流动性 良好的注塑原料以及其所采用的可降解的复合胶。
为实现上述发明目的，一方面，本发明提供一种可降解的注塑原料， 该注塑原料包括植物纤维粉， 其中， 以注塑原料的干重计， 该注塑原料 包括 60-80%的植物纤维粉和 20-40%的复合胶； 其中， 植物纤维粉的颗 粒大小为 20-200 目， 优选为 60-160 目， 更优选为 80-120 目； 而且， 为解决流动性问题，所采用的复合胶是由淀粉和合成树脂通过糊化工序 制得的， 以克服淀粉本身颗粒密度大、 比较紧凑的问题。
由于在本发明的注塑原料中， 淀粉经过糊化后，体积极大膨胀， 密 度大大地减小， 与合成树脂例如尿醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂能产生较 充分的酯化反应， 所产生的复合胶密度比较小， 覆盖面比较大， 能在植 物纤维的颗粒间形成有效的胶体层， 符合注塑所需要的流动性要求。
在本发明的注塑原料中， 以注塑原料的干重计， 还可以进一步包括 0. 5-3%的润滑剂。 所采用的润滑剂可以是注塑工艺中常见的润滑剂， 如 硬脂酸盐或酯类的润滑剂， 例如硬脂酸 4弓、 硬脂酸辞、 硬脂酸镁、 单硬 脂酸甘油酯等。
在本发明的注塑原料中， 合成树脂可以为氨基树脂， 例如尿醛树脂 和 /或三聚氰胺甲醛树脂； 淀粉可以为氧化淀粉， 因为在复合胶中氧化 淀粉可产生更强的酯化交联。
在本发明的注塑原料中，植物纤维粉可选自于稻壳粉、竹粉、木粉、 椰子壳粉以及其它农作物的壳粉和茎粉， 但不限于这些植物原料。 为实现上述发明目的， 另一方面， 本发明还提供了一种可降解的复 合胶， 其中， 以复合胶的干重计， 复合胶包括 1份重的淀粉和 0. 25-4 份重的合成树脂， 其中， 复合胶是通过将合成树脂加入到糊化后的淀粉 中而制得的。
在本发明的复合胶中， 合成树脂优选为氨基树脂， 例如尿醛树脂和 /或三聚氰胺甲酸树脂； 淀粉优选为氧化淀粉。
本发明的可降解复合胶可以呈糊状。
在本发明的复合胶中， 如果包括尿醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂， 则 二者重量比可以为 1： 0. 1-0. 6。
本发明的注塑原料可包括适量的水， 其含水量控制在湿润量， 例如 注塑原料攥在手中，不会从指缝中漏出，伸开手撑后， 又能自然散开， 既 不粘手， 又不太干。 太湿则略作烘干， 太干则加少量水略作湿润。
本发明的可降解复合胶可按以下方法制备：
1 )、 将一定重量的淀粉加入适量的热水或碱溶液， 糊化 20-60分 钟， 得糊状液体 A;
2 )、向糊状液体 A中加入相应重量的尿酸树脂和相应重量的三聚 氰胺甲酸树脂， 搅拌均匀， 即得糊状的可降解复合胶。
淀粉、 尿醛树脂和三聚氰胺甲酸树脂， 三者用量比符合前述的要 求。
本发明可降解复合胶用于注塑时的使用方法， 包括下述步骤： 1 )、 分别取 20-40 %重的前述的可降解复合胶、 58%_75%重、 过
20-200目、 优选 60-160目、 更优选 80-120目筛的植物纤维粉和 0. 5-4 %重的润滑剂， 配成均匀的混合物， 其含水量控制在湿润量；
2 )、 将步聚 1 )所得混合物加入注塑机的料桶中， 导入注塑机， 加 热成熔融状， 注射进入模具， 出模成型。 选用柱塞式传递注塑机：预热温度为 90-1 1 0 °C ,模具温度为 1 30-175 °C ,成型压力为 140-420MPa ;选用螺杆式注塑机的料桶温度为 75-90 °C , 模具温度为 140_170 °C , 成型压力最小为 24幌 Pa。
淀粉或氧化淀粉经过糊化后，体积极大膨胀， 密度大大地减小， 与 尿酸树脂、 三聚氰胺甲酸树脂中的较充分的酯化交联， 采用氧化淀粉， 酯化交联度更高。
本可降解复合胶密度比较小， 覆盖面比较大， 熔融后符合注塑所需 要的流动性要求， 能将植物纤维粉有效地粘接起来。
本发明中， 用其它氨基树脂代替尿醛树脂或其中添加其它氨基树 脂， 制备本发明可降解复合胶， 结果相似。
本发明的注塑原料相对于中国专利文献 CN 1771784A公开的配方， 可以满足注塑要求， 而使用注塑机注塑加工， 自动化程度高、 生产效率 高、 不受限于形状， 可以产品工业结构件、 生活用品、 一次性用品、 餐 具等各种产品， 而且其成本也不高， 利用本发明制成的注塑件可在艮多 场合下取代硬质塑料。 例如， 采用重量比为 1 : 0. 1-0. 6 的尿醛树脂、 三聚氰胺甲酸树脂的混合物和氧化淀粉，按照前述方法制备可降解复合 胶， 并用于注塑加工， 所得注塑件在同等形状、 尺寸下， 机械强度堪比 工程塑料， 可在多种场合替代工程塑料或金属件。 具体实施方式
实施例 1
可降解复合胶 1的制备：
1 )、将 1 0kg淀粉加入适量的热水， 糊化 20分钟， 得糊状液体 A; 2 )、 向糊状液体 A中加入 2. 5kg尿醛树脂， 在 80 °C温度下， 搅拌 10分钟， 即得糊状的可降解复合胶 1。
所得可降解复合胶 1包含 10kg糊化淀粉、 2. 5kg尿醛树脂和适量的 水。
可降解复合胶 2的制备：
1 )、 将 10kg淀粉加入适量的碱溶液， PH值控制在 8-9 , 糊化 60 分钟， 得糊状液体 A；
2 )、 向糊状液体 A中加入 4kg尿酸树脂， 在 20 °C温度下， 搅拌 40分钟， 即得糊状的可降解复合胶 2。
所得可降解复合胶 2包含 1 Okg糊化淀粉、 4kg尿酸树脂和适量的水。 可降解复合胶 3的制备：
1 )、将 10kg淀粉加入适量的热水， 糊化 40分钟， 得糊状液体 A; 2 )、 向糊状液体 A中加入 3kg尿酸树脂， 在 60 °C温度下， 搅拌 25分钟， 即得糊状的可降解复合胶 3。
所得可降解复合胶 3包含 10kg糊化淀粉、 3kg尿酸树脂和适量的水。 将上述所得可降解复合胶 1、 2、 3 , 分别按下述方法进行注塑加工：
1 )、 分别取 20 %重的可降解复合胶、 75%重的植物纤维粉和 5 %重 的润滑剂， 配成均匀的混合物， 其含水量控制在湿润量；
2 )、 将步聚 1 )所得混合物加入注塑机的料桶中， 导入注塑机， 加 热成熔融状， 注射进入模具， 出模成型。
结果： 可降解复合胶 1、 2、 3制备的注塑件均表现较高的机械强度； 废弃后， 丟到自然环境中， 均可在 1-2年内完全降解。
将可降解复合胶、 植物纤维粉和润滑剂的重量百分比分别调整为： 40 %、 58 %和 2 % , 重复上述注塑加工， 结果大致相同。 将可降解复合胶、 植物纤维粉和润滑剂的重量百分比分别调整为：
33 %、 66 %和 1 % , 重复上述注塑加工， 结果大致相同。
注塑加工时， 步骤 1 )所得均匀的混合物实际上单独构成了一种产 品一一注塑原料。 在密封条件下， 可以保存一定时间。 使用前， 需要检 查、 调整其含水量， 使其保持湿润量的水。 太湿则略作烘干， 太干则加 少量水略作湿润。
实施例 2
用 10份重的尿酸树脂和 1份重的三聚氰胺甲酸树脂代替单纯的尿 酸树脂， 分别重复实施例 1、 2、 3的方法， 得可降解复合胶 4、 5、 6。 按照前述方法和比例， 进行注塑加工。 所得注塑件同样表现出较好的机 械强度和降解性。 实施例 3
用 10份重的尿酸树脂和 3份重的三聚氰胺甲酸树脂代替单纯的尿 酸树脂， 分别重复实施例 1、 2、 3的方法， 得可降解复合胶 7、 8、 9。 按照前述方法和比例， 进行注塑加工， 所得注塑件也表现出较好的机械 强度和降解性。 实施例 4
用 10份重的尿酸树脂和 6份重的三聚氰胺甲酸树脂代替单纯的尿 酸树脂， 分别重复实施例 1、 2、 3的方法， 得可降解复合胶 10、 1 1、 12。 按照前述方法和比例， 进行注塑加工， 所得注塑件也表现出较好的机械 强度和降解性。

Claims

权 利 要 求
1、 一种可降解的注塑原料， 该注塑原料包括植物纤维粉， 其中， 以所述注塑原料的干重计，所述的注塑原料包括 60-80%的植物纤维粉和 20-40%的复合胶； 其中， 所述的植物纤维粉的颗粒大小为 20-200 目， 所述的复合胶是由淀粉和合成树脂通过糊化工序制得的。
2、 如权利要求 1所述的注塑原料， 其中， 所述的注塑原料中还进 一步包括 0. 5-3%的润滑剂。
3、 如权利要求 1或 2所述的注塑原料， 其中， 所述的合成树脂为 氨基树脂。
4、 如权利要求 3所述的注塑原料， 其中， 所述的氨基树脂为尿醛 树脂和 /或三聚氰胺曱酸树脂。
5、 如权利要求 1或 2所述的注塑原料， 其中， 所述的淀粉为氧化 淀粉。
6、 如权利要求 1或 2所述的注塑原料， 其中， 所述的植物纤维粉 的颗粒大小为 60-160目。
7、 如权利要求 1或 2所述的注塑原料， 其中， 所述的植物纤维粉 选自于稻壳粉、 竹粉、 木粉、 椰子壳粉以及其它农作物的壳粉和茎粉。
8、 一种可降解的复合胶， 其中， 以所述复合胶的干重计， 所述的 复合胶包括 1份重的淀粉和 0. 25-4份重的合成树脂， 其中， 所述的复 合胶是通过将所述的合成树脂加入到糊化后的所述淀粉中而制得的。
9、 如权利要求 8所述的复合胶， 其中， 所述的合成树脂为氨基树 脂。
1 0、 如权利要求 8所述的复合胶， 其中， 所述的氨基树脂为尿酸树 脂和 /或三聚氰胺甲醛树脂。
1 1、 如权利要求 8所述的复合胶， 其中， 所述的淀粉为氧化淀粉。
PCT/CN2009/072892 2008-07-23 2009-07-23 一种可降解的注塑原料及其所使用的复合胶 WO2010009676A1 (zh)

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