專利名稱：一種仿紙生物降解樹(shù)脂及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種仿紙生物降解樹(shù)脂，具體講本發(fā)明提供了一種可直接用于加工紙 張的生物降解樹(shù)脂及制備方法。
背景技術(shù)：
造紙術(shù)作為我國(guó)古代四大發(fā)明之一，是人類文明史上的一項(xiàng)杰出的創(chuàng)造。紙張?jiān)?人類的日常生活、工作、學(xué)習(xí)中扮演著重要的角色。由于紙張的可回收和可降解特性，在包 裝領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，用量越來(lái)越大。然而，傳統(tǒng)造紙?jiān)诖龠M(jìn)人類文明快速發(fā)展的同 時(shí)，對(duì)樹(shù)木資源產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，生產(chǎn)過(guò)程造成嚴(yán)重的水資源污染。我國(guó)屬于森林資源匱乏 地區(qū)，因此我國(guó)是世界上最大的原生紙漿和廢紙進(jìn)口國(guó)，紙漿進(jìn)口量約占世界商品紙漿總 產(chǎn)量的16%，廢紙進(jìn)口量占全球廢紙凈出口總量的61%。我國(guó)造紙工業(yè)的發(fā)展很大程度依 賴進(jìn)口紙漿原料，世界紙漿原料的供應(yīng)量和供應(yīng)價(jià)格在相當(dāng)程度上影響我國(guó)造紙工業(yè)的發(fā) 展。因此，在造紙領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)業(yè)改造和資源環(huán)境保護(hù)是發(fā)展造紙業(yè)的關(guān)鍵。一種由高分子聚合物與碳酸鈣等無(wú)機(jī)粉體材料組成，通過(guò)熱塑混煉、吹塑或壓延 得到的合成紙較好的解決了紙張對(duì)木漿的依賴，制作過(guò)程完全不砍伐樹(shù)木，不使用水，不排 放廢水、廢氣，不需添加漂白劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。盡管此項(xiàng)技術(shù)在30年前 已經(jīng)存在，但當(dāng)時(shí)是為了得到具有良好耐水效果的特殊紙張，其材料是以高分子聚合物為 主，主要依賴于石油，紙張不但成本高，而且使用過(guò)后無(wú)法降解，如果大規(guī)模使用極容易造 成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此其發(fā)展受到了一定的限制。為此，中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN1378909A提出了一種環(huán)保紙，將56_80%的無(wú)機(jī)礦物粉 體與43-18 %的聚乙烯樹(shù)脂以及助劑通過(guò)擠壓造粒，在0型?？谛纬赏材ぃ邓苁闺p向拉伸 得到環(huán)保紙。該發(fā)明將環(huán)保紙中無(wú)機(jī)粉體碳酸鈣含量提高到了較高的水平，減少了對(duì)石油 樹(shù)脂的依賴。由于該產(chǎn)品中仍含有18-43%的聚乙烯，產(chǎn)品使用后無(wú)法降解，廢棄的紙制品 極易造成環(huán)境污染。同時(shí)該環(huán)保紙的書(shū)寫(xiě)性、印刷性能較差，需要進(jìn)一步涂布處理。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101173054A公開(kāi)了一種仿紙可降解塑料薄膜及其制作工藝。 該發(fā)明是以聚乙烯為主體材料，碳酸鈣為輔助材料，通過(guò)添加降解促進(jìn)劑達(dá)到其降解效果。 然而該發(fā)明以大量的不可再生聚乙烯為原材料，盡管在使用性能上可達(dá)到紙張優(yōu)異的性 能，但極易受石油資源的限制，只能在小范圍內(nèi)少量使用，無(wú)法大面積推廣。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101608058A提供了一種全降解仿紙材料及制備方法。該發(fā)明 是以聚乳酸、淀粉為主要原材料通過(guò)預(yù)混、擠出、成型得到成品紙張。該產(chǎn)品極大地追求了 可生物降解性，然而由于大量使用聚乳酸，造成材料成本難以降低，而且材料與傳統(tǒng)纖維紙 張相差較大。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN100429266C提供了一種可降解環(huán)保塑料合成紙及其制備方 法。該發(fā)明是將聚烯烴或可降解聚合物、改性植物纖維、改性無(wú)機(jī)粉體通過(guò)共混、擠出、成型 得到環(huán)保塑料合成紙。由于該產(chǎn)品以10-60%的聚合物作為加工支撐體，較高的聚合物造成 降解難以控制。
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以紙漿為主要原材料的造紙，由于紙漿制備工藝復(fù)雜水污染嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境造成極 大的威脅。以聚合物為加工主體的合成紙、石頭紙等仿紙材料擺脫了對(duì)木漿的依賴，生產(chǎn)過(guò) 程不再產(chǎn)生廢水污染環(huán)境。但同時(shí)也暴露出一些缺陷，由于大量使用聚合物和碳酸鈣，紙張 定量較高，手感較沉，缺乏紙感，印刷書(shū)寫(xiě)性能差，通常需要涂布處理。由于聚乙烯、聚丙烯 的存在導(dǎo)致紙張降解困難，廢棄后極容易引起環(huán)境污染。而且大量使用可降解聚合物則成 本增加，失去了仿紙材料低成本推廣的意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述仿紙材料存在的缺陷，本發(fā)明提供一種仿紙生物降解樹(shù)脂，該仿紙生物 降解樹(shù)脂是以礦物纖維、植物纖維、淀粉纖維為主要原料，由于大量纖維的存在，保證了與 傳統(tǒng)紙張相同的紙感、印刷書(shū)寫(xiě)性。紙張使用完丟棄后可降解，不對(duì)環(huán)境造成污染。通過(guò)使 用具有熱塑加工性的植物纖維、淀粉纖維，減少了對(duì)生物聚合物的使用量，大幅降低成本。 在此基礎(chǔ)上本發(fā)明進(jìn)一步還將提供該種仿紙生物降解樹(shù)脂的具體制備方法。本發(fā)明的仿紙生物降解樹(shù)脂是以礦物纖維、植物纖維、淀粉纖維為主要成分，各成 分的重量份組成形式為礦物纖維40 70份，植物纖維10-30份，淀粉纖維5-20份，生物聚合物 5-15份，改性劑3-5份，增容劑3-5份，加工助劑3-8份，其中所說(shuō)的礦物纖維粉體粒徑為2-10 μ m，長(zhǎng)度為10_50 μ m，選用儲(chǔ)存量豐富的 碳酸鈣纖維、海泡石纖維、硅灰石纖維、石膏纖維、水鎂石纖維、白云母纖維中的至少一種。所說(shuō)的植物纖維粒徑為5-20 μ m,長(zhǎng)度為10_50 μ m,選用天然植物纖維材料如木 屑、竹屑、稻殼、麥殼、花生殼、大豆殼、甘蔗渣、水稻秸稈、麥草、高粱桿、棉桿、麻稈等中的一 種，也可選擇經(jīng)過(guò)改性的硝酸酯纖維素、醋酸酯纖維素、黃原酸酯纖維素、羥丙基甲基纖維 素、羥乙基纖維中的一種。所說(shuō)的淀粉纖維為丙烯酸酯接枝淀粉纖維、甲基丙烯酸酯接枝淀粉纖維、丙烯晴 接枝淀粉纖維、凝膠化淀粉纖維中的至少一種。所說(shuō)的生物聚合物為分子量低于十萬(wàn)，在自然環(huán)境中極易被微生物吞噬分解的 聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚3-羥基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯(PBS)、聚己內(nèi)酯 (PCL)、聚碳酸亞丙酯樹(shù)脂(PPC)中的至少一種。所說(shuō)的改性劑為氯化芐、順丁烯二酸酐、異氰酸鹽、醋酸酐、乙烯基甲氧基硅烷、乙 烯基縮水甘油酯、油酸、苯乙烯、油酸酰胺、α -甲基丙烯酸中的一種。由于植物纖維分子間 有強(qiáng)氫鍵作用，使得其取向度和結(jié)晶度都高，而且不溶于一般溶劑，結(jié)晶度高達(dá)60-70 %。導(dǎo) 致其在分散極差，高溫下分解而不熔融，難以熱加工。傳統(tǒng)紙漿加工時(shí)通常在水中進(jìn)行酸堿 處理以消除其團(tuán)聚，因而造成了極大地水污染。而通過(guò)改性劑與植物纖維中的羥基反應(yīng)，失 去羥基的纖維變的柔順，改性劑中非極性部分把纖維分子極性部分屏蔽起來(lái)，增大分子間
5距離，分子間的氫鍵作用被削弱破壞，分子鏈的擴(kuò)散能力提高，纖維熔融溫度降低，可進(jìn)行 熱塑性加工。所說(shuō)的增容劑為鋁酸酯、鈦酸酯、硅烷偶聯(lián)劑(如Y-氨丙基三甲氧基硅烷)、乙 烯_丙烯酸酯共聚物、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯蠟、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯蠟中的一種。所說(shuō)的加工助劑為潤(rùn)滑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、抗靜電劑、增白劑。其中潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、乙撐雙脂肪酸酰胺、石蠟、氧化聚乙烯蠟、白油中 的一種，加入量為1.5-2份。抗氧劑為2，6_ 二叔丁基對(duì)甲基苯酚、硫代二丙酸雙十二烷酯、4，4'-甲撐雙(2， 6_二叔丁基苯酚)、N，N'-雙-[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基]己二胺、1，2_雙 (3，5-二叔丁基-4-羥基-苯基丙酸)胼、雙(2，4_ 二叔丁基苯基)季戊四醇雙二亞磷酸 酯、亞磷酸三(2. 4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二(十八)酯、2，2亞甲基-雙(4-甲 基-6-叔丁基苯酚)、β (3，5-二叔丁基-4-羥基苯)丙酸十八碳醇酯、四[β _(3，5-二叔 丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一種，用量為0. 1-0. 5份。熱穩(wěn)定劑為馬來(lái)酸鋅基烯、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅中的一種，用 量為0. 2-0. 5份?？轨o電劑為羥乙基化脂肪胺、脂肪烴磺酸鹽、季銨鹽和脂肪酸多元醇酯中的一種， 用量為0. 2-0. 5份。增白劑為鈦白粉、白炭黑、白土中的一種，用量為1-4. 5份。本發(fā)明仿紙生物降解樹(shù)脂的制備方法按照如下方式進(jìn)行1'將所說(shuō)的礦物纖維加入混合設(shè)備，控制混合設(shè)備在80°C 130°C，攪拌過(guò)程中 從加料口加入增容劑，在混合設(shè)備中以500-900rpm速度強(qiáng)力分散5-lOmin備用。2'將所說(shuō)的植物纖維、淀粉纖維在混合設(shè)備中攪拌烘干至含水小于1%。在 60°C 80°C條件下加入改性劑，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪拌下混合反應(yīng)10-30min備用。3'將步驟1'步驟2'中所得的改性料加入混合設(shè)備中，在500_900rpm速度強(qiáng)力 攪拌下，控制混合設(shè)備溫度在60°C 80°C，依次加入潤(rùn)滑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、抗靜電劑、 增白劑，其間隔時(shí)間不得低于2min，在10-30min內(nèi)加完所有助劑，然后送入立軸反射型微 粉碎機(jī)分散反應(yīng)。立軸反射型微粉碎機(jī)采用刀片切割和高速氣流碰撞雙重粉碎功能，在刀 片切割粉碎過(guò)程中，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生高速氣流隨刀片切割方向旋轉(zhuǎn)，纖維在氣流中加速，并反復(fù)沖 擊完成纖維分散和反應(yīng)改性。4'將3'中得到的分散物料送入冷混機(jī)，同時(shí)加入生物聚合物攪拌，待物料溫 度降至50°C以下，送入同向嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，通過(guò)高溫熔融、強(qiáng)剪切反應(yīng)、脫揮、切粒 得到一種仿紙生物降解樹(shù)脂。擠出機(jī)為同向嚙合型雙階式雙螺桿擠出機(jī)，避免了熱敏性 植物纖維、淀粉纖維長(zhǎng)時(shí)間受熱降解。每階擠出機(jī)設(shè)有兩級(jí)真空脫揮裝置，共四級(jí)真空脫 揮，真空壓力范圍為0. 08-0. 12MPa，主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速200-400rpm，第一階溫度控制在一區(qū) 100-120°C ；二區(qū) 130-160°C ；三區(qū) 140_180°C ；四區(qū) 170_200°C ；五區(qū) 170_150°C。第二階溫 度控制在一區(qū) 140-150°C ；二區(qū) 130-140°C ；三區(qū) 120_130°C。本發(fā)明礦物纖維、植物纖維、淀粉纖維通過(guò)裝有固定側(cè)刀和雙層鏟葉式攪拌槳的 混合設(shè)備混合反應(yīng)，并通過(guò)立軸反射型微粉碎機(jī)使纖維在良好分散狀態(tài)下進(jìn)行改性，避免 了現(xiàn)有技術(shù)在纖維改性中使用引發(fā)劑引起的降解、氧化等副反應(yīng)，以及由于使用溶劑所帶
6來(lái)的環(huán)境污染。本發(fā)明在擠出反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)同向嚙合型雙階式雙螺桿擠出機(jī)，在第一階擠出中 使用帶有齒形盤(pán)的螺桿組合，使三種纖維分散交織。在第二階擠出機(jī)中物料進(jìn)行低溫弱剪 切反應(yīng)。避免了熱敏性植物纖維、淀粉纖維長(zhǎng)時(shí)間受熱引起的降解。本發(fā)明仿紙生物降解樹(shù)脂可直接在塑料吹塑、壓延或流延設(shè)備上根據(jù)需要加工 0.05mm-0.2mm不同厚度的紙張。邊角料、回收料可進(jìn)行二次重復(fù)加工。仿紙樹(shù)脂的生產(chǎn)以 及后序紙制品的生產(chǎn)均為清潔化生產(chǎn)，無(wú)廢水、廢渣、廢棄排放，實(shí)現(xiàn)了低成本無(wú)污染造紙。本發(fā)明仿紙生物降解樹(shù)脂的特點(diǎn)在于礦物纖維、植物纖維、淀粉纖維交織在一 起，具有剛性好、均一性好、多微孔性的特點(diǎn)，使仿紙材料具有同傳統(tǒng)紙張相似的輕質(zhì)性、耐 折性、良好的印刷書(shū)寫(xiě)性。仿紙生物降解樹(shù)脂所使用的原材料為可降解和可回歸自然材料， 利用該發(fā)明仿紙生物降解樹(shù)脂所制備的紙制品使用廢棄后可被微生物吞噬分解，不會(huì)對(duì)環(huán) 境造成污染。由于改性的植物纖維、淀粉纖維具有良好的熱塑加工性，保證了仿紙材料的可 熱加工性，減少對(duì)生物聚合物的使用量，極大的降低了造紙成本。以下結(jié)合實(shí)施例的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。 但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思 想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā) 明的范圍內(nèi)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 1)將40-70份的硅灰石纖維加入SJW-100型雙槳混合機(jī)，控制混合設(shè)備在 80°C 130°C，攪拌過(guò)程中從加料口加入3-5份馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯蠟，在混合設(shè)備中以 500-900rpm速度強(qiáng)力分散5min備用。2)將10-30份的玉米秸稈纖維、5-20份的甲基丙烯酸酯接枝淀粉纖維在SJW-100 混合設(shè)備中攪拌烘干至含水小于1%。在60°C 80°C條件下加入3-5份的醋酸酐，在 500-900rpm速度強(qiáng)力攪拌下混合反應(yīng)30min備用。3)將步驟1)步驟2)中所得的物料加入混合設(shè)備中，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪 拌下，控制混合設(shè)備溫度在60°C 80°C，依次加入1. 5重量份乙撐雙脂肪酸酰胺、0. 3重量 份β (3，5-二叔丁基-4-羥基苯)丙酸十八碳醇酯、0.2重量份硬脂酸鎂、0.3重量份羥乙 基化脂肪胺、3.0重量份白土，其間隔時(shí)間不得低于2min，在15min內(nèi)加完所有助劑，然后送 入立軸反射型微粉碎機(jī)分散反應(yīng)。4)將3)中得到的分散反應(yīng)物料送入冷混機(jī)，同時(shí)加入5-15份分子量為80000的 聚己內(nèi)酯攪拌，待物料溫度降至50°C以下，送入同向嚙合型雙階式雙螺桿擠出機(jī)，每階擠出 機(jī)設(shè)有兩級(jí)真空脫揮裝置，共設(shè)有四級(jí)真空脫揮，真空壓力范圍為0. 08-0. 12MPa，主機(jī)螺桿 轉(zhuǎn)速300rpm，第一階溫度控制在一區(qū)100_120°C ；二區(qū)130_160°C ；三區(qū)140_180°C ；四區(qū) 170-2000C ；五區(qū) 170-150°C。第二階溫度控制在一區(qū) 140_150°C ；二區(qū) 130_140°C ；三區(qū) 120-130°C。通過(guò)高溫熔融、強(qiáng)剪切反應(yīng)、脫揮、切粒得到仿紙生物降解樹(shù)脂。將該生物降解 樹(shù)脂通過(guò)四輥壓延機(jī)擠出壓延拉伸得到厚度0. Imm的紙張。其性能測(cè)試見(jiàn)表1。實(shí)施例2
1)將20-30份碳酸鈣纖維、20-40份海泡石纖維加入SJW-100型雙槳混合機(jī)，控制 混合設(shè)備在80°C 130°C，攪拌過(guò)程中從加料口加入3-5份乙烯-丙烯酸酯共聚物，在混合 設(shè)備中以500-900rpm速度強(qiáng)力分散IOmin備用。2)將5-15份的高粱桿纖維、5-15份的玉米秸稈纖維、5-20份的丙烯晴接枝淀粉纖 維在SJW-100混合設(shè)備中攪拌烘干至含水小于1 %。在60°C 80°C條件下加入3_5份的 α -甲基丙烯酸，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪拌下混合反應(yīng)20min備用。3)將步驟1)步驟2)中所得的物料加入混合設(shè)備中，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪 拌下，控制混合設(shè)備溫度在60°C 80°C，依次加入2. 0重量份56號(hào)石蠟、0. 2重量份硫代 二丙酸二(十八)酯、0. 2重量份馬來(lái)酸鋅基烯、0. 3重量份脂肪烴磺酸鈉、4. 5重量份白炭 黑，其間隔時(shí)間不得低于2min，在20min內(nèi)加完所有助劑，然后送入立軸反射型微粉碎機(jī)分 散反應(yīng)。4)將3)中得到的分散反應(yīng)物料送入冷混機(jī)，同時(shí)加入5-15份分子量為80000的 聚碳酸亞丙酯樹(shù)脂(河南天冠)攪拌，待物料溫度降至50°C以下，送入同向嚙合型雙階式 雙螺桿擠出機(jī)，每階擠出機(jī)設(shè)有兩級(jí)真空脫揮裝置，共設(shè)有四級(jí)真空脫揮，真空壓力范圍為 0. 08-0. 12MPa，主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速200rpm，第一階溫度控制在一區(qū)100-120°C;二區(qū)130-160°C; 三區(qū) 140-180°C ；四區(qū) 170-200°C ；五區(qū) 170_150°C。第二階溫度控制在一區(qū) 140-150°C ； 二區(qū)130-140°C ；三區(qū)120-130°C。通過(guò)高溫熔融、強(qiáng)剪切反應(yīng)、脫揮、切粒得到仿紙生物降 解樹(shù)脂。將該生物降解樹(shù)脂通過(guò)吹塑機(jī)吹脹拉伸得到厚度0.05mm的紙張。其性能測(cè)試見(jiàn) 表1。實(shí)施例31)將30-40份硅灰石纖維、10-30份石膏纖維加入SJW-100型雙槳混合機(jī)，控制混 合設(shè)備在80°C 130°C，攪拌過(guò)程中從加料口加入3-5份Y-氨丙基三甲氧基硅烷，在混合 設(shè)備中以500-900rpm速度強(qiáng)力分散Smin備用。2)將10-30重量份的羥丙基甲基纖維素、3-10量份的丙烯酸酯接枝淀粉纖維、 2-10重量份凝膠化淀粉纖維在SJW-100混合設(shè)備中攪拌烘干至含水小于1%。在60°C 80°C條件下加入3-5份的氯化芐，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪拌下混合反應(yīng)30min備用。3)將步驟1)步驟2)中所得的物料加入混合設(shè)備中，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪 拌下，控制混合設(shè)備溫度在60°C 80°C，依次加入2. 0重量份氧化聚乙烯蠟、0. 2重量份四 [β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0. 2重量份硬脂酸鈣、0. 3重量份脂 肪酸多元醇酯、3. 5重量份鈦白粉依次加入步驟2)的混合設(shè)備，其間隔時(shí)間不得低于2min， 其間隔時(shí)間不得低于2min，在30min內(nèi)加完所有助劑，然后送入立軸反射型微粉碎機(jī)分散 反應(yīng)。4)將3)中得到的分散反應(yīng)物料送入冷混機(jī)，同時(shí)加入5-15份分子量為90000的聚 丁二酸_ 丁二醇酯攪拌，待物料溫度降至50°C以下，送入同向嚙合型雙階式雙螺桿擠出機(jī)，每 階擠出機(jī)設(shè)有兩級(jí)真空脫揮裝置，共設(shè)有四級(jí)真空脫揮，真空壓力范圍為0. 08-0. 12MPa，主機(jī) 螺桿轉(zhuǎn)速400rpm，第一階溫度控制在一區(qū)100-120°C ；二區(qū)130_160°C ；三區(qū)140_180°C ；四 區(qū) 170-200°C ；五區(qū) 170-150°C。第一階溫度控制在一區(qū) 140_150°C ；二區(qū) 130_140°C ；三區(qū) 120-130°C。通過(guò)高溫熔融、強(qiáng)剪切反應(yīng)、脫揮、切粒得到仿紙生物降解樹(shù)脂。將該生物降解樹(shù) 脂通過(guò)三輥壓延拉伸得到厚度0. 08mm的紙張。其性能測(cè)試見(jiàn)表1。
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實(shí)施例41)將30-45份石膏、10_25份水鎂石纖維加入SJW-100型雙槳混合機(jī)，控制混合設(shè) 備在80°C 130°C，攪拌過(guò)程中從加料口加入3-5份鈦酸酯，在混合設(shè)備中以500-900rpm 速度強(qiáng)力分散IOmin備用。2)將10-30份的木屑(木質(zhì)纖維)、5_20份的甲基丙烯酸酯接枝淀粉纖維在 SJff-IOO混合設(shè)備中攪拌烘干至含水小于1%。在60°C 80°C條件下加入3-5份的異氰酸 鈉，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪拌下混合反應(yīng)15min備用。3)將步驟1)步驟2)中所得的物料加入混合設(shè)備中，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪拌 下，控制混合設(shè)備溫度在60°C 80°C，依次加入2. 0重量份硬脂酸、0. 5重量份4，4'-甲 撐雙(2，6- 二叔丁基苯酚)、0. 3重量份硬脂酸鎂、0. 2重量份山梨醇脂肪酸酯、3. 0重量份 鈦白粉依次加入步驟2)的混合設(shè)備，其間隔時(shí)間不得低于2min，在30min內(nèi)加完所有助劑， 然后送入立軸反射型微粉碎機(jī)分散反應(yīng)。4)將3)中得到的分散反應(yīng)物料送入冷混機(jī)，同時(shí)加入5-15份分子量為80000的 聚3-羥基戊酸酯攪拌，待物料溫度降至50°C以下，送入同向嚙合型雙階式雙螺桿擠出機(jī)， 每階擠出機(jī)設(shè)有兩級(jí)真空脫揮裝置，共設(shè)有四級(jí)真空脫揮，真空壓力范圍為0. 08-0. 12MPa, 主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速350rpm，第一階溫度控制在一區(qū)100-120 °C ； 二區(qū)130-160 °C ；三區(qū) 140-1800C ；四區(qū) 170-200°C ；五區(qū) 170-150°C。第一階溫度控制在一區(qū) 140-150°C ；二區(qū) 130-1400C ；三區(qū)120-130°C。通過(guò)高溫熔融、強(qiáng)剪切反應(yīng)、脫揮、切粒得到仿紙生物降解樹(shù) 脂。將該生物降解樹(shù)脂通過(guò)三輥壓延拉伸得到厚度0. 2mm的紙張，可用于制作各種包裝紙 盒。其性能測(cè)試見(jiàn)表1。表1實(shí)施例1-4仿紙生物降解樹(shù)脂制備不同紙張產(chǎn)品的物理性能測(cè)試
測(cè)試項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4紙張厚度(mm)0. 10. 050. 080. 2定量(g/m2)1106075195比重(g/cm3)0. 60. 650. 620. 6油墨吸收性％25232628印刷表面強(qiáng)度m/s1. 41. 31. 41. 3白度(％ )82888379不透明度(％ )92868693耐折度(次)彡300彡300彡300彡300
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權(quán)利要求
仿紙生物降解樹(shù)脂，其特征是各組分按重量份計(jì)為礦物纖維40 70份，植物纖維10 30份，淀粉纖維5 20份，生物聚合物 5 15份，改性劑 3 5份，增容劑 3 5份，加工助劑3 8份，其中所說(shuō)的礦物纖維是平均粒徑為2 10μm，長(zhǎng)度為10 50μm的粉體材料；植物纖維是平均粒徑為5 20μm，長(zhǎng)度為10 50μm的天然纖維材料；淀粉纖維是丙烯酸酯接枝淀粉纖維、甲基丙烯酸酯接枝淀粉纖維、丙烯晴接枝淀粉纖維、凝膠化淀粉纖維中的至少一種；生物聚合物是分子量低于十萬(wàn)的可生物降解高分子材料；改性劑為氯化芐、順丁烯二酸酐、異氰酸鹽、醋酸酐、乙烯基甲氧基硅烷、乙烯基縮水甘油酯、油酸、苯乙烯、油酸酰胺、α 甲基丙烯酸中的一種；增容劑為鋁酸酯、鈦酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、乙烯 丙烯酸酯共聚物、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯蠟、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯蠟中的一種；加工助劑為潤(rùn)滑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、抗靜電劑、增白劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的仿紙生物降解樹(shù)脂，其特征是所說(shuō)的礦物纖維為儲(chǔ)量豐富的 碳酸鈣纖維、海泡石纖維、硅灰石纖維、石膏纖維、水鎂石纖維、白云母纖維、中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的仿紙生物降解樹(shù)脂，其特征是所說(shuō)的植物纖維選用天然植物 纖維材料如木屑、竹屑、秸稈、麻桿或者經(jīng)過(guò)改性的硝酸酯纖維素、醋酸酯纖維素、黃原酸酯 纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的仿紙生物降解樹(shù)脂，其特征是所說(shuō)的生物聚合物為分子量低 于十萬(wàn)，在自然環(huán)境中極易被微生物吞噬分解的聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚3-羥基戊酸酯 (PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯(PBS)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸亞丙酯(PPC)中 的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的仿紙生物降解樹(shù)脂，其特征是所說(shuō)的仿紙生物降解樹(shù)脂是通 過(guò)熱塑化加工將礦物纖維、植物纖維、淀粉纖維交織形成仿紙樹(shù)脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)說(shuō)的仿紙生物降解樹(shù)脂，其特征是所說(shuō)的仿紙生物降 解樹(shù)脂的制備方法按照如下方式進(jìn)行1)將所說(shuō)的礦物纖維加入混合設(shè)備，控制混合設(shè)備在80°C 130°C，攪拌過(guò)程中從加 料口加入增容劑，在混合設(shè)備中以500-900rpm速度強(qiáng)力分散5-lOmin備用。2)將所說(shuō)的植物纖維、淀粉纖維在混合設(shè)備中攪拌烘干至含水小于1%。在60°C 80°C條件下加入改性劑，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪拌下混合反應(yīng)10-30min備用。3)將步驟1)步驟2)中所得的改性料加入混合設(shè)備中，在500-900rpm速度強(qiáng)力攪拌 下，控制混合設(shè)備溫度在60°C 80°C，依次加入潤(rùn)滑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、抗靜電劑、增白 劑，其間隔時(shí)間不得低于2min，在10-30min內(nèi)加完所有助劑，然后送入立軸反射型微粉碎 機(jī)分散反應(yīng)。4)將步驟3)中得到的分散物料送入冷混機(jī)，同時(shí)加入生物聚合物攪拌，待物料溫度降 至50°C以下，送入同向嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，通過(guò)高溫熔融、強(qiáng)剪切反應(yīng)、脫揮、切粒得到一種仿紙生物降解樹(shù)脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所說(shuō)的仿紙生物降解樹(shù)脂的制備方法，其特征是礦物纖維、植物纖 維、淀粉纖維通過(guò)裝有固定側(cè)刀和雙層鏟葉式攪拌槳的混合設(shè)備混合反應(yīng)，并通過(guò)立軸反 射型微粉碎機(jī)分散反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所說(shuō)的仿紙生物降解樹(shù)脂的制備方法，其特征是所說(shuō)擠出機(jī)為同向 嚙合型雙階式雙螺桿擠出機(jī)，每階擠出機(jī)設(shè)有兩級(jí)真空脫揮裝置，共四級(jí)真空脫揮，真空壓 力范圍為0. 08-0. 12MPa，主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速200_400rpm，第一階溫度控制在一區(qū)100-120°C ； 二區(qū) 130-160°C ；三區(qū) 140-180°C ；四區(qū) 170-200°C ；五區(qū) 170-150°C。第二階溫度控制在 一區(qū) 140-150°C ；二區(qū) 130-140°C ；三區(qū) 120_130°C。
全文摘要
一種仿紙生物降解樹(shù)脂及其制備方法。為了提高仿紙材料的可降解性和可自然回歸性，以及使仿紙材料具有同傳統(tǒng)紙張相似的輕質(zhì)性、耐折性、良好印刷書(shū)寫(xiě)性，本發(fā)明的仿紙生物降解樹(shù)脂以礦物纖維、植物纖維、淀粉纖維為主要成分，其重量份組成為礦物纖維40-70份、植物纖維10-30份、淀粉纖維5-20份、生物聚合物5～15份、改性劑3-5份、增容劑3-5份、加工助劑3-8份。通過(guò)熱塑化處理將礦物纖維、植物纖維、淀粉纖維交織形成仿紙樹(shù)脂，制備過(guò)程清潔環(huán)保。該仿紙生物降解樹(shù)脂可以直接通過(guò)熱塑化設(shè)備加工各種仿紙制品，使用廢棄后可被微生物吞噬分解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
文檔編號(hào)C08L1/22GK101914294SQ20101026337
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者劉宏, 曾軍堂, 陳慶 申請(qǐng)人:成都新柯力化工科技有限公司