專利名稱：一種甘蔗渣聚丙烯生物基塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物基塑料領(lǐng)域，具體是一種以甘蔗渣為主要原料制備生物基塑料的配方及方法。
背景技術(shù)：
目前，中國(guó)一次性日用塑料制品垃圾每年高達(dá)100萬(wàn)噸，其中主要是一次性餐具、 食品包裝袋等，日益增多的塑料制品給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的影響，為解決這一問(wèn)題，生物基塑料制品被開發(fā)出來(lái)并不同程度地投放市場(chǎng)。因?yàn)橐淮涡匀沼盟芰现破诽貏e是餐具和食品包裝袋，主要是用于包裝食物的，必須對(duì)人體無(wú)害，因此，這類產(chǎn)品一般采用聚乳酸生物基塑料或者淀粉基生物基塑料來(lái)生產(chǎn)，安全無(wú)毒，但是還存在一定的缺點(diǎn)，聚乳酸生物基塑料制品的缺點(diǎn)是1、耐熱性差，很容易發(fā)生變形或者粘接；2、易斷裂。淀粉基生物基塑料制品的缺點(diǎn)是1、防水、防油性能較差；2、易被微生物侵蝕，儲(chǔ)存較困難。這些缺陷嚴(yán)重阻礙了他們?cè)谝淮涡匀沼盟芰现破返膽?yīng)用。還有一種常見的生物基塑料，它是以木質(zhì)纖維為主要原料的塑料材料，木質(zhì)纖維主要來(lái)源于木材、果殼、農(nóng)作物秸稈或農(nóng)作物加工副產(chǎn)品等，這種材料具有良好的強(qiáng)度，不易脆斷，防水和防油性能優(yōu)越，耐熱等優(yōu)點(diǎn)。目前，這類生物基塑料主要應(yīng)用于建筑行業(yè)，制造異型板材、裝飾板材或者家具板材，如專利“一種聚丙烯基木塑復(fù)合材料的制造配方”(申請(qǐng)?zhí)?00610035580)、專利“利用農(nóng)業(yè)秸稈制備木塑復(fù)合材料專用活性塑化顆粒料的工藝方法”(申請(qǐng)?zhí)?00610040465)和專利“一種甘蔗渣聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?01010523433)，所提出的生物基塑料都是用于生產(chǎn)復(fù)合板材，以替代塑料板材或者木質(zhì)板材的，這類生物基塑料的機(jī)械強(qiáng)度高，耐水耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，但是無(wú)法滿足日用包裝塑料的無(wú)毒性要求，無(wú)法作為日用塑料制品的原料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種甘蔗渣聚丙烯生物基塑料及其制備方法，用這種生物基塑料制造的可降解日用塑料制品具有表面光滑、力學(xué)性能優(yōu)良、制造成本低、安全無(wú)毒的特
點(diǎn)ο本發(fā)明的目的可通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種甘蔗渣聚丙烯生物基塑料，其特征在于包括如下述重量比例的材料，
甘蔗渣20 40%，
聚丙烯20 40%，
無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑 10 30%，
鋁酸酯偶聯(lián)劑 0. 5 5%，
硬脂酸鈣1 20%，
單甘脂0. 5 5%，
其中，所述無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑是納米級(jí)碳酸鈣或納米級(jí)高嶺土的其中之一或兩者混合。
一種甘蔗渣聚 丙烯生物基塑料的制備方法，按上述的原料比例，包括以下步驟 步驟1、甘蔗渣的預(yù)處理
將甘蔗渣投入除髓機(jī)除髓，除髓機(jī)篩孔在4 12mm，出料后得到含髓量為3 8%的甘蔗渣；將除髓后的甘蔗渣經(jīng)除糖、除菌、干燥后進(jìn)行粉碎，出料后得到80 200目的蔗渣粉；
步驟2、材料的分步混煉復(fù)合
向密煉機(jī)內(nèi)投入蔗渣粉和無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑，密煉機(jī)升溫至80 110°C后將物料攪拌均勻并烘干，使物料的含水量低于0. 3% ；
繼續(xù)向密煉機(jī)內(nèi)投入小塊狀的鋁酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行攪拌，鋁酸酯偶聯(lián)劑分2 5次投放， 每次投料時(shí)間間隔是2 3分鐘；最后1次投入鋁酸酯偶聯(lián)劑4 5分鐘后，再向密煉機(jī)內(nèi)投入硬脂酸鈣和增塑劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?br> 最后向密煉機(jī)內(nèi)投入聚丙烯，在80 140°C下將密煉機(jī)內(nèi)的投料充分捏合、混煉，出料后得到生物基塑料基料； 步驟3、塑性顆粒的制備
將步驟2得到生物基塑料基料，投入雙螺桿造粒機(jī)，雙螺桿造粒機(jī)的溫度控制在165 190°C，得到顆粒狀生物基塑料。本發(fā)明的顆粒狀的生物基塑料適合于經(jīng)過(guò)注射成型后制造各種形狀的餐具制品， 該制品強(qiáng)度高、降解速度快、對(duì)環(huán)境污染小，同時(shí)，本發(fā)明還可用于生產(chǎn)其他日用品或者工業(yè)用品，如衣架、隔熱墊、電器機(jī)殼和汽車面板等。本發(fā)明具有以下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步
1、本發(fā)明的生物基塑料安全無(wú)毒，適用于生產(chǎn)日用塑料制品；
2、采用密煉機(jī)分步混合原料，強(qiáng)化各原料的分散均勻性和均相逐級(jí)復(fù)合反應(yīng)，有效提高了甘蔗渣的填充量和分散性；
3、本發(fā)明的生物基塑料熱流動(dòng)性好、可塑性高、二次加工性強(qiáng)，適合于注射成型加工成各種形狀的制品；
4、用本發(fā)明的生物基塑料制造的制品，表面光滑美觀，強(qiáng)度高、防水耐熱，便于存放和使用。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明 實(shí)施例1 5，
一種甘蔗渣聚丙烯生物基塑料的制備方法，其原材料配比如表一所列，包括以下步
驟
步驟1、甘蔗渣的預(yù)處理
將甘蔗渣投入除髓機(jī)除髓，除髓機(jī)篩孔在4 12mm，出料后得到含髓量為3 8%的甘蔗渣；將除髓后的甘蔗渣經(jīng)除糖、除菌、干燥后進(jìn)行粉碎，出料后得到80 200目的蔗渣粉；
步驟2、材料的分步混煉復(fù)合
向密煉機(jī)內(nèi)投入蔗渣粉和無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑，密煉機(jī)升溫至80 110°C后將物料攪拌均勻并烘干，使物料的含水量低于0. 3% ；
繼續(xù)向密煉機(jī)內(nèi)投入小塊狀的鋁酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行攪拌，鋁酸酯偶聯(lián)劑分3次投放，每次投料時(shí)間間隔是2 3分鐘；第3次投入鋁酸酯偶聯(lián)劑4 5分鐘后，再向密煉機(jī)內(nèi)投入硬脂酸鈣和增塑劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?br> 最后向密煉機(jī)內(nèi)投入聚丙烯，在80 140°C下將密煉機(jī)內(nèi)的投料充分捏合、混煉，出料后得到生物基塑料基料； 步驟3、塑性顆粒的制備
將步驟2得到生物基塑料基料，投入雙螺桿造粒機(jī)，雙螺桿造粒機(jī)的溫度控制在165 190°C，得到顆粒狀生物基塑料。生產(chǎn)制品時(shí)，將生物基塑料投入雙螺桿擠塑機(jī)進(jìn)行擠塑，控制雙螺桿擠塑機(jī)的溫度在165 190°C、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)在150 200轉(zhuǎn)，注射壓力在100 150MPa，并注入一腔多模模具成型，得到不同形狀的刀叉勺餐具等制品，這些制品具有良好的強(qiáng)度、耐水性，其生物基含量在49%以上，滿足美國(guó)農(nóng)業(yè)部生物基優(yōu)先標(biāo)簽(The USDA BioPreferred Label)中同類產(chǎn)品要求，降解速度快，且衛(wèi)生無(wú)毒，易存放，制造成本低，是理想的一次性餐具制品。表1各實(shí)施例的原材料配方(重量％)及其制得的生物基塑料的物理性能
權(quán)利要求
1.一種甘蔗渣聚丙烯生物基塑料，其特征在于包括如下重量比例的材料 甘蔗渣20 40%，聚丙烯20 40%，無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑 10 30%， 鋁酸酯偶聯(lián)劑 0. 5 5%， 硬脂酸鈣1 20%，單甘脂0. 5 5%，其中，所述無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑是納米級(jí)碳酸鈣或納米級(jí)高嶺土的其中之一或兩者混合。
2.一種甘蔗渣聚丙烯生物基塑料的制備方法，按權(quán)利要求1所述的材料比例，其特征在于包括以下步驟步驟1、甘蔗渣的預(yù)處理將甘蔗渣投入除髓機(jī)除髓，除髓機(jī)篩孔在4 12mm，出料后得到含髓量為3 8%的甘蔗渣；將除髓后的甘蔗渣經(jīng)除糖、除菌、干燥后進(jìn)行粉碎，得到80 200目的蔗渣粉； 步驟2、材料的分步混煉復(fù)合向密煉機(jī)內(nèi)投入蔗渣粉和無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑，密煉機(jī)升溫至80 110°C后將物料攪拌均勻并烘干，使物料的含水量低于0. 3% ；繼續(xù)向密煉機(jī)內(nèi)投入小塊狀的鋁酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行攪拌，鋁酸酯偶聯(lián)劑分2 5次投放， 每次投料時(shí)間間隔是2 3分鐘；最后1次投入鋁酸酯偶聯(lián)劑4 5分鐘后，再向密煉機(jī)內(nèi)投入硬脂酸鈣和增塑劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢?；最后向密煉機(jī)內(nèi)投入聚丙烯，在80 140°C下將密煉機(jī)內(nèi)的物料充分捏合、混煉，出料后得到生物基塑料基料； 步驟3、塑性顆粒的制備將步驟2得到生物基塑料基料，投入雙螺桿造粒機(jī)，雙螺桿造粒機(jī)的溫度控制在165 190°C，得到顆粒狀生物基塑料。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物基塑料領(lǐng)域，提出一種甘蔗渣聚丙烯生物基塑料及其制備方法。該生物基塑料是由甘蔗渣、聚丙烯及無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑、偶聯(lián)劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、分散劑等混合加工如成，該生物基塑料中含有甘蔗渣20～40%，聚丙烯20～40%，無(wú)機(jī)納米增強(qiáng)劑10～30%；該生物基塑料的制備包括甘蔗渣的預(yù)處理、材料的分步混煉復(fù)合和塑性顆粒的制備等步驟，本發(fā)明的生物基塑料具有制造成本低，物理機(jī)械強(qiáng)度高，表面光潔度好，耐水耐化學(xué)腐蝕，是一種綠色環(huán)保新產(chǎn)品，適用于注射成型制備高性能日用制品。
文檔編號(hào)C08K13/02GK102321375SQ20111022263
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者孫瀟, 曾建, 楊雕, 梁磊, 王熊, 蘇江濱, 許廣球, 謝晉謀, 陳秀萍, 高俊永, 黃向陽(yáng) 申請(qǐng)人:寧波家聯(lián)塑料科技有限公司, 廣州甘蔗糖業(yè)研究所