專利名稱：一種可生物降解醋酸纖維素塑料及其制備方法
一種可生物降解醋酸纖維素塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醋酸纖維素塑料領(lǐng)域，尤其涉及一種可生物降解醋酸纖維素塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
醋酸纖維素(Cellulose Acetate,CA)是纖維素衍生物中最早進(jìn)行商品化生產(chǎn)，并且不斷發(fā)展的纖維素有機(jī)酸酯，醋酸纖維可以用于制造紡織品、煙用濾嘴、塑料制品、膠卷、 液晶材料等。纖維素是綠色植物體的主要組成部分，資源豐富，來源廣泛，可通過人工培植的方法大量生產(chǎn)，其中農(nóng)作物棉花與木材是自然界中數(shù)量極大的可再生資源，國內(nèi)外有關(guān)研究單位已經(jīng)開展了醋酸纖維素的合成研究，并取得了較好的效果。如用木漿、棉漿、竹漿為反應(yīng)原料經(jīng)過蒸汽高溫、高壓處理后制備醋酸纖維素；以秸桿、木漿、棉漿、竹漿或紙漿為反應(yīng)原料進(jìn)行稀酸預(yù)處理來制備醋酸纖維素；也有以農(nóng)作物秸桿為反應(yīng)原料，采用無污染蒸汽爆破技術(shù)活化預(yù)處理，然后進(jìn)行乙?；磻?yīng)，通過溶劑萃取分離并制備出高附加值的醋酸纖維素。同樣，也有以木糠、棉花等原料制備出醋酸纖維素的。目前制備醋酸纖維素的一種主要方法是采用增塑劑來增塑醋酸纖維素，采用注塑或模壓等常規(guī)塑料加工方法進(jìn)行加工，這種方法是增塑劑與醋酸纖維素混合后，增塑劑浸入醋酸纖維素分子間，破壞了醋酸纖維素分子的分子內(nèi)及分子間的作用力，提高了醋酸纖維素分子鏈段的活動性，使醋酸纖維素的熔融溫度降低，從而降低加工溫度，改善加工性。 常見的增塑劑為鄰苯二甲酸酯類，如鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)，同時，鄰苯二甲酸酯類也是一種嚴(yán)重的污染物，已被證實(shí)是環(huán)境荷爾蒙，尤其對男性危害甚廣，一些國家及組織對塑料中作為增塑劑使用的鄰苯二甲酸酯類的用量進(jìn)行了嚴(yán)格的限定。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)目的在于克服傳統(tǒng)的醋酸纖維素塑料的上述缺陷，提供一種可生物降解醋酸纖維素塑料，不含傳統(tǒng)的鄰苯二甲酸酯類增塑劑，生物降解性能佳，對環(huán)境友好；另外還提供該可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法。為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種可生物降解醋酸纖維素塑料，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素55% 85%甘油酯類增塑劑15% 45%;所述甘油酯類增塑劑是選自一醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三酸酸甘油酯、磷酸甘油酯、苯甲酸醋酸甘油酯、偏苯三酸三甘油酯或氫化松香甘油酯中的一種或兩種以上。上述可生物降解醋酸纖維素塑料中，所述的醋酸纖維素是取代度在I. 8 2. 6之間的醋酸纖維素。上述可生物降解醋酸纖維素塑料中，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素65% 80%
二醋酸甘油酯20% 35%。上述可生物降解醋酸纖維素塑料中，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素65% 80%二醋酸甘油酯5% 20%三醋酸甘油酯5% 15%。一種上述的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法，包括如下步驟按既定用量稱取各原料，即55 85質(zhì)量份數(shù)的醋酸纖維素、15 45質(zhì)量份數(shù)的甘油酯類增塑劑；將稱取的醋酸纖維素從主加料口中加入到螺桿擠出機(jī)中，開啟擠出機(jī)，然后從設(shè)置在主加料口之后的液體加注口將甘油酯類增塑劑加入擠出機(jī)中，擠出造粒，即得。前述可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法中，所述螺桿擠出機(jī)是雙螺桿或單螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)各段溫度自主加料口開始，依次為150-160°C、160-180°C、165-185°C、 165-190°C、165-190°C、170-200°C，機(jī)頭部分溫度為 170_200°C。前述可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法中，所述液體加注口設(shè)置在螺桿擠出機(jī)的主加料口之后的第二段螺桿處。前述可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法中，所述在螺桿擠出機(jī)上設(shè)置液體加注口的螺桿段是大行程螺紋塊。本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明醋酸纖維素塑料所用的醋酸纖維素是秸桿、木糠或棉花醋酸纖維素，資源豐富、來源廣泛，可避免石化原料所帶來的不良效果，同時本發(fā)明使用的增塑劑為無毒、無刺激的液體增塑劑，避免常用的鄰苯二甲酸酯類增塑劑，是一種易生物降解、安全環(huán)保的新型材料。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的可生物降解醋酸纖維素塑料，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素55% 85%甘油酯類增塑劑15% 45%;所述甘油酯類增塑劑通常是液體型增塑劑，是選自一醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、 三酸酸甘油酯、磷酸甘油酯、苯甲酸醋酸甘油酯、偏苯三酸三甘油酯或氫化松香甘油酯中的一種或兩種以上。本發(fā)明提供的可生物降解醋酸纖維素塑料中，所述的醋酸纖維素是取代度在 I. 8 2. 6之間的醋酸纖維素。本發(fā)明提供的可生物降解醋酸纖維素塑料中，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素65% 80%二醋酸甘油酯20% 35%。本發(fā)明提供的可生物降解醋酸纖維素塑料中，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素65% 80%二醋酸甘油酯5% 20%三醋酸甘油酯5% 15%。本發(fā)明提供的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法，包括如下步驟
4
按既定用量稱取各原料，即55 85質(zhì)量份數(shù)的醋酸纖維素、15 45質(zhì)量份數(shù)的甘油酯類增塑劑；將稱取的醋酸纖維素從主加料口中加入到螺桿擠出機(jī)中，開啟擠出機(jī)，然后從設(shè)置在主加料口之后的液體加注口將甘油酯類增塑劑加入擠出機(jī)中，擠出造粒，即得。本發(fā)明提供的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法中，所述螺桿擠出機(jī)是雙螺桿或單螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)各段溫度自主加料口開始，依次為150-160°C、160-180°C、 165-185°C、165-190°C、165_190°C、170-200°C，機(jī)頭部分溫度為 170-200°C。本發(fā)明提供的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法中，所述液體加注口設(shè)置在螺桿擠出機(jī)的主加料口之后的第二段螺桿處。本發(fā)明提供的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法中，所述在螺桿擠出機(jī)上設(shè)置液體加注口的螺桿段是大行程螺紋塊。下面以具體的實(shí)施例來詳細(xì)闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例I稱取取代度為2. 6的秸桿醋酸纖維素85Kg并粉碎待用，同時稱取三醋酸甘油酯 15Kg ；在螺桿擠出機(jī)(單/雙螺桿)的主加料口外附加設(shè)置一個液體加料口，這個液體加料口設(shè)置在主加料口之后，最好是設(shè)置在螺桿機(jī)的第二段，為保證擠出效果，特別將螺桿機(jī)的第二段改為大行程螺紋塊，如112/112SK大行程螺紋塊；將醋酸纖維素粉末從雙螺桿擠出機(jī)的主加料口加入，開啟擠出機(jī)，然后從液體加料口中加入三醋酸甘油酯進(jìn)行擠出造粒，雙螺桿出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為 1600C > 1800C > 1850C > 1900C > 1950C >200 V，機(jī)頭部分溫度為200°C ;最后，將粒料烘干和包裝，即得。實(shí)施例2稱取取代度為2. 4的秸桿醋酸纖維素SOKg并粉碎待用，同時稱取二醋酸甘油酯 20Kg ；在螺桿擠出機(jī)(單/雙螺桿)的主加料口外附加設(shè)置一個液體加料口，這個液體加料口設(shè)置在主加料口之后，最好是設(shè)置在螺桿機(jī)的第二段，為保證擠出效果，特別將螺桿機(jī)的第二段改為大行程螺紋塊，如112/112SK大行程螺紋塊；將醋酸纖維素粉末從雙螺桿擠出機(jī)的主加料口加入，開啟擠出機(jī)，然后從液體加料口中加入三醋酸甘油酯進(jìn)行擠出造粒，雙螺桿出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為160°C、180°C、185°C、190°C、195°C、20(rC，機(jī)頭部分溫度為 200°C ；最后，將粒料烘干和包裝，即得。實(shí)施例3稱取取代度為2. 2的木糠醋酸纖維素75Kg并粉碎待用，同時稱取二醋酸甘油酯 15Kg、三醋酸甘油酯IOKg ；在螺桿擠出機(jī)(單/雙螺桿)的主加料口外附加設(shè)置一個液體加料口，這個液體加料口設(shè)置在主加料口之后，最好是設(shè)置在螺桿機(jī)的第二段，為保證擠出效果，特別將螺桿機(jī)的第二段改為大行程螺紋塊，如112/112SK大行程螺紋塊；將醋酸纖維素粉末從雙螺桿擠出機(jī)的主加料口加入，開啟擠出機(jī)，然后從液體加料口中加入三醋酸甘油酯進(jìn)行擠出造粒，雙螺桿出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為依次為160°C、180°C、185°C、185°C、185°C、190°C，機(jī)頭部分溫度為 195°C ；最后，將粒料烘干和包裝，即得。實(shí)施例4稱取取代度為2. 0的棉花醋酸纖維素70Kg并粉碎待用，同時稱取二醋酸甘油酯 15Kg、三醋酸甘油酯15Kg ；在螺桿擠出機(jī)(單/雙螺桿)的主加料口外附加設(shè)置一個液體加料口，這個液體加料口設(shè)置在主加料口之后，最好是設(shè)置在螺桿機(jī)的第二段，為保證擠出效果，特別將螺桿機(jī)的第二段改為大行程螺紋塊，如112/112SK大行程螺紋塊；將醋酸纖維素粉末從雙螺桿擠出機(jī)的主加料口加入，開啟擠出機(jī)，然后從液體加料口中加入三醋酸甘油酯進(jìn)行擠出造粒，雙螺桿出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為依次為160°C、180°C、185°C、185°C、185°C、190°C，機(jī)頭部分溫度為 190°C ；最后，將粒料烘干和包裝，即得。實(shí)施例5稱取取代度為I. 8的秸桿醋酸纖維素65Kg并粉碎待用，同時稱取二醋酸甘油酯 15Kg、三醋酸甘油酯20Kg ；在螺桿擠出機(jī)(單/雙螺桿)的主加料口外附加設(shè)置一個液體加料口，這個液體加料口設(shè)置在主加料口之后，最好是設(shè)置在螺桿機(jī)的第二段，為保證擠出效果，特別將螺桿機(jī)的第二段改為大行程螺紋塊，如112/112SK大行程螺紋塊；將秸桿醋酸纖維素粉末從雙螺桿擠出機(jī)的主加料口加入，開啟擠出機(jī)，然后從液體加料口中加入三醋酸甘油酯進(jìn)行擠出造粒，雙螺桿出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為160°C、170°C、175°C、180°C、18(rC、18(rC，機(jī)頭部分溫度為 185°C ；最后，將粒料烘干和包裝，即得。實(shí)施例6稱取取代度為2. 0的秸桿醋酸纖維素60Kg并粉碎待用，同時稱取二醋酸甘油酯 20Kg、三醋酸甘油酯20Kg ；在螺桿擠出機(jī)(單/雙螺桿)的主加料口外附加設(shè)置一個液體加料口，這個液體加料口設(shè)置在主加料口之后，最好是設(shè)置在螺桿機(jī)的第二段，為保證擠出效果，特別將螺桿機(jī)的第二段改為大行程螺紋塊，如112/112SK大行程螺紋塊；將醋酸纖維素粉末從雙螺桿擠出機(jī)的主加料口加入，開啟擠出機(jī)，然后從液體加料口中加入三醋酸甘油酯進(jìn)行擠出造粒，雙螺桿出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為依次為160°C、170°C、170°C、175°C、175°C、175°C，機(jī)頭部分溫度為 180°C ；最后，將粒料烘干和包裝，即得。實(shí)施例7稱取取代度為2. 5的秸桿醋酸纖維素55Kg并粉碎待用，同時稱取二醋酸甘油酯 25Kg、三醋酸甘油酯20Kg ；在螺桿擠出機(jī)(單/雙螺桿)的主加料口外附加設(shè)置一個液體加料口，這個液體加料口設(shè)置在主加料口之后，最好是設(shè)置在螺桿機(jī)的第二段，為保證擠出效果，特別將螺桿機(jī)的第二段改為大行程螺紋塊，如112/112SK大行程螺紋塊；
將醋酸纖維素粉末從雙螺桿擠出機(jī)的主加料口加入，開啟擠出機(jī)，然后從液體加料口中加入三醋酸甘油酯進(jìn)行擠出造粒，雙螺桿出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為150°C、160°C、165°C、165°C、165°C、170°C，機(jī)頭部分溫度為 170°C ；最后，將粒料烘干和包裝，即得。在其它實(shí)施例中，分別可以用一醋酸甘油酯、磷酸甘油酯、苯甲酸醋酸甘油酯、偏苯三酸三甘油酯或氫化松香甘油酯替換上述二醋酸甘油酯或三酸酸甘油酯。取上述實(shí)施例中所制得的醋酸纖維素塑料與采用DEP塑化劑制備的醋酸纖維素塑料進(jìn)行生物降解實(shí)驗(yàn)比較，結(jié)果是經(jīng)過40 45天，采用DEP塑化劑的制備的醋酸纖維素塑料的降解率只達(dá)到30%，而本發(fā)明提供的醋酸纖維素塑料的降解率則接近100%，說明其具有非常好的生物降解性，對環(huán)境友好。上述實(shí)施例中，醋酸纖維素與液體增塑劑分別加入螺桿擠出機(jī)的原因在于由于液體增塑劑本身也是一種有機(jī)溶劑，如果以傳統(tǒng)的方式將其與醋酸纖維素事先通過高混機(jī)高速混和的話，在混合過程中容易造成醋酸纖維素被增塑劑溶化而黏合成為無法進(jìn)料的堅(jiān)硬結(jié)塊，而難以從加料口下料；即使是事先不將液體增塑劑與醋酸纖維素進(jìn)行高混，而直接同時從加料口加料的話，在加料的初期(約5-10分鐘內(nèi))，二者還可以被螺桿正常輸送，但是連續(xù)一段時間之后醋酸纖維素就會與液體增塑劑在加料口壁上結(jié)塊，最終導(dǎo)致堵塞整個加料口而出現(xiàn)原料的溢出，從而無法連續(xù)生產(chǎn)。同時，將液體加料口優(yōu)選設(shè)置在螺桿擠出機(jī)的第二段的原因在于，如果液體加料口與主加料口間隔太遠(yuǎn)的話，醋酸纖維素本身是植物纖維素，塑化特性非常差，在沒有塑化劑的作用下長時間單獨(dú)存在于螺桿機(jī)中，在螺桿的剪切作用下會迅速發(fā)黃發(fā)黑(碳化分解)，所以為了達(dá)到最好的擠出效果，需要在離主加料口最近的位置加入液體增塑劑，當(dāng)然也可以將擠出機(jī)的第二段設(shè)置得很短，然后將液體加料口設(shè)置在第三段或其之后也是可以達(dá)到效果，只是效果不如設(shè)置在第二段理想。以上結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的進(jìn)行了描述，但是并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，語境詞的語境參數(shù)可以是其它形式，語境詞在候選窗的外觀上可以與其它候選詞看起來相同，而實(shí)質(zhì)上不同(因?yàn)樵撜Z境詞包含了語境參數(shù))。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可生物降解醋酸纖維素塑料，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素55% 85%甘油酯類增塑劑 15% 45%;所述甘油酯類增塑劑是選自一醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三酸酸甘油酯、磷酸甘油酯、苯甲酸醋酸甘油酯、偏苯三酸三甘油酯或氫化松香甘油酯中的一種或兩種以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可生物降解醋酸纖維素塑料，其特征在于，所述的醋酸纖維素是取代度在I. 8 2. 6之間的醋酸纖維素。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的可生物降解醋酸纖維素塑料，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素65% 80%二醋酸甘油酯 20% 35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的可生物降解醋酸纖維素塑料，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的各組份醋酸纖維素65% 80%二醋酸甘油酯 5% 20%三醋酸甘油酯 5% 15%。
5.一種權(quán)利要求I所述的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟按既定用量稱取各原料，即55 85質(zhì)量份數(shù)的醋酸纖維素、15 45質(zhì)量份數(shù)的甘油酯類增塑劑；將稱取的醋酸纖維素從主加料口中加入到螺桿擠出機(jī)中，開啟擠出機(jī)，然后從設(shè)置在主加料口之后的液體加注口將甘油酯類增塑劑加入擠出機(jī)中，擠出造粒，即得。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法，其特征在于， 所述螺桿擠出機(jī)是雙螺桿或單螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)各段溫度自主加料口開始，依次為 150-160 0C、160-180 °C、165-185 °C、165-190 °C、165-190 °C、170-200 °C，機(jī)頭部分溫度為 170-200。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法，其特征在于，所述液體加注口設(shè)置在螺桿擠出機(jī)的主加料口之后的第二段螺桿處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法，其特征在于，所述在螺桿擠出機(jī)上設(shè)置液體加注口的螺桿段是大行程螺紋塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可生物降解醋酸纖維素塑料，包括按質(zhì)量百分比55％～85％的醋酸纖維素和15％～45％的甘油酯類增塑劑；所述甘油酯類增塑劑是選自一醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三酸酸甘油酯、磷酸甘油酯、苯甲酸醋酸甘油酯、偏苯三酸三甘油酯或氫化松香甘油酯中的一種或兩種以上。本發(fā)明還提供可改可生物降解醋酸纖維素塑料的制備方法。本發(fā)明醋酸纖維素塑料所用的醋酸纖維素是從秸稈、木糠或棉花醋酸纖維素，資源豐富、來源廣泛，可避免石化原料所帶來的不良效果，同時本發(fā)明使用的增塑劑為無毒、無刺激的液體增塑劑，避免常用的鄰苯二甲酸酯類增塑劑，是一種易生物降解、安全環(huán)保的新型材料。
文檔編號C08K5/521GK102585297SQ201210015360
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者姚嵐, 陳厚任 申請人:姚嵐