背景技術(shù):
資源和環(huán)境問題是人類發(fā)展面臨的最重大的兩個(gè)問題。不可降解塑料的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了人類的文明,方便了人們的生活。但它們對環(huán)境的破壞也是一個(gè)嚴(yán)重的問題,需要我們認(rèn)真審視,并研究解決辦法。目前,最好的解決辦法就是回收再利用,但在難回收的塑料應(yīng)用領(lǐng)域,可以使用生物降解塑料,來代替通用塑料,避免通用塑料的不降解帶來的環(huán)境問題。生物降解塑料是指一類由自然界存在的微生物如細(xì)菌、霉菌(真菌)和藻類的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一種具有優(yōu)良的使用性能、廢棄后可被環(huán)境微生物完全分解、最終被無機(jī)化而成為自然界中碳素循環(huán)的一個(gè)組成部分的高分子材料。一般,主要的幾類可完全生物降解塑料如下:聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯(PHBHHX)。目前,已經(jīng)有很多專利和文獻(xiàn)報(bào)道了通用塑料加工成吸水母料的配方和制備方法;但是可完全生物降解塑料的吸水母料的配方與制備方法未見相關(guān)專利和文獻(xiàn)報(bào)道,這還是一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。
塑料原料都含有水分,在對其進(jìn)行二次加工應(yīng)用中存在一個(gè)普遍的問題:由于在加工時(shí)溫度的升高,水分在高溫下迅速汽化成水汽,水汽被熔融狀態(tài)的塑料熔融體包裹,無法逸出,導(dǎo)致水汽留在塑料內(nèi)形成多空及氣泡、云紋、裂紋、斑點(diǎn)等問題。為了解決這一問題,現(xiàn)有技術(shù)采用烘干的手法對塑料原料進(jìn)行烘干以去除水分,但是這種方法卻存在兩個(gè)缺陷:首先,采用烘干技術(shù)需要較長的時(shí)間,長時(shí)間烘干不僅需要昂貴的機(jī)器同時(shí)也消耗了大量的能源;其次,烘干過程并不能徹底消除水分,烘干只能對塑料原料的表面的水分進(jìn)行去除,但是隱藏在塑料內(nèi)部的水分卻無法去除,結(jié)果導(dǎo)致烘干不徹底,殘留水分仍舊影響著塑料制品的外觀與性能。吸水母料主要作用是除去塑料中的水分,該產(chǎn)品又被稱為:塑料除水母料、吸潮母料、干燥劑、消泡劑等。
這在通用塑料中(非生物降解)應(yīng)用非常普遍。例如PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PS(聚苯乙烯)等通用塑料。中國專利ZL200410012555名為《塑料消泡母料的制備方法》,公開了一種消泡母料的配方及制備方法,所述母料由PE、金屬氧化物、潤滑劑等成分組成,由雙螺桿擠出造粒而成; 另一個(gè)中國專利 ZL201210255329,名為《一種塑料消泡劑》,公開了以聚乙烯(PE)為載體,以聚丙烯酸甲酯為保護(hù)層,添加潤滑劑和穩(wěn)定劑來制作塑料消泡劑的技術(shù)方案,采用先開煉,再用雙螺桿造粒機(jī)造粒的制備方法。這些專利很好的保護(hù)了使用通用塑料制備吸水母料的配方和制備方法,但不適用于能完全降解生物塑料領(lǐng)域,兩者所用的基料是完全不同的,且是非常有講究的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)可完全生物降解母料內(nèi)部水無法去除的問題而提出可完全生物降解塑料的吸水母料及其制備方法,解決現(xiàn)有技術(shù)可完全降解通用塑料應(yīng)用中因水份造成塑可、料制品外觀及性能不理想等問題。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案是,一種可完全生物降解塑料的吸水母料,其特征在于,包括組份和各自所占的質(zhì)量百分比如下:
可完全生物降解塑料 15%~40%;
氧化鈣 57.75%~80.5%;
偶聯(lián)劑 0%~2%;
外潤滑劑 0.5%~1.25%;
內(nèi)潤滑劑 0.5%~1%;
內(nèi)外潤滑劑 0%~2%;
所述的可完全生物降解塑料包括聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯或3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯,或者是它們中間任意幾種的混合物。
所述氧化鈣的粒度≥200目,用偶聯(lián)劑活化或不活化。
所述偶聯(lián)劑包括有機(jī)鉻絡(luò)合物、硅烷類、鈦酸酯類或鋁酸酯類,或者是它們中間任意幾種的混合物。
所述外潤滑劑包括石蠟、白礦油或芥酸酰胺,或者是它們中間任意幾種的混合物。
所述內(nèi)潤滑劑包括聚乙烯蠟PE蠟、硬脂酸或小分子量的聚乳酸,或者它們中間任意幾種的混合物。
所述內(nèi)外潤滑劑包括乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鈣或硬脂酸鋅,或者是它們中間任意幾種的混合物。
所述可完全生物降解塑料的吸水母料質(zhì)量百分比是15%~40%。
所述氧化鈣的質(zhì)量百分比可以是57.75% ~80.5%。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提出的技術(shù)方案是,一種可完全生物降解塑料的吸水母料的制備方法,包括如下步驟:
A.按質(zhì)量百分比選擇下列原料:
可完全生物降解塑料 15%~40%;
氧化鈣 57.75%~80.5%;
偶聯(lián)劑 0%~2%;
外潤滑劑 0.5%~1.25%;
內(nèi)潤滑劑 0.5%~1%;
內(nèi)外潤滑劑 0%~2%;
B. 將步驟A中按配比稱量好的氧化鈣投入高速混機(jī)中;如果氧化鈣不活化,直接進(jìn)入步驟C;如果氧化鈣需活化,則加入步驟A中稱量好的偶聯(lián)劑進(jìn)行混合后,再執(zhí)步驟C;
C. 將步驟A中稱量好的可完全生物降解塑料、外潤滑劑、內(nèi)潤滑劑和內(nèi)外潤滑劑投入高速混機(jī)內(nèi)混合;
D.將步驟C的混合物投入雙螺桿造粒機(jī)制備成可完全生物降解塑料的吸水母粒。
所述步驟B和C中,混合時(shí)的溫度是在90℃高溫下,混合的時(shí)間為3分鐘。
步驟D中,所述雙螺桿造粒機(jī)的工藝溫度依據(jù)可完全生物降解塑料的組分選擇工藝溫度,即聚乳酸為120℃~150℃、聚丁二酸丁二醇酯為100℃~130℃、3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯為110℃~140℃;當(dāng)所述可完全生物降解塑料為三者中任意幾種的混合物時(shí),工藝溫度取混合物中單一時(shí)工藝溫度最高者。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較,本發(fā)明的有益效果是:將本發(fā)明制備的可完全生物降解塑料的吸水母料按一定配比加入完全生物降解塑料中后,即可起到除水的效果,能直接進(jìn)行生產(chǎn)加工,有效提高制品的密度。
具體實(shí)施方式下面,結(jié)合各優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
在下述各實(shí)施例中,包括組份和各自所占的質(zhì)量百分比如下:
可完全生物降解塑料 15%~40%;
氧化鈣 57.75%~80.5%;
偶聯(lián)劑 0%~2%;
外潤滑劑 0.5%~1.25%;
內(nèi)潤滑劑 0.5%~1%;
內(nèi)外潤滑劑 0%~2%;
可完全生物降解塑料聚乳酸PLA牌號為Ingeo? 3052D、聚丁二酸丁二醇酯PBS牌號為沙伯基礎(chǔ) P87HG、3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX牌號為意可曼EM10050;氧化鈣CaO為杭州建德的永合牌氧化鈣;偶聯(lián)劑為KH-550;外潤滑劑為石蠟;內(nèi)潤滑劑為硬脂酸;內(nèi)外潤滑劑為硬脂酸鈣。所用設(shè)備為:5L高速混合機(jī),SHJ-30型風(fēng)冷造粒機(jī)。由于聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS和3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX三者相容性好,所以母料基料與待加工主料可以是三者任意一種或三者中任意幾種的組分的混合物。
實(shí)施例1:稱量好聚乳酸PLA 300g(90度烘干2小時(shí)),CaO氧化鈣1610g,偶聯(lián)劑25克,石蠟15g,硬脂酸10g,硬脂酸鈣40克。
按如下步驟制備可完全生物降解塑料的吸水母料:
第一步,將稱量好的氧化鈣和偶聯(lián)劑投入高速混機(jī)進(jìn)行活化,即在90℃高溫下,混合3分鐘;
第二步,將稱量好的可完全生物降解塑料聚、外潤滑劑、內(nèi)潤滑劑和內(nèi)外潤滑劑投入高速混機(jī)內(nèi),在90℃高溫下,混合3分鐘;
第三步,將第二步得到混合物投入雙螺桿造粒機(jī),制備成可完全生物降解塑料的吸水母粒。所述雙螺桿造粒機(jī)的工藝溫度依據(jù)可完全生物降解塑料的組分選擇工藝溫度,即選擇聚乳酸的工藝溫度為120℃~150℃。
添加1%的本實(shí)施例制備的可完全生物降解塑料的吸水母料加入到未烘干的3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一種或三種任意組合的混合物中,注射樣條,測試密度,測試結(jié)果見表一。
實(shí)施例2:稱量好聚丁二酸丁二醇酯PBS 500g(90度烘干2小時(shí)),氧化鈣CaO 1430g,偶聯(lián)劑20克,石蠟10 g,硬脂酸20g,硬脂酸鈣20g。
原料處理方法及制備方法同實(shí)施例1。但在第三步時(shí),所述雙螺桿造粒機(jī)的工藝溫度依據(jù)可完全生物降解塑料的組分選擇工藝溫芳,即聚丁二酸丁二醇酯為100℃~130℃。
添加1%的本實(shí)施例制備的可完全生物降解塑料的吸水母料加入到未烘干的3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一種或三種任意組合的混合物中,注射樣條,測試密度,測試結(jié)果見表一。
實(shí)施例3:稱量好3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯800g(90度烘干2小時(shí)),氧化鈣CaO 1155g,偶聯(lián)劑15克,石蠟15 g,硬脂酸15g,脂酸鈣0g。
原料處理方法及制備方法同實(shí)施例1。但在第三步時(shí),所述雙螺桿造粒機(jī)的工藝溫度依據(jù)可完全生物降解塑料的組分選擇工藝溫度,即選擇3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯工藝溫度110℃~140℃。
添加1.2%的本實(shí)施例制備的可完全生物降解塑料的吸水母料加入到未烘干的3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一種或三種任意組合的混合物中,注射樣條,測試密度,測試結(jié)果見表一。
實(shí)施例4:稱量好3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX300g和聚乳酸PLA300g和聚丁二酸丁二醇酯PBS200g(90度烘干2小時(shí)),氧化鈣CaO 1155g,偶聯(lián)劑0g,石蠟25 g,硬脂酸20g,硬脂酸鈣0克。
按如下步驟制備可完全生物降解塑料的吸水母料:
第一步,將稱量好的可完全生物降解塑料、外潤滑劑石蠟、內(nèi)潤滑劑硬脂酸和內(nèi)外潤滑劑硬脂酸鈣投入高速混機(jī)內(nèi),在90℃高溫下,混合3分鐘;
第二步,將前一步得到混合物投入雙螺桿造粒機(jī),制備成可完全生物降解塑料的吸水母粒。所述雙螺桿造粒機(jī)的工藝溫度依據(jù)可完全生物降解塑料的組分選擇工藝溫度選擇 120℃~150℃。
添加1.5%的本實(shí)施例制備的可完全生物降解塑料的吸水母料加入到未烘干的3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一種或三種任意組合的混合物中,注射樣條,測試比較密度,測試結(jié)果見表一。
上述各例中,所述的可完全生物降解塑料還可以是聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯或3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯中間任意幾種的混合物,可按前述各例方法制備,只是所述雙螺桿造粒機(jī)的工藝溫度依據(jù)可完全生物降解塑料的組分選擇工藝溫度,即聚乳酸為120℃~150℃,聚丁二酸丁二醇酯為100℃~130℃、3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯為110℃~140℃;如果可完全生物降解塑料為三者中任意幾種的混合物時(shí),工藝溫度取混合物中單一時(shí)工藝溫度最高者。所述偶聯(lián)劑還可以有機(jī)鉻絡(luò)合物、硅烷類、鈦酸酯類或鋁酸酯類,或者是它們中間任意幾種的混合物。所述外潤滑劑可以是石蠟、白礦油或芥酸酰胺,或者是它們中間任意幾種的混合物。所述內(nèi)潤滑劑可以是聚乙烯蠟PE蠟、硬脂酸或小分子量的聚乳酸,或者它們中間任意幾種的混合物。所述內(nèi)外潤滑劑可以是乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鈣或硬脂酸鋅,或者是它們中間任意幾種的混合物。
為了說明本發(fā)明吸水母料的效果,同時(shí)采用了如下對比例進(jìn)行比較:
對比例中使用碳酸鈣CaCO3來代替各實(shí)施例的氧化鈣CaO,兩者目數(shù)相同,密度接近,用來比較添加了氧化鈣CaO的實(shí)施例和添加碳酸鈣CaCO3的對比例間的密度變化,各組分在烘干,只有微量水的情況下,兩者密度是基本一致的;當(dāng)塑膠中含有水分時(shí),添加碳酸鈣CaCO3組分的密度將明顯低于添加氧化鈣CaO的組分,這是因?yàn)楹械乃值乃苣z未被反應(yīng)吸收,則會發(fā)泡,形成大量孔洞,密度變小,而加有氧化鈣CaO的組分水分被反應(yīng)吸收,所以密度保持不變。
對比例1:稱量好聚乳酸PLA 300g(90度烘干2小時(shí)),碳酸鈣CaCO3 1610g,偶聯(lián)劑25 g,石蠟15g,硬脂酸10g,硬脂酸鈣40g。
按實(shí)例一所述方法制備。
添加1%的上述制備的不吸水母料加入到已烘干的3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一種或三種任意組合的混合物中,注射樣條,測試密度,測試結(jié)果見表一。
對比例2: 稱量好聚丁二酸丁二醇酯PBS 500g(90度烘干2小時(shí)),碳酸鈣CaCO3 1430g,偶聯(lián)劑20g,石蠟15g,硬脂酸15g,硬脂酸鈣20g。 按實(shí)例二同樣方法制備。
添加1%的上述配方的不吸水母料加入到未烘干的3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一種或三種任意組合的混合物中,注射樣條,測試密度,測試結(jié)果見表一。
對比例3:稱量好3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯800g(90度烘干2小時(shí)),碳酸鈣CaCO3 1155g,偶聯(lián)劑15克,石蠟15 g,硬脂酸15g,脂酸鈣0g。
按實(shí)例三同樣的方法制備。
添加1.2%的上述配方的不吸水母料加入未烘干的3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一種或三種任意組合的混合物中,注射樣條,測試密度,測試結(jié)果見表一。
對比例4:
稱量好3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX300g和聚乳酸PLA300g和聚丁二酸丁二醇酯PBS200g(90度烘干2小時(shí)),氧化鈣CaO 1155g,偶聯(lián)劑0g,石蠟25 g,硬脂酸20g,硬脂酸鈣0克。
按實(shí)例四同樣的方法制備。
添加1.5%的上述配方母料加入未烘干的3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX或是聚乳酸PLA或是聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一種或三種任意組合的混合物中,注射樣條,測試密度,測試結(jié)果見表一。
從表一中得出結(jié)論如下:
1,通過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對比例1與實(shí)施例1比較后,我們知道加入碳酸鈣且不含水分的塑膠配方,與加入CaO(氧化鈣)其含有水分的塑膠配方,同工藝下,它們各自制作的樣條密度一樣!
2,通過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對比例2與實(shí)施例1比較后,我們知道使用CaC03填充的組分較加入CaO(氧化鈣)吸水母料的組分,密度小了0.03 g/cm3,綜合結(jié)論1,我們知道這是由于水分的作用,還有水分又未加吸水母料,此時(shí)注塑樣條將發(fā)泡,密度變低!
3,參照結(jié)論2,我們知道對比例2與實(shí)施例2,對比例3與實(shí)施例3,以及對比例4與實(shí)施例4,所得出的結(jié)論是一致的!
4,由此可見,各實(shí)施例中備制的吸水母料在應(yīng)用時(shí),其吸水效果相當(dāng)明顯。本申請公開的技術(shù)方案主要涉及聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、3-羥基丁酸與3-羥基己酸的共聚酯PHBHHX等可完全降解生物塑料,不受實(shí)施例之限制。