一种耐候型可降解塑料瓶及其制备方法技术

技术编号:19710300 阅读:82 留言:0更新日期:2018-12-08 17:27
本发明专利技术公开了一种耐候性可降解塑料瓶及其制备方法,包含如下重量份的组分:聚乳酸50‑70份,凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子15‑25份,纳米二氧化钛1‑5份,纳米氧化锌1‑5份,玻璃纤维5‑10份,增塑剂0.01‑1份,相容剂0.05‑1.2份。本发明专利技术制备得到的塑料瓶绿色环保,可降解,可应用于室外,经受气候的考验,通过改性凹凸棒土接枝聚甲基丙烯酸甲酯的引入,提高了聚乳酸的机械性能、耐候性,同时,加入了纳米颗粒的塑料瓶具有抗紫外线、杀菌、防污等优异特点。

【技术实现步骤摘要】
一种耐候型可降解塑料瓶及其制备方法
本专利技术涉及塑料制品生产
,尤其涉及一种耐候型可降解塑料瓶。
技术介绍
聚乳酸生产过程无污染,产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的绿色高分子材料。然而纯聚乳酸树脂结晶速度慢,成型制品收缩率大,尺寸稳定性差,本身材质脆,加工热稳定性差等,限制了其作为工程塑料的应用。同时塑料制品易受到阳光照射,温度变化,风吹雨淋等外界条件的影响,出现褪色、变色、龟裂,粉化和强度下降等一系列老化现象,此外细菌的滋生也影响着食物的保存。近几十年来,利用凹凸棒土填充改性聚乳酸材料已进行了大量的研究,凹凸棒土的纳米效应使其常以较大的棒晶聚集体存在,直接添加时不利于体系性能的提升,因此通过化学手段改变其表面性能是常用的一种改性手段。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种开发较早的重要热塑性塑料,具有较好的透明性,化学稳定性和耐候性,异染色,易加工,外观优美,在建筑业中有种广泛的应用。将PMMA分子链接枝到凹凸棒土单个棒晶表面,可获得一种杂化材料的雏形粒子,并有效改善凹凸棒土棒晶在聚合物中的团聚现象,实现纳米级分散。纳米粒子是一种多功能性的新型无机材料,纳米二氧化钛、纳米氧化锌在光线中紫外线的作用下长久杀菌,对枯草杆菌黑色变种芽孢、绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉的杀灭率均达到98%以上;既能吸收紫外线,又能反射、散射紫外线,还能透过可见光,是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。中国专利201610931603.2专利技术一种凹凸棒土/聚乳酸纳米复合材料及其制备方法,制得的凹凸棒土/聚乳酸纳米复合材料性能大幅度提升,在生物降解膜材、片材、注塑、包装材料领域具有广泛应用前景。但是凹凸棒土在聚乳酸分散性不好,很难达到增强效果最大化,并且没有抗紫外性,耐候性差。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术目的在于提供一种耐候型可降解塑料瓶及其制备方法,采用改性凹凸棒土接枝聚甲基丙烯酸甲酯与PLA复合,并加入纳米粒子和其他助剂制备得到具有优异机械性能、耐候性、抗紫外线和抑菌性等特点的可降解塑料瓶。本专利技术的耐候型可降解塑料瓶是包括以下重量份原料组成:聚乳酸50-70份,凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子15-25份,纳米二氧化钛1-5份,纳米氧化锌1-5份,玻璃纤维5-10份,增塑剂0.01-1份,相容剂0.05-1.2份。凹凸棒土的纯度和粒径以及聚甲基丙烯酸甲酯的聚合度会影响到塑料瓶原料的组成,进而从而影响聚乳酸复合材料的力学性能、透光性能和耐候性。凹凸棒土粒径为30-100μm,所述的凹凸棒土为提纯后的凹凸棒土。制备所述耐候型可降解塑料瓶包括以下制备步骤:凹凸棒土的提纯方法为:将1份的焦磷酸钠溶解于100份去离子水中,加入20份凹凸棒土,在30-60℃下搅拌1h,静置一段时间后取上层悬浮液,加入HCl溶液,在30-60℃下搅拌1h。离心分离,用水洗至中性后烘干,得到提纯后的凹凸棒土。制备所述耐候型可降解塑料瓶包括以下制备步骤:凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子制备步骤为:(1)在一定量的提纯后的凹凸棒土里加入氨基硅烷偶联剂溶液,50℃搅拌2h,分别用醇洗和水洗后干燥,得到氨基化改性后的凹凸棒土。(2)将改性后的凹凸棒土中加入一定量的二甲苯、甲基丙烯酸甲酯、引发剂,超声分散10-20min,在氮气环境下,80℃磁力搅拌3-5h,反应完成后洗涤干燥,得到凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子。通过对凹凸棒土进行氨基化改性,使改性剂吸附在凹凸棒土表面,在表面形成包覆层,从而降低表面张力,减少粒子间的团聚。对改性后的凹凸棒土,利用引发剂引发活性位点,采用表面接枝聚合法接枝聚甲基丙烯酸甲酯,提高了材料的抗拉伸性能和耐老化性能。进一步优选本专利技术的耐候型可降解塑料瓶是包括以下重量份原料组成:聚乳酸60份,凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子20份,纳米二氧化钛3份,纳米氧化锌2份,玻璃纤维5份,增塑剂0.02份,相容剂0.1份。所述的纳米二氧化钛粒径为30-100nm,所述的纳米二氧化钛晶型为锐钛矿型,所述的纳米氧化锌粒径为30-100nm。本专利技术所选择的纳米粒子由于尺寸较小,活性大,既能反射、散射紫外线,又能吸收紫外线,从而对紫外线有更强的阻隔能力,同时能有效杀灭有害细菌,起到抗拒抑菌效果。所述的增塑剂为三醋酸甘油酯、柠檬酸酯醚、脂肪酸酯醚和乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或两种。虽然增塑剂在本专利技术中添加量较少,但是能改善各组分在复合过程中分散情况,增加各组分之间的连接性,提高复合材料的机械性能。所述的相容剂为十八烷基溴化铵、对羟基苯甲酸酯、二异氰酸酯和邻羟基苯甲酸本酯中的一种。本专利技术所选择的相容剂能提高凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子、纳米颗粒在聚乳酸中的分散性,防止粒子发生团聚。所述的盐酸溶液为浓度1-3mol/L。所述的氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种。硅烷偶联剂可以调节凹凸棒土与甲基丙烯酸甲酯之间的相互作用,提高聚合过程中粒子的分散性和聚合度,从而提高聚乳酸复合材料的综合性能。所述的提纯后的凹凸棒土、二甲苯、甲基丙烯酸甲酯和引发剂的质量比为3-8:50:10-15:0.5-2,所述的引发剂为偶氮类引发剂。本专利技术的耐候型可降解塑料瓶的制备方法为:按重量份聚乳酸,凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子,纳米二氧化钛,纳米氧化锌,玻璃纤维,增塑剂,相容剂,加入高速混合机中,混合均匀后采用双螺杆挤出机在190-240℃下挤出,最后进行吹塑成形,得到耐候型可降解塑料瓶。采用以上技术方案所制备得到的耐候型可降解塑料瓶具有以下优点:1、本专利技术所使用改性的凹凸棒土接枝聚甲基丙烯酸甲酯与聚乳酸进行复合,大大提高了聚乳酸的耐候性、机械性能。2、本专利技术在原料中加入了纳米二氧化钛和氧化锌,锐钛矿型的纳米二氧化钛和纳米氧化锌,使得塑料瓶具有消除异味、抗菌、抑菌的功能,同时对紫外线具有吸收和阻隔性,提高了聚乳酸塑料瓶的抗紫外线、耐老化等性能。具体实施方式下面的实施例是对本专利技术的进一步描述。实施例1一种耐候型可降解塑料瓶,其制备方法包括一下步骤:(1)将1份的焦磷酸钠溶解于100份去离子水中,加入20份凹凸棒土,在30-60℃下搅拌1h,静置一段时间后取上层悬浮液,加入HCl溶液,在30-60℃下搅拌1h。离心分离,用水洗至中性后烘干,得到提纯后的凹凸棒土;(2)在步骤(1)得到的提纯后的凹凸棒土里加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液,50℃搅拌2h,分别用醇洗和水洗三次后干燥,得到氨基化改性后的凹凸棒土;(3)在步骤(2)得到的改性后的凹凸棒土中加入一定量的二甲苯、甲基丙烯酸甲酯、引发剂,超声分散10-20min,在氮气环境下,80℃磁力搅拌3-5h,反应完成后洗涤干燥,得到凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子,其中,提纯后的凹凸棒土、二甲苯、甲基丙烯酸甲酯和引发剂的质量比为3:50:10:0.5;(4)按重量份称取15份步骤(3)中得到凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子,聚乳酸50份,纳米二氧化钛1份,纳米氧化锌1份,玻璃纤维5份,三醋酸本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种耐候型可降解塑料瓶,其特征在于:由以下重量份的原料组成,聚乳酸50‑70份,凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子15‑25份,纳米二氧化钛1‑5份,纳米氧化锌1‑5份,玻璃纤维5‑10份,增塑剂0.01‑1份,相容剂0.05‑1.2份。

【技术特征摘要】
1.一种耐候型可降解塑料瓶,其特征在于:由以下重量份的原料组成,聚乳酸50-70份,凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子15-25份,纳米二氧化钛1-5份,纳米氧化锌1-5份,玻璃纤维5-10份,增塑剂0.01-1份,相容剂0.05-1.2份。2.一种如权利要求1所述的耐候型可降解塑料瓶,其特征在于:所述的凹凸棒土粒径为10-50μm,所述的凹凸棒土为提纯后的凹凸棒土,所述的凹凸棒土的提纯方法为:将焦磷酸钠溶解于去离子水中,加入凹凸棒土,在30-60℃下搅拌1-2h,静置一段时间后取上层悬浮液,加入HCl溶液,在30-60℃下搅拌1h,离心分离,用水洗至中性后烘干,得到提纯后的凹凸棒土。3.一种如权利要求1所述的耐候型可降解塑料瓶,其特征在于:所述的凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子制备步骤为:(1)在一定量的提纯后的凹凸棒土里加入氨基硅烷偶联剂溶液,50℃搅拌2h,分别用醇洗和水洗后干燥,得到氨基化改性后的凹凸棒土。(2)将改性后的凹凸棒土中加入一定量的二甲苯、甲基丙烯酸甲酯、引发剂,超声分散10-20min,在氮气环境下,80℃磁力搅拌3-5h,反应完成后洗涤干燥,得到凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子。4.一种如权利要求1所述的耐候型可降解塑料瓶,其特征在于:所述的纳米二氧化钛粒径为30-100nm,所述的纳米二氧化钛...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓琪
申请(专利权)人:万卓武汉新材料有限公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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