一种可降解工程材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种可降解工程材料及其制备方法，该工程塑料均匀包含多元纳米粒子成分、催化成分、聚合物原料及辅料等，使其能够在无氧或微氧的环境中对塑料进行自然降解；该工程塑料的制备方法包括步骤：（1）按照配比配料；（2）将各原料成分进行混合，制成基材混合料；（3）将基材混合料挤出成型、切粒，制得基材的粒料；（4）将基材的粒料干燥、注塑成型。本发明专利技术的工程塑料力学性能佳，高效环保，有利于环境资源的可持续发展。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解工程材料及其制备方法
本专利技术涉及塑料加工
，具体涉及一种可降解工程材料及其制备方法。技术背景工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料，其可代替金属做某些机械零件，其被广泛应用于汽车工业、家电行业、建筑装饰行业、日用品以及广告用品等行业。普通高分子塑料分子量高达几十万，而且分子结构稳定，被微生物分解的速度十分缓慢，完全降解通常需要100年以上，因而传统塑料制品使用丢弃后极易造成环境污染。另外，由于传统塑料的原料依赖于石油资源，随着石油资源的逐渐枯竭和价格飞涨，塑料制品承受着巨大的价格压力。生物降解塑料由于含有易被微生物分解的活性基团(羟基、酯基、羧基等)，当被放在自然环境中在一定温度和湿度条件下，由于微生物、光照、机械力等作用，极易被分解成为水和二氧化碳，从而回归大自然。尤其是大部分生物塑料的原料不再依赖石油资源，因此无论从保护环境的角度还是减少石油资源消耗的角度来看，生物降解塑料都具有广阔的发展空间。目前，工程塑料的研究主要集中于通过光催化剂如纳米TiO2利用太阳，光催化降解塑料。虽然纳米TiO2固相光催化降解塑料具有环境友好、光催化活性高、无毒、价格低廉和化学稳定性等优点，但是实际应用还有较大的局限性，纳米TiO2只有在紫外光和氧充足的条件下才具有催化活性，而一旦处于掩埋等无氧或微氧环境，则无法起到降解作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可降解工程材料及其制备方法，该可降解工程材料能够克服现有催化剂仅能在紫外光和氧充足的条件下才具有催化活性的局限问题，其能够在无氧或微氧的环境中对塑料进行自然降解，不需要进行后处理，且降解时间短，最快9个月即完成。本专利技术提供了以下技术方案：实际上本专利技术涉及一种可降解工程材料，所述工程塑料以质量份数计包括下述组分：ABS树脂40～70份、低密度聚乙烯15～20份、增韧剂3～8份、耐热助剂1～3份、有色母粒2～7份、微晶淀粉15～20份、生物活性填充物20～40份、纳米铁氧粒子5～10份、二月桂酸二丁基锡0.5～2份；其中，所述低密度聚丙烯的密度为0.923～0.924；所述微晶淀粉为直链淀粉含量超过45.2％的淀粉；所述纳米铁氧粒子为Fe3O4纳米粒子和γ–Fe2O3纳米粒子中的一种或两种，纳米铁氧粒子的颗粒直径为80～360nm。作为另一具体实施方式，所述工程塑料以质量份数计包括下述组分：ABS树脂46～62份、低密度聚乙烯16～18份、增韧剂4～6份、耐热助剂1.5～2份、有色母粒4～6份、微晶淀粉17～19份、生物活性填充物28～35份、纳米铁氧粒子6～8份、二月桂酸二丁基锡0.8～1.6份。作为另一具体实施方式，所述生物活性填充物磷酸钙、羟磷灰石、磷酸三钙中的一种或多种。作为另一具体实施方式，所述纳米铁氧粒子为经过过渡金属元素Zn、Co、Ni、Mn、Cu、Ba、Cr中一种或两种掺杂的Fe3O4纳米粒子和γ–Fe2O3纳米粒子。作为另一具体实施方式，所述有色母粒为黑色母粒。作为另一具体实施方式，所述的耐热助剂为纳米硫酸钡，粒子的粒径范围为20～40nm。作为另一具体实施方式，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的一种或几种。作为另一具体实施方式，所述微晶淀粉的原料淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、魔芋淀粉、豌豆淀粉中的一种或多种。本专利技术还涉及一种可降解工程材料的制备方法,其包括步骤：(1)将按照配比配制各组分原料；(2)将ABS树脂、低密度聚乙烯进行干燥，再将其和微晶淀粉、增韧剂、耐热助剂、有色母粒、生物活性填充物、纳米铁氧粒子、二月桂酸二丁基锡进行混合，混合速度为300～600r/min，混合4～7min，制成均匀的基材混合料；(3)将步骤(2)得到的基材混合料于60～70℃的条件下真空干燥120～360min，再将其于模压为5～8MPa，温度为195±5℃的条件下挤出成型，其后经切粒制得上述基材的粒料；(4)将步骤(3)得到的基材的粒料在45～55℃的条件下真空干燥90～150min，其后注塑成型，即得工程塑料。作为另一具体实施方式，所述注塑成型是将基材的粒料于注射压力为20～30MPa，温度为160±3℃的条件下处理1～3min。与现有技术相比，本专利技术方案具有有益效果：(1)本专利技术方法制备的工程塑料是由上述多元纳米粒子按照一定重量与聚合物原料及辅料等搭配，经挤出造粒制成的降解复合体系，其模仿了天然骨基质中无机和有机成分，能够自然降解，特别是在土壤或水中等无氧或微氧的条件下，聚合物的大分子逐渐变成分子量很低的小分子含氧化合物后将很容易被微生物利用，从实现降解效果；(2)本专利技术的方法制备的工程塑料降解速度快，时间为9个月～24个月，最快约9个月即完成，高效环保，有利于环境资源的可持续发展；(3)本专利技术方法制备的工程塑料耐磨性优良，力学性能较佳，其能够满足各生产零部件对于工程塑料的硬度、强度基本需求；(4)本专利技术方法制备的工程塑料具有绿色环保、快速简便的特点，其能够广泛应用于汽车工业、家电行业、建筑装饰行业、日用品以及广告用品等行业。具体实施方式下面通过具体实施例和对比例对本专利技术做进一步的详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。需要注意的是，本技术方案中的“包括”意指其除所述成分外，还可以包括其他成分，所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。实施例1：一种可降解工程材料1一种可降解工程材料的制备方法,其包括步骤：(1)选取ABS树脂40份、低密度聚乙烯19份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)3份、纳米硫酸钡1份、有色母粒2份、微晶淀粉15份、磷酸钙20份、纳米铁氧粒子5份、二月桂酸二丁基锡0.5份；其中，所述低密度聚丙烯的密度为0.924；所述微晶淀粉为直链淀粉含量超过45.2％的玉米淀粉；所述纳米铁氧粒子为Fe3O4纳米粒子和γ–Fe2O3纳米粒子，纳米铁氧粒子的颗粒直径为100nm；(2)将ABS树脂、低密度聚乙烯于90℃的条件下干燥，再将其和微晶淀粉、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、纳米硫酸钡、有色母粒、磷酸钙、纳米铁氧粒子、二月桂酸二丁基锡加入高速搅拌机中，以混合速度为300r/min，混合5min，制成均匀的基材混合料；(3)将步骤(2)得到的基材混合料于70℃的条件下真空干燥140min，其后加入单螺杆挤出机中，于模压为5MPa，温度为195℃的条件下挤出成型，其后经切粒机切粒后制得上述基材的粒料；(4)将步骤(3)得到的基材的粒料在45℃的条件下真空干燥100min，再加入注塑机中，于注射压力为30MPa，温度为163℃的条件下处理2min，得到工程塑料。实施例2：一种可降解工程材料2一种可降解工程材料的制备方法,其包括步骤：(1)选取ABS树脂70份、低密度聚乙烯20份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物8份、纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解工程材料，所述工程塑料以质量份数计包括下述组分：ABS树脂40~70份、低密度聚乙烯15~20份、增韧剂3~8份、耐热助剂1~3份、有色母粒2~7份、微晶淀粉15~20份、生物活性填充物20~40份、纳米铁氧粒子5~10份、二月桂酸二丁基锡0.5~2份；其中，所述低密度聚丙烯的密度为0.923~0.924；所述微晶淀粉为直链淀粉含量超过45.2%的淀粉；所述纳米铁氧粒子为Fe 3O4纳米粒子和γ–Fe2O 3纳米粒子中的一种或两种，且纳米铁氧粒子的颗粒直径为80~360nm。

【技术特征摘要】
1.一种可降解工程材料，所述工程塑料以质量份数计包括下述组分：ABS树脂40~70份、低密度聚乙烯15~20份、增韧剂3~8份、耐热助剂1~3份、有色母粒2~7份、微晶淀粉15~20份、生物活性填充物20~40份、纳米铁氧粒子5~10份、二月桂酸二丁基锡0.5~2份；其中，所述低密度聚丙烯的密度为0.923~0.924；所述微晶淀粉为直链淀粉含量超过45.2%的淀粉；所述纳米铁氧粒子为Fe3O4纳米粒子和γ–Fe2O3纳米粒子中的一种或两种，且纳米铁氧粒子的颗粒直径为80~360nm。2.如权利要求1所述的工程塑料，其特征在于，所述工程塑料以质量份数计包括下述组分：ABS树脂46~62份、低密度聚乙烯16~18份、增韧剂4~6份、耐热助剂1.5~2份、有色母粒4~6份、微晶淀粉17~19份、生物活性填充物28~35份、纳米铁氧粒子6~8份、二月桂酸二丁基锡0.8~1.6份。3.如权利要求1所述的工程塑料，其特征在于，所述生物活性填充物磷酸钙、羟磷灰石、磷酸三钙中的一种或多种。4.如权利要求1所述的工程塑料，其特征在于，所述纳米铁氧粒子为经过过渡金属元素Zn、Co、Mn、Cu、Cr中一种或两种掺杂的Fe3O4纳米粒子和γ–Fe2O3纳米粒子。5.如权利要求1所述的工程塑料，其特征在于，所述有色母粒为黑色母粒。6.如权利要求1所述的工程塑料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉平，何玲，
申请(专利权)人：成都洛的高新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51