一种全生物降解材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种全生物降解材料及其制备方法，包括如下质量份数的组分：PLA(聚乳酸)40～50份，PBAT(热塑性生物降解树脂)25～30份，淀粉15～20份，PBS(热塑性生物降解树脂)5～10份，EBS(乙撑双硬脂酰胺)1～2份，硬脂酸0.5～2份，偶联剂0.5～2份，碳酸钙1.5～2.5份，滑石粉3～5份，抗氧剂0.1～2份。其方法包括：物料混合搅拌、挤出成型、冷却定型、振动分筛和检测包装。本发明专利技术不仅可以将物料的预热、高速热混与低速冷混在同一设备中完成，缩短制备工艺步骤，而且可以大大降低人工操作的劳动强度，降低成本，同时大大降低了全生物降解材料在制备过程中的能耗。

A kind of biodegradable material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种全生物降解材料及其制备方法
本专利技术涉及一种全生物降解材料及其制备方法。
技术介绍
塑料自专利技术以来，因其质量轻、性能好等优点被大量使用。塑料在给人们带来方便的同时，也带来极大的环境污染。20世纪50年代以来，全球共生产约83亿吨塑料，其中63亿吨已成为塑料垃圾。据世界环境日网站声明，目前每年仍有超过1亿吨白色垃圾产生。由于塑料制品的原料―高分子树脂具有极强稳定性，在自然环境状态下需几百年才能降解，降解过程不仅占用大量土地资源，在焚烧时释放出的二氧化碳等有害气体，造成和加重了“白色污染”和“温室效应”，对水体、空气造成污染，白色垃圾污染问题已经引起各国的高度重视。因此，无论是从能源替代，二氧化碳减少，还是从环境保护以及部分解决“三农”问题考虑，发展一种可降解塑料是十分必要的。生物降解塑料指在自然界下通过微生物(如细菌、霉菌和藻类等)的生命活动就能引起降解的塑料。其作用机理一般分为生物物理作用和生物化学作用。生物物理作用指随着在材料表面微生物的不断增殖、高分子材料发生水解、电离、质子化等物理分解过程、生产分子结构不变的低聚物碎片或单体；生物化学作用指在微生物分泌的酶等物质侵蚀下，聚合物逐步断裂并氧化分解或被微生物吸收作为呼吸作用原料，代谢成CO2和H2O的过程。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能，废弃后可被环境微生物完全分解，最终被无机化而成为自然界中碳循环的一个组成部分(CO2、H2O)的高分子材料。现有技术中在制备全生物降解材料的过程中需要多个物料混合工艺步骤，不仅使得工艺步骤繁琐，而且增加了人工操作的劳动强度，增加了制造成本，同时增大了制备工作中的能耗。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种全生物降解材料及其制备方法的技术方案，通过在全生物降解材料中添加聚乳酸与苯乙烯，可以使生物降解塑料具有优良的使用性能，废气后可被环境微生物完全分解，最终被无机化而成为自然界中碳循环的一部分，防止造成白色垃圾污染，该全生物降解材料的制备方法简单，不仅可以将物料的预热、高速热混与低速冷混在同一设备中完成，缩短制备工艺步骤，而且可以大大降低人工操作的劳动强度，降低成本，同时大大降低了全生物降解材料在制备过程中的能耗。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种全生物降解材料，其特征在于包括如下质量份数的组分：通过在全生物降解材料中添加聚乳酸与PBS(热塑性生物降解树脂)，可以使生物降解塑料具有优良的使用性能，废气后可被环境微生物完全分解，最终被无机化而成为自然界中碳循环的一部分，防止造成白色垃圾污染。进一步，淀粉为土豆淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉或木薯淀粉中的一种或一种以上混合物，可以大大降低全生物降解材料的制造成本。进一步，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种，能改善全生物降解材料的粘合性能，大大提高全生物降解材料的强度、抗水、抗气候等性能。进一步，抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)中的一种或一种以上混合物。制备如上述的一种全生物降解材料的方法，其特征在于包括如下步骤：1)物料混合搅拌a、首先将淀粉、滑石粉、碳酸钙按设定比例通过第一进料斗投入到箱体的预热腔中，箱体外侧的驱动机构通过第一齿轮组带动预热腔内的第一搅拌机构旋转，实现对混合料的匀速搅拌，同时启动预热腔内壁上的预热干燥板，对混合料进行预热干燥；b、然后打开预热腔与高速热混腔之间的第一单向阀，使混合料在第一搅拌机构的作用下通过通孔进入高速热混腔中，同时将EBS(乙撑双硬脂酰胺)、硬脂酸和抗氧剂通过第二进料斗投入高速热混腔中，通过驱动机构带动第二齿轮组旋转，并带动高速热混腔中的第二搅拌机构旋转，实现对高速热混腔中混合料的高速搅拌热混；c、接着将混合均匀后的物料通过均匀分布在箱体外侧的分流管使高速热混腔中的混合料输入低速冷混腔中，同时将偶联剂、PLA(聚乳酸)、PBAT(热塑性生物降解树脂)和PBS(热塑性生物降解树脂)通过第三进料斗投入低速冷混腔中，通过驱动机构带动第三齿轮组旋转，并带动低速冷混腔中的第三搅拌机构旋转，同时将低速冷混腔内壁上的冷却水管与外部供水设备连通，向冷却水管中连续注入冷却水，实现对低速冷混腔中的物料进行低速搅拌混合；d、最后打开出料管上的第二单向阀，将低速冷混腔中的搅拌混合后的物料通过出料管排出；2)挤出成型将搅拌混合均匀后的物料通过自动上料机送入双螺杆挤出机中熔融共混，并挤出、拉条、造粒，双螺杆挤出机各区间温度范围为80～150℃，螺杆转速为60～80r/min，机内停留时间为3～5min；3)冷却定型将造粒后的物料放入烘箱中进行热风冷却，控制烘箱的温度为70～90℃，烘干10～12h，再将物料进行冷风定型，冷风温度为10～30℃；4)振动分筛将冷却定型后的物料通过分筛机进行分筛处理；5)检测包装对分筛后的物料进行检测，检测合格后包装入库。该全生物降解材料的制备方法简单，不仅可以将物料的预热、高速热混与低速冷混在同一设备中完成，缩短制备工艺步骤，而且可以大大降低人工操作的劳动强度，降低成本，同时大大降低了全生物降解材料在制备过程中的能耗。进一步，驱动机构包括驱动电机和传动轴，驱动电机通过固定板固定安装在箱体的侧面上，传动轴连接在驱动电机上，传动轴通过支架连接在箱体上，通过驱动电机带动传动轴旋转，进一步可以带动三组齿轮组同步转动，实现对物料的同步搅拌，提高全生物降解材料的制备效率，固定板提高了驱动电机与箱体之间的连接强度和稳定性，支架提高了传动轴安装的稳定性和可靠性，同时提高了三组齿轮组传动的稳定性。进一步，第一搅拌机构包括第一转轴、横梁、第一搅拌杆和铲刀，第一转轴竖直转动连接在预热腔的中心处，第一转轴上设置有套筒，横梁向下倾斜均匀设置在套筒的外圆周侧面上，第一搅拌杆固定连接在横梁的顶面上，铲刀设置在横梁的底面上，第一齿轮组包括第一从动齿轮、第一衔接齿轮和第一主动齿轮，第一转轴连接第一从动齿轮，第一主动齿轮连接在传动轴上，第一主动齿轮通过第一衔接齿轮连接第一从动齿轮，通过传动轴带动第一主动齿轮旋转，进而通过第一衔接齿轮带动第一从动齿轮旋转，使第一转轴带动第一搅拌杆和铲刀同步旋转，第一搅拌杆提高了物料的混合速度，铲刀可以将下方的物料推向上部，使物料搅拌更均匀。进一步，第二搅拌机构包括第二转轴和第二搅拌杆，第二转轴转动连接在高速热混腔的中心处，第二搅拌杆通过连杆固定连接在第二转轴的外圆周侧面上，第二搅拌杆上均设置有加热管，第二齿轮组包括第二从动齿轮、第二衔接齿轮和第二主动齿轮，第二转轴连接第二从动齿轮，第二主动齿轮连接在传动轴上，第二主动齿轮通过第二衔接齿轮连接第二从动齿轮，通过传动轴带动第二主动齿轮旋转，进一步通过第二衔接齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全生物降解材料，其特征在于包括如下质量份数的组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种全生物降解材料，其特征在于包括如下质量份数的组分：





2.根据权利要求1所述的一种全生物降解材料，其特征在于：所述淀粉为土豆淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉或木薯淀粉中的一种或一种以上混合物。


3.根据权利要求1所述的一种全生物降解材料，其特征在于：所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种。


4.根据权利要求1所述的一种全生物降解材料，其特征在于：所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)中的一种或一种以上混合物。


5.制备如权利要求1所述的一种全生物降解材料的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)物料混合搅拌
a、首先将淀粉、滑石粉、碳酸钙按设定比例通过第一进料斗投入到箱体的预热腔中，箱体外侧的驱动机构通过第一齿轮组带动预热腔内的第一搅拌机构旋转，实现对混合料的匀速搅拌，同时启动预热腔内壁上的预热干燥板，对混合料进行预热干燥；
b、然后打开预热腔与高速热混腔之间的第一单向阀，使混合料在第一搅拌机构的作用下通过通孔进入高速热混腔中，同时将EBS(乙撑双硬脂酰胺)、硬脂酸和抗氧剂通过第二进料斗投入高速热混腔中，通过驱动机构带动第二齿轮组旋转，并带动高速热混腔中的第二搅拌机构旋转，实现对高速热混腔中混合料的高速搅拌热混；
c、接着将混合均匀后的物料通过均匀分布在箱体外侧的分流管使高速热混腔中的混合料输入低速冷混腔中，同时将偶联剂、PLA(聚乳酸)、PBAT(热塑性生物降解树脂)和PBS(热塑性生物降解树脂)通过第三进料斗投入低速冷混腔中，通过驱动机构带动第三齿轮组旋转，并带动低速冷混腔中的第三搅拌机构旋转，同时将低速冷混腔内壁上的冷却水管与外部供水设备连通，向冷却水管中连续注入冷却水，实现对低速冷混腔中的物料进行低速搅拌混合；
d、最后打开出料管上的第二单向阀，将低速冷混腔中的搅拌混合后的物料通过出料管排出；
2)挤出成型
将搅拌混合均匀后的物料通过自动上料机送入双螺杆挤出机中熔融共混，并挤出、拉条、造粒，双螺杆挤出机各区间温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：宓可钧，周邦，毕道成，裘文耀，
申请(专利权)人：浙江绿禾生态科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33