一种可降解塑料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可降解塑料及其制备方法，属于塑料的技术领域，按照质量份数计，包括如下原料：改性纤维素40～50份、聚丙烯10～15份、聚丁二酸丁二醇酯8～12份、聚乳酸12～15份、增塑剂5～8份、润滑剂1～3份、填料4～7份、二氧化钛2～5份、硬脂酸铁1～3份以及膨润土3～5份。本发明专利技术通过对纤维素进行改性，使得改性纤维素与其它原料之间的界面相容性好，从而使制备的可降解塑料力学性能优异且各处性能均一。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解塑料及其制备方法
本专利技术涉及塑料的
，尤其是涉及一种可降解塑料及其制备方法。
技术介绍
塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，塑料制品具有稳定性强、质轻、生产成本低等优点，因而深受人们的青睐。近几十年来，塑料工业得到迅猛发展，大量塑料制品尤其是一次性塑料制品的使用，给人类的生活带来了极大的方便。但是由于塑料本身的化学稳定性，使用完丢弃后在环境中会长期稳定存在，导致大量塑料废弃物在环境中累积，给环境带来严重危害。处理塑料废弃物的常用方法主要是焚烧法、填埋法或回收再利用，这些方法已不能满足人类对环境保护的要求，因此出现了可降解塑料，可降解塑料废弃后，可利用环境中的某些因素发生降解，因此可以降低塑料废弃物在环境中的累积，进而从根本上解决塑料废弃物对环境的污染问题。授权公告号为CN101696284B的中国专利公开一种可降解塑料，包括以下原料组成：PP树脂30～35％、植物纤维淀粉54～60％、增塑剂2～10％、二氧化钛1.5～2％、润滑剂0.5～1％、热稳定剂0.5～1％，增塑剂为三醋酸甘油酯和甘油或尿素或甲酰胺中的任意一种，该专利技术制备的可降解塑料在自然环境下可生物降解，属于绿色环保制品。上述中的现有技术方案存在以下缺陷：植物纤维淀粉属于多羟基聚合物，容易形成分子内与分子间氢键，植物纤维淀粉与其它原料之间的界面相容性差，导致制备的可降解塑料的力学性能各处不均，制备的塑料制品在应用上受限。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一是提供一种可降解塑料，纤维素与其它原料之间的界面相容性好，制备的可降解塑料力学性能优异且各处性能均一；本专利技术的目的二是提供一种可降解塑料的制备方法，其具有制备工艺简单的效果。本专利技术的上述专利技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种可降解塑料,按照质量份数计，包括如下原料：改性纤维素40～50份、聚丙烯10～15份、聚丁二酸丁二醇酯8～12份、聚乳酸12～15份、增塑剂5～8份、润滑剂1～3份、填料4～7份、二氧化钛2～5份、硬脂酸铁1～3份以及膨润土3～5份，所述改性纤维素的制备方法为：1)按照1:20～25的料液比，将纤维素浸泡在碱液中3～5h，浸泡过程不停搅拌；2)浸泡结束后过滤，并洗涤多次直至滤液为中性，滤饼干燥后并研磨；3)按照质量份数计，将300～400份戊二酸酐熔融后，加入1～2份质量分数为98wt％的浓硫酸，再加入经过步骤2)处理后的纤维素搅拌均匀，向反应体系中通入氮气并升高温度至150～160℃常压反应30～90min，再减压反应60～120min；4)反应结束后过滤，再用无水乙醇抽滤洗涤3～5次，蒸馏水洗涤2～3次，洗涤结束后烘干，研磨即得改性纤维素。通过采用上述技术方案，纤维素浸泡在碱液中，能够破坏纤维素和半纤维素之间的氢键结构，同时皂化半纤维素和其它组分内部分子的酯键，经过碱液浸泡后，纤维素表面变得粗糙，因此能够增大纤维素分子与配方中其它聚合物的接触面积，制备时熔融的聚合物能够渗入到纤维素表面粗糙的凹槽中，增强纤维素分子与聚合物分子之间的连接作用。改性纤维素依旧亲水，而其它聚合物疏水，纤维素与聚合物分子之间的表面能大，用戊二酸酐的酸酐基团取代纤维素分子中极性的羟基基团，能够降低纤维素的表面能，减小纤维素与聚合物分子之间的界面能，使得纤维素均匀分散，制备出的可降解塑料各处力学性能均一且制备的力学性能优异。二氧化钛能够吸收紫外线，再与空气中的氧和水作用，产生具有强氧化能力的含氧基团，这些含氧基团可以进攻高分子的聚合物链，从而引发聚合物分子链断裂、分解，最终使塑料分解成小分子碎片，这些小分子碎片在地表经过微生物的作用，可以进一步分解。加入的膨润土能够作为微生物的培养基，促进小分子碎片分解。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述碱液为质量分数为5wt％的氢氧化钠水溶液和质量分数为2wt％的双氧水溶液按照质量比为4：1混合得到的混合溶液。通过采用上述技术方案，氢氧化钠水溶液与双氧水溶液混合后，能够加速纤维素的溶胀，除去纤维素内外表面的杂质。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述碱液的温度为40～60℃。通过采用上述技术方案，随着碱液反应温度升高，纤维素分子的运动加剧，分子之间碰撞的几率增加、纤维素分子中的果胶、木质素以及半纤维素等可以快速溶出，温度继续增加会对纤维素本身的结构产生影响，使得纤维素会部分降解。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述增塑剂至少包括甘油、邻苯二甲酸二丁酯中的一种。通过采用上述技术方案，甘油是小分子，容易嵌在有机物分子链之间，非极性部分隔开有机物分子的分子链，增加间距减弱分子之间的作用力，极性部分取代原有的极性基团的偶极吸引力，降低有机物分子的玻璃化温度，从而增加塑性。温度升高时，邻苯二甲酸二丁脂分别插入到配方中的有机物分子链间，邻苯二甲酸二丁脂的极性酯基与有机物分子的极性基团相互作用，相容性好，不会排斥，从而使有机物分子间作用力减弱，塑性增加；另外邻苯二甲酸二丁脂的非极性烷基夹在有机物分子链间，覆盖住它们的极性基团，也削弱了有机物分子链间的作用力，增加有机物分子链的移动性，降低分子链的结晶性，从而使塑性增加。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述甘油和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为1:1.25。通过采用上述技术方案，甘油和邻苯二甲酸二丁酯在该比例下对可降解塑料的增速效果最好。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述润滑剂至少包括氧化聚乙烯蜡、硅酮粉、硬脂酰胺中的一种。通过采用上述技术方案，氧化聚乙烯蜡粘度低、软化点高、硬度高、热稳定性好、高温挥发性低，既有极优的外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，氧化聚乙烯蜡含有羟基和羧基，与配方中的其它有机组分及无机组分之间的相容性好。硅酮粉在体系中能够均匀分散，硅酮跟硅酮之间的摩擦系数小，能够提高加工的流动性，提高润滑性能。硬脂酰胺的润滑性好，且能够均匀分散，提高可降解塑料制备过程的润滑效果，方便挤出。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述填料为重质碳酸钙。通过采用上述技术方案，重质型碳酸钙的硬度大，加入到可降解塑料中，能够提高可降解塑料制品的硬度和刚度，同时还能改进抗拉强度和抗弯强度，并使得可降解塑料的弹性模量显著提高；重质型碳酸钙在400℃以下不会分解，热稳定性好，因此可使可降解塑料的热膨胀系数、收缩率下降，使用本专利技术的可降解塑料制备的制品尺寸稳定性高。本专利技术的上述专利技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种可降解塑料的制备方法,具体包括如下步骤：步骤1、按照配方量称取聚丙烯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、二氧化钛、硬脂酸铁、膨润土以及配方量一半的润滑剂混合均匀，然后挤出造粒，得到母粒，挤出温度为160～180℃；步骤2、将改性纤维素、增塑剂、剩余的润滑剂、填料以及步骤1制备的母粒混合均匀，再次挤出即可得到可降解塑料，挤出温度为160～180℃。通过采用上述技术方案，本专利技术的制备工艺简单，各原料混合均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解塑料，其特征在于：按照质量份数计，包括如下原料：改性纤维素40～50份、聚丙烯10～15份、聚丁二酸丁二醇酯8～12份、聚乳酸12～15份、增塑剂5～8份、润滑剂1～3份、填料4～7份、二氧化钛2～5份、硬脂酸铁1～3份以及膨润土3～5份，所述改性纤维素的制备方法为：1）按照1:20～25的料液比，将纤维素浸泡在碱液中3～5h，浸泡过程不停搅拌；2）浸泡结束后过滤，并洗涤多次直至滤液为中性，滤饼干燥后并研磨；3）按照质量份数计，将300～400份戊二酸酐熔融后，加入1～2份质量分数为98wt%的浓硫酸，再加入经过步骤2）处理后的纤维素搅拌均匀，向反应体系中通入氮气并升高温度至150～160℃常压反应30～90min，再减压反应60～120min；4）反应结束后过滤，再用无水乙醇抽滤洗涤3～5次，蒸馏水洗涤2～3次，洗涤结束后烘干，研磨即得改性纤维素。/n

【技术特征摘要】
1.一种可降解塑料，其特征在于：按照质量份数计，包括如下原料：改性纤维素40～50份、聚丙烯10～15份、聚丁二酸丁二醇酯8～12份、聚乳酸12～15份、增塑剂5～8份、润滑剂1～3份、填料4～7份、二氧化钛2～5份、硬脂酸铁1～3份以及膨润土3～5份，所述改性纤维素的制备方法为：1）按照1:20～25的料液比，将纤维素浸泡在碱液中3～5h，浸泡过程不停搅拌；2）浸泡结束后过滤，并洗涤多次直至滤液为中性，滤饼干燥后并研磨；3）按照质量份数计，将300～400份戊二酸酐熔融后，加入1～2份质量分数为98wt%的浓硫酸，再加入经过步骤2）处理后的纤维素搅拌均匀，向反应体系中通入氮气并升高温度至150～160℃常压反应30～90min，再减压反应60～120min；4）反应结束后过滤，再用无水乙醇抽滤洗涤3～5次，蒸馏水洗涤2～3次，洗涤结束后烘干，研磨即得改性纤维素。


2.根据权利要求1所述的一种可降解塑料，其特征在于：所述碱液为质量分数为5wt%的氢氧化钠水溶液和质量分数为2wt%的双氧水溶液按照质量比为4：1混合得到的混合溶液。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王军，
申请(专利权)人：宝兴精密深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44