一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料以及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料以及制备方法，该改性PLA材料含有PLA、PHBV、PBS、改性纳米纤维素、改性纳米蒙脱石以及聚乙烯醇；本发明专利技术通过使用适量的PBS、PHBV与PLA进行共混改性，提高了PLA树脂的韧性、机械性能以及加工性能，共混后经与改性纳米纤维素、改性纳米蒙脱石、聚乙烯醇以合理配比进行共混熔融、造粒得到的改性PLA淋膜纸材料不仅具有优异的拉伸强度、阻隔性能和抑菌性能，同时具有优良的加工性能，且在微生物作用下可完全降解成二氧化碳和水，不会产生污染。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料以及制备方法
本专利技术涉及纸杯制造
，尤其涉及一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料以及制备方法。
技术介绍
一次性纸杯是人们日常生活中必不可少的用品，特别是餐饮行业中，一次性纸杯的使用量非常大，但是目前使用的很多一次性纸杯都是不可降解的，容易造成环境污染。随着现代社会对生活环境的要求越来越高，城市的绿化工作越来越受到人们的关注。开发一次性可降解纸杯是解决塑料污染的一个有效途径。天然大分子的生物可降解材料具有加工设备简单，降解产物无毒、无污染，最具有开发前景。现有的天然大分子的生物可降解材料为淀粉，聚糖，纤维素等。但淀粉基纸杯淀粉基纸杯在自然条件下的降解依然不够充分，降解过程中也容易发生霉变。聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。PLA的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。目前，用聚乳酸淋膜纸制备的一次性纸杯具有可生物降解、无毒无害等特点，克服了上述聚乙烯涂膜杯存在的问题，安全环保且可持续发展，符合生生不息的绿色循环准则，受到广大消费者的喜爱。但是聚乳酸的脆性大，在用于淋膜纸张时不易粘接，不便于聚乳酸淋膜纸的加工和一次性保温隔热纸杯的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料以及制备方法。本专利技术的目的之一在于提供一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料，包括按重量百分比计以下原料：PLA55～70％、PHBV8～20％、PBS2～15％、改性纳米纤维素6～15％、改性纳米蒙脱石4～10％、聚乙烯醇10～25％。进一步的，所述改性纳米纤维素通过以下步骤制备得到：将纳米纤维素通过超声波分散于有机溶剂中，然后加入马来酸酐和油溶性过氧化物引发剂，升温至75～82℃搅拌反应6～9h，减压浓缩除去溶剂，水和乙醇反复洗涤，干燥，得到中间物料Ⅰ；将得到的中间物料Ⅰ溶于有机溶剂中，然后加入3-丙烯酰氧-2-甲基丙烯酸羟丙酯和纳米锌搅拌混合，在保护性气体保护下，加入水溶性过氧化物引发剂，升温至75～90℃搅拌反应5～7h，减压浓缩，乙醇反复洗涤，干燥，得到改性纳米纤维素。进一步的，油溶性过氧化物引发剂、水溶性过氧化物引发剂、马来酸酐、3-丙烯酰氧-2-甲基丙烯酸羟丙酯、纳米氧化锌与纳米纤维素的重量份比0.02～0.1：0.05～0.1：8～12：4～7：2～6：12～20。进一步的，所述过氧化苯甲酰或过氧化月桂酰，所述水溶性过氧化物引发剂为过硫酸钾、过氧化氢或过硫酸钠中的一种或两种以上的组合。进一步的，所述改性纳米蒙脱石为负载银离子的纳米蒙脱石，通过以下步骤制备得到：向氨基硅烷偶联剂的冰醋酸溶液中加入纳米蒙脱石的无水乙醇溶液，在75～80℃下回流搅拌6～8h，得到层表面含有氨基的纳米蒙脱石，将得到的层表面含有氨基的纳米蒙脱石浸泡在硝酸银溶液中，利用纳米蒙脱石层表面的氨基结合银离子，得到负载银离子的纳米蒙脱石。进一步的，所述氨基硅烷偶联剂、硝酸银以及纳米蒙脱石三者的重量份配比为：0.01～1：0.05～0.2：3～8。进一步的，所述PLA为重均分子量为160000～280000、分子量分布为1.25～2.0、结晶度为35～50％的聚-L-乳酸、聚-D-乳酸和聚-DL-乳酸中的一种或两种以上的组合。进一步的，所述聚乙烯醇为壳聚糖接枝聚乙烯醇，通过以下步骤制备得到：将壳聚糖的乙酸溶液加入聚乙烯醇的水溶液中，加入戊二醇，在40～50℃的水浴条件下搅拌，然后加入碱液调节pH值为10～11，搅拌，再加入钛酸酯偶联剂，升温，搅拌，加入酸液调节pH为7～8，减压蒸馏，干燥，冷却，得到壳聚糖接枝聚乙烯醇,其中，壳聚糖、聚乙烯醇与钛酸酯偶联剂的重量份比2～5:1～3：0.05～0.1。本专利技术的目的之二在于提供上述可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料的制备方法，包括以下步骤：按照重量份数将PLA、PHBV、PBS、改性纳米纤维素、改性纳米蒙脱石以及聚乙烯醇加入到双螺杆挤出机中，共混熔融挤出、造粒，得到改性PLA材料。进一步的，所述双螺杆挤出机的挤出四段的工艺参数温度分别为：80～90℃、120～130℃、130～140℃、140～150℃，淋膜粒子的粒径范围为1.5～2mm。本专利技术的目的之三在于提供一种可降解保温隔热纸杯，所述可降解保温隔热纸杯含有上述PLA改性材料。与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：(1)本专利技术中，使用了改性纳米纤维素，通过采用马来酸酐与纳米纤维素在油溶性过氧化物引发剂的作用下进行反应，使得马来酸酐接枝纳米纤维素，再使用3-丙烯酰氧-2-甲基丙烯酸羟丙酯与马来酸酐通过双键的自由基聚合，得到共聚物改性纳米纤维素，而得到的共聚物改性纳米纤维素中，原3-丙烯酰氧-2-甲基丙烯酸羟丙酯中含有的羧基和羟基，又可以与PLA、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)和PHBV分子中的羧基和羟基进行交联，由此实现了纳米纤维素通过化学键合作用对PLA进行增韧，进而使得最终制备的改性PLA淋膜纸材料具有优异的韧性和断裂强度等机械性能。(2)本专利技术，使用了改性纳米蒙脱石，通过使用氨基硅烷偶联剂对纳米蒙脱石进行改性，使得层状结构的纳米蒙脱石表面含有氨基，然后通过将其浸泡在硝酸银溶液，得到负载银离子的层状纳米蒙脱石，通过将适量的负载银离子的层状纳米蒙脱石与PLA、PBS、PHBV进行熔融共混，由于层状结构的纳米蒙脱石能够引起小分子“曲折路径”和“渗透面积减小”效应，从而不仅提高了最终制备的改性PLA淋膜纸材料的气体阻隔性能，以有效隔热和保温，同时由于负载银离子的存在还使得其具有一定的抑菌性能。(3)本专利技术中，使用适量的PBS(聚丁二酸丁二醇酯)和PHBV与PLA进行共混改性，提高了PLA淋膜纸的韧性、机械性能以及加工性能，共混后经与改性纳米纤维素、改性纳米蒙脱石、聚乙烯醇以合理配比进行共混熔融、造粒得到的改性PLA淋膜纸材料不仅具有优异的拉伸强度、阻隔性能和抑菌性能，同时具有优良的加工性能，且在微生物作用下可完全降解成二氧化碳和水，不会产生污染。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。实施例1一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料，包括按重量百分比计以下原料：PLA65％、PHBV15％、PBS10％、改性纳米纤维素7％、改性纳米蒙脱石8％、聚乙烯醇20％；其制备方法：按照重量份数将PLA、PHBV、PBS、改性纳米纤维素、改性纳米蒙脱石以及聚乙烯醇加入到双螺杆挤出机中，共混熔融挤出、造粒，得到改性PLA材料；双螺杆挤出机的挤出四段的工艺参数温度分别为：80～90℃、120～130℃、130～140℃、140～150℃，淋膜粒子的粒径范围为1.5～2mm；其中，改性纳米纤维素通过以下步骤制备得到：将纳米纤维素通过超声波分散于乙醇中，然后加入马来酸酐和油溶性过氧化物引发剂，升温至80℃搅拌反应8h，减压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料，其特征在于，包括按重量百分比计以下原料：PLA 55～70％、PHBV 8～20％、PBS 2～15％、改性纳米纤维素6～15％、改性纳米蒙脱石4～10％、聚乙烯醇10～25％。/n

【技术特征摘要】
1.一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料，其特征在于，包括按重量百分比计以下原料：PLA55～70％、PHBV8～20％、PBS2～15％、改性纳米纤维素6～15％、改性纳米蒙脱石4～10％、聚乙烯醇10～25％。


2.根据权利要求1所述的一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料，其特征在于，所述改性纳米纤维素通过以下步骤制备得到：将纳米纤维素通过超声波分散于有机溶剂中，然后加入马来酸酐和油溶性过氧化物引发剂，升温至75～82℃搅拌反应6～9h，减压浓缩除去溶剂，水和乙醇反复洗涤，干燥，得到中间物料Ⅰ；将得到的中间物料Ⅰ溶于有机溶剂中，然后加入3-丙烯酰氧-2-甲基丙烯酸羟丙酯和纳米锌搅拌混合，在保护性气体保护下，加入水溶性过氧化物引发剂，升温至75～90℃搅拌反应5～7h，减压浓缩，乙醇反复洗涤，干燥，得到改性纳米纤维素。


3.根据权利要求2所述的一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料，其特征在于，油溶性过氧化物引发剂、水溶性过氧化物引发剂、马来酸酐、3-丙烯酰氧-2-甲基丙烯酸羟丙酯、纳米氧化锌与纳米纤维素的重量份比0.02～0.1：0.05-0.1：8～12：4～7：2～6：12～20。


4.根据权利要求1所述的一种可降解保温隔热纸杯用改性PLA材料，其特征在于，所述改性纳米蒙脱石为负载银离子的纳米蒙脱石，通过以下步骤制备得到：向氨基硅烷偶联剂的冰醋酸溶液中加入纳米蒙脱石的无水乙醇溶液，在75～80℃下回流搅拌6～8h，得到层表面含有氨基的纳米蒙脱石，将得到的层表面含有氨基的纳米蒙脱石浸泡在硝酸银溶液中，利用纳米蒙脱石层表面的氨基结合银离子，得到负载银离子的纳米蒙脱石。


5.根据权利要求4所述的一种可降解保温隔热纸杯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文俊，
申请(专利权)人：张文俊，
类型：发明
国别省市：福建;35