一种可降解聚乳酸塑料制造技术

本申请涉及塑料材料的技术领域，尤其是涉及一种可降解聚乳酸塑料，包括聚乳酸树脂、聚苯乙烯、二氧化钛光敏剂、相容剂和其他助剂。通过二氧化钛光敏剂促进光催化降解的发生，并使塑料体系整体裂解，进而使微生物可以更好地对塑料本体进行生物降解，从而提高降解速率。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解聚乳酸塑料
本申请涉及塑料材料的
，尤其是涉及一种可降解聚乳酸塑料。
技术介绍
近年来，塑料的使用量日益增大，由于大部分塑料降解困难，废弃的塑料聚乳酸是一种新型塑料材料，其主要通过乳酸共聚进行合成，在土壤中可以完全降解为水和二氧化碳，符合绿色环保的要求，对环境造成的破坏较小，具有广阔的运用前景。聚乳酸在土壤中的降解主要原理如下：首先，聚乳酸会先发生水解反应，结构中的酯基会断裂，并导致聚乳酸整体结构裂解，使微生物得以进入到聚乳酸组织物的内部，随后微生物再对残余的聚乳酸短链进行降解，使之彻底降解为水和二氧化碳。在上述过程中，由于聚乳酸整体结构紧密，在分子间的偶极作用力下，聚乳酸分子长链一般具有较为规整的排列结构，因此水不容易渗入到组织内部，进而使得水解过程发生较慢，因此其在土壤中实际降解速度较慢，一般需要两到三年的时间才能完成降解过程。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本申请提供了一种可降解聚乳酸塑料，具有较快的的降解速度。本申请的第一个专利技术目的是通过以下技术方案实现的：一种可降解聚乳酸塑料，包括如下质量份的组分：聚乳酸树脂：60～70份；聚苯乙烯：33～50份；二氧化钛光敏剂：0.6～1.3份；相容剂：1.5～3份；其他助剂：0～20份。聚苯乙烯与聚乳酸树脂形成的合金，有助于提高聚乳酸的机械性能。通过相容剂可以使聚苯乙烯和聚乳酸分布更加均匀。通过添加二氧化钛光敏剂，可以通过光催化的方式，使聚苯乙烯发生降解。由于聚苯乙烯在加工过程中已与聚乳酸在相容剂的作用下均匀混合，因此，聚苯乙烯在光催化裂解之后，可以使该聚乳酸塑料整体结构无定型化，并形成较多空隙和裂纹的结构。在上述过程中，水和微生物可以通过空隙和裂纹进入到塑料的内部，进而提高该可降解聚乳酸塑料的降解速度。本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述二氧化钛光敏剂为介孔二氧化钛纳米颗粒。介孔纳米二氧化钛具有较高的表面能，能够较为高效地发生光催化反应，因此有助于进一步提高该可降解塑料的降解速率。另外，介孔二氧化钛纳米颗粒表面的介孔结构可以与聚乳酸树脂及聚苯乙烯形成的纤维结构形成一定程度的交联效应，因此能够促进二氧化钛光敏剂在体系中分布更加均匀。本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述介孔二氧化钛纳米颗粒经光敏染料改性处理。由于二氧化钛光敏剂一般吸收波长在400nm以下，主要以紫外光为主，但紫外光穿透性较差，在阳光穿透大气层时，大部分紫外光都会被空气吸收。加入光敏染料后，光敏染料一般均具有较大的吸收范围，能够吸收能量更低的可见光甚至红外光，因此通过光敏染料和介孔二氧化钛纳米颗粒之间的能量传递作用，可以实现更为光谱的光能利用，提高光催化的效果，本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述光敏染料为金属卟啉，所述光敏染料在介孔二氧化钛纳米颗粒上的荷载量为0.2～0.8％。金属卟啉具有较大的共轭结构，通过调节其卟啉环上的取代基可以调节金属卟啉的最大吸收波长，进而可以适用于不同的需求。卟啉类的光敏染料通过其多个芳环的共轭结构可以与介孔二氧化钛纳米颗粒之间同时发生电子转移和能量传递的过程，从而进一步提高二氧化钛的光催化性能。另外，卟啉结构吸收光子后，具有两种效应，一者为放出荧光，一者为吸收氧气并产生单重态氧。放出荧光的过程和产生单重态氧的过程是相互竞争的过程，其中产生的单重态氧可以起到氧化聚苯乙烯和聚乳酸的作用，进而进一步促进聚苯乙烯和聚乳酸裂解。采用金属卟啉，利用金属原子的重原子效应，可以促进电子在高能态发生系间窜跃的过程，进而提高单重态氧的产率，进一步促进该可降解聚乳酸塑料发生裂解。本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：该可降解聚乳酸塑料还包括质量份为9～16份的多孔填料载体。多孔填料载体在体系中可以起到承载二氧化钛光敏剂的作用。由于二氧化钛光敏剂具有较好的表面活性和较高的表面能，因此其在体系中会出现团聚现象，进而导致其起到的光催化效果减弱。加入多孔填料载体后，通过多孔填料载体上的空隙中的吸附作用，可以使二氧化钛光敏剂分布更加均匀，本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述多孔填料载体为膨胀石墨。膨胀石墨具有较好的导电性，因此二氧化钛光敏剂在被吸附于膨胀石墨中时，可以在整个膨胀石墨的体系中发生电子传递的效果，提高其对于聚苯乙烯催化剂的光催化效果，有助于进一步提高可降解聚乳酸塑料的降解速率。同时，膨胀石墨具有较好的机械性能，加入后能够提高聚乳酸塑料的机械强度。本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述膨胀石墨表面经偶联剂处理。通过偶联剂对膨胀石墨表面进行改性处理，有助于在该聚乳酸塑料中形成网格状的交联结构，一方面进一步提高了该聚乳酸塑料的韧性、耐磨性等机械性能，另一方面也有助于膨胀石墨与聚乳酸树脂、聚苯乙烯等物料形成更加均匀的体系，有助于减少体系中形成的聚苯乙烯密排结构或聚乳酸树脂密排结构，进一步地提高该聚乳酸塑料的可降解性。本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的复配体系，所述硅烷偶联剂的用量和钛酸酯偶联剂的物质的量之比为1:(0.5～0.8)。将硅烷偶联接和钛酸酯偶联剂合用，相较于使用单种偶联剂，可以获得更加出色的偶联效果，在实际生产过程中可以进一步提高聚乳酸塑料的机械强度和韧性。本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述其他助剂包括如下质量份的组分：增强玻纤：2～6份；SBS弹性体：4～18份。通过加入增强玻纤，可以进一步提高该聚乳酸塑料的强度和韧性。SBS可以改善聚乳酸的耐低温性能和韧性，并通过其长链交织作用，以增强玻纤为锚点，形成更加紧密且均匀的网状结构，从而具有更加出色的机械性能。本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：通过如下步骤进行加工:S1、采用表面活性剂辅助溶胶凝胶法合成介孔二氧化钛纳米颗粒；S2、将介孔二氧化钛纳米颗粒与光敏染料共同分散于溶剂中，充分混合并使光敏剂吸附于介孔纳米二氧化钛纳米颗粒上，得到荷载光敏染料的介孔二氧化钛纳米颗粒；S3、将聚乳酸树脂、聚苯乙烯、相容剂、多孔载体填料和其他助剂混合，再加热至160～190℃，使之熔融共混，得到第一熔融混合物；S4、将步骤S3中得到的第一熔融混合物降温至140～155℃，再加入步骤S1中制得的介孔二氧化钛纳米颗粒S2中制得的二氧化钛光敏剂，或加入直接购买得到的二氧化钛粉末作为二氧化钛光敏剂，继续混合均匀，得到第二熔融混合物；S5、将步骤S4中第二熔融混合物通过螺杆挤出机挤出并成型，其中，螺杆挤出机采用自入料端到出料端依次设置有温度为145～152℃的第一熔融段、153～159℃的第二熔融段和132～139℃的第三熔融段，螺杆转速为60～110rpm，挤出口温度为118～122℃。采用表面活性剂辅助溶胶凝胶法合成介孔二氧化钛纳米颗粒，有助于使合成的介孔二氧化钛纳米颗粒更加均匀。在加工塑料的过程中，先将聚乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：包括如下质量份的组分：/n聚乳酸树脂：60～70份；/n聚苯乙烯：33～50份；/n二氧化钛光敏剂：0.6～1.3份；/n相容剂：1.5～3份；/n其他助剂：0～20份。/n

【技术特征摘要】
1.一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：包括如下质量份的组分：
聚乳酸树脂：60～70份；
聚苯乙烯：33～50份；
二氧化钛光敏剂：0.6～1.3份；
相容剂：1.5～3份；
其他助剂：0～20份。


2.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：所述二氧化钛光敏剂为介孔二氧化钛纳米颗粒。


3.根据权利要求2所述的一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：所述介孔二氧化钛纳米颗粒经光敏染料改性处理。


4.根据权利要求3所述的一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：所述光敏染料为金属卟啉，所述光敏染料在介孔二氧化钛纳米颗粒上的荷载量为0.2～0.8%。


5.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：该可降解聚乳酸塑料还包括质量份为9～16份的多孔填料载体。


6.根据权利要求2所述的一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：所述多孔填料载体为膨胀石墨。


7.根据权利要求6所述的一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：所述膨胀石墨表面经偶联剂处理。


8.根据权利要求7所述的一种可降解聚乳酸塑料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的复配体系，所述硅烷偶联剂的用量和钛酸酯偶联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭树杰，庞天强，候爱华，
申请(专利权)人：中星中大印刷深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44