一种弹性生物降解复合塑料及制备方法技术

本发明专利技术涉及生物降解塑料领域，公开了一种弹性生物降解复合塑料及制备方法。包括如下制备过程：（1）将谷朊粉、玉米芯复合细化后加入增塑剂，加热挤压熟化得到疏松的弹性物，粉碎得到粉碎物；（2）将粉碎物与聚合二元醇、低分子量二元醇混合加热真空处理，然后输送至恒温反应釜中，再加入二异氰酸酯、无机填料并加热缓慢搅拌反应，之后排放至真空恒温室中熟化，得到弹性料；（3）将弹性料经密炼机塑化、开炼机成片、螺杆挤出造粒，即得弹性生物降解复合塑料。本发明专利技术制得的复合塑料中，谷朊粉和玉米芯粉与聚氨酯的结合紧密，所得复合塑料具有良好的热塑性、弹性和生物质性能，可用于制备各类防滑地毯、瑜伽垫、玩具、高档包装盒等。高档包装盒等。高档包装盒等。

【技术实现步骤摘要】
一种弹性生物降解复合塑料及制备方法


[0001]本专利技术涉及生物降解塑料领域，公开了一种弹性生物降解复合塑料及制备方法。

技术介绍

[0002]白色污染指的是废弃的塑料，如我们日常生活中最常见的塑料袋、泡沫板等不易降解，需数百年才能分解。一方面，遗弃的塑料制品随处可见，是造成环境脏、乱、差的一个重要原因，也会破坏景观，影响城市形象；另一方面，塑料薄膜在农田使用后，会破碎遗留在田间，不分解腐烂，破坏土地结构，阻碍植物吸收水分及根系生长，影响农作物收成；再者，近些年发现，散落在江河湖海及田野的废塑料碎片被动物及小生物误食，会导致生病、死亡。因此，发展降解塑料有利于节约资源，减轻环境负荷，可实现资源化再利用，符合可持续发展的要求。
[0003]降解塑料中，生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。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素循环的一个组成部分的高分子材料。随着环境问题日益加剧，大面积推广生物降解塑料势在必行。生物降解塑料的快速推广应用，在薄膜、注塑件、片材等日用品中开始大幅使用。
[0004]生物降解塑料虽然在诸多领域有着广泛的应用，但弹性生物塑料的开发较滞后。目前传统热塑性弹性体主要有TPE、POE、SBS、TPU等，在鞋材、密封、缓冲垫、汽车等领域大规模应用。而现有技术开发的生物质塑料如聚乳酸、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯难以满足弹性体的要求。随着化石原料的短缺以及环境污染的加剧，以可再生资源合成聚氨酯得到工业界和学术界广泛关注，目前已有采用生物质的多元醇合成聚氨酯，但合成后的聚氨酯认为非生物质材料。因此，弹性生物降解塑料研究和应用具有重要意义。
[0005]中国专利技术专利申请号201310267675.8公开了一种生物降解树脂组合物，包括以下各组分：20~80重量份的二氧化碳-环氧丙烷共聚物；20~80重量份的聚酯型聚氨酯；0.1~5重量份的热稳定剂；0.1~5重量份的润滑剂；0.5~5重量份的增塑剂；0.5~10重量份的无机填料。
[0006]中国专利技术专利申请号201811175741.8公开了一种免充气的环保可降解海洋球及其制备方法，该弹性球使用PBAT热塑性生物降解塑料作为球芯，外层包覆热塑性聚氨酯微发泡材料。
[0007]根据上述，现有方案中将生物质塑料加工成具有弹性的塑料制品时，常用的技术仅限于微发泡，但生物质塑料微发泡对塑料制品的强度等性能影响较大，限制了生物质弹性塑料的发展应用，本专利技术提出了一种弹性生物降解复合塑料及制备方法，可有效解决上述技术问题。

技术实现思路

[0008]目前应用技术中，利用生物质塑料加工成弹性塑料制品时，常用的微发泡等技术
对塑料制品的强度等性能影响较大，为推进生物塑料的应用领域和应用范围，弥补生物质塑料在弹性体的应用空白，需加强新型弹性生物质塑料的研究。
[0009]本专利技术通过以下技术方案解决上述问题：一种弹性生物降解复合塑料的制备方法，制备的具体过程为：（1）先将谷朊粉、玉米芯复合细化，然后在得到的细化料中加入增塑剂，再在90~100℃的温度下快速挤压熟化，得到疏松的弹性物，最后将得到的疏松的弹性物粉碎预处理，得到粉碎物；（2）先将步骤（1）得到的粉碎物与聚合二元醇、低分子量二元醇混合均匀，加热真空处理，然后将物料通过管道输送至充氮气的恒温85~95℃的反应釜中，再加入二异氰酸酯、无机填料并缓慢搅拌，同时将反应釜温度升至115~125℃，搅拌反应15~20min，之后启动压力阀将反应物料排放至真空环境的恒温室中，在温度为95~105℃下恒温熟化1~2h，出料，得到弹性料；（3）将步骤（2）得到弹性料加入密炼机塑化，然后转入开炼机成片，最后送入螺杆机挤出机挤出造粒，即得弹性生物降解复合塑料。
[0010]谷朊粉主要由分子量较小、呈球状、具有较好延伸性的麦胶蛋白与分子量较大、呈纤维状、具有较强弹性的麦谷蛋白组成；当谷朊粉吸水后则形成具有网络结构的湿面筋，具有良好的粘弹性，延伸性，热凝固性，乳化性，以及薄膜成型性。玉米芯是用玉米棒脱粒加工再经过严格筛选制成，具有组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强、耐磨性能好。本专利技术主要利用谷朊粉、玉米芯作为具有优异弹性的生物质材料，将谷朊粉、玉米芯复合细化，在之后的加工过程中进一步与聚氨酯复合，构成性能优异的生物质弹性体。作为本专利技术的优选，步骤（1）所述细化料的粒径为100-200μm。
[0011]先将谷朊粉、玉米芯复合细化，然后利用塑化剂进行热塑化改性，经过挤压熟化得到疏松的多孔状弹性物，将疏松的弹性物粉碎后可与聚氨酯复合。作为本专利技术的优选，步骤（1）所述增塑剂为乙酰柠檬酸三辛酯、甘油、甲酰胺、尿素、乙二醇、山梨醇中的至少一种。
[0012]作为本专利技术的优选，步骤（1）所述各原料配比为，按重量份计，谷朊粉0.8~1.2重量份、玉米芯2~4重量份、增塑剂0.05~0.15重量份。
[0013]热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一类加热可以塑化、加入溶剂可以溶解的聚氨酯，其分子基本上是线型的，没有或很少有化学交联。线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键构成的物理交联，氢键对其形态起到强化作用，从而赋予许多优良的性能，如高模量、高强度，优良的耐磨性、耐化学品、耐水解性、耐髙低温和耐霉菌性，加工性能好，这些良好的性能使得热塑性聚氨酯被广泛应用于鞋材、电缆、服装、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片材等许多领域，已成为重要的热塑性弹性体材料之一。目前，用于热塑性聚氨酯弹性体合成的单体包括二异氰酸酯和多元醇等，其化学结构往往决定了材料最终的性能。本专利技术将多孔状的弹性粉碎物浸入多元醇，可以充分吸附多元醇，然后遇到二异氰酸酯进行聚合反应，生成具有弹性的聚氨酯，从而使谷朊粉、玉米芯粉与聚氨酯紧密结合构成生物质弹性体。作为本专利技术的优选，步骤（2）所述聚合二元醇为分子量为2000~3000的聚己内酯二醇、聚氧化乙烯二醇中的一种；所述低分子量二元醇为1,4-丁二醇、1,2-丙二醇中的一种；所述二异氰酸酯为MDI、HDI、TDI中的一种。
[0014]在生物质弹性体制备过程中加入无机填料，可以起到良好的增韧作用。作为本发
明的优选，步骤（2）所述无机填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米硫酸钡、硫酸镁晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须中的至少一种。
[0015]作为本专利技术的优选，步骤（2）所述加热真空处理至物料的含水率小于0.2%。
[0016]作为本专利技术的优选，步骤（2）所述各原料配比为，按重量份计，粉碎物20~30重量份、聚合二元醇5~10重量份、低分子量二元醇0.5~1重量份、二异氰酸酯3~6重量份、无机填料0.1~0.2重量份。
[0017]作为本专利技术的优选，步骤（3）所述螺杆机挤出机选用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、三螺杆挤出机中的一种。
[0018]由上述方法制备得到的一种弹性生物降解复合塑料，其不但具有良好的热塑性和弹性，而且力学性能好，强度高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹性生物降解复合塑料的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：（1）先将谷朊粉、玉米芯复合细化，然后在得到的细化料中加入增塑剂，再在90~100℃的温度下快速挤压熟化，得到疏松的弹性物，最后将得到的疏松的弹性物粉碎预处理，得到粉碎物；（2）先将步骤（1）得到的粉碎物与聚合二元醇、低分子量二元醇混合均匀，加热真空处理，然后将物料通过管道输送至充氮气的恒温85~95℃的反应釜中，再加入二异氰酸酯、无机填料并缓慢搅拌，同时将反应釜温度升至115~125℃，搅拌反应15~20min，之后启动压力阀将反应物料排放至真空环境的恒温室中，在温度为95~105℃下恒温熟化1~2h，出料，得到弹性料；（3）将步骤（2）得到弹性料加入密炼机塑化，然后转入开炼机成片，最后送入螺杆机挤出机挤出造粒，即得弹性生物降解复合塑料。2.根据权利要求1所述一种弹性生物降解复合塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述细化料的粒径为100-200μm。3.根据权利要求1所述一种弹性生物降解复合塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述增塑剂为乙酰柠檬酸三辛酯、甘油、甲酰胺、尿素、乙二醇、山梨醇中的至少一种。4.根据权利要求1所述一种弹性生物降解复合塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，司文彬，李钧，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：