一种用于咖啡杯的全降解复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于咖啡杯的全降解复合材料及其制备方法，所述全降解复合材料，按照重量份计算，包括以下的组分：聚乳酸40

【技术实现步骤摘要】
一种用于咖啡杯的全降解复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物降解材料
，尤其涉及一种用于咖啡杯的全降解复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料以其优异的综合性能广泛应用于国民经济诸多领域，成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的新型基础材料产业，已成为人们日常生活用具必不可少的材料之一。传统的塑料如聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯等大多以石油为原料，不可生物降解，易造成严重环境污染。随着限塑令以及我国对环境治理提出的法规，寻求可再生资源为原料的可生物降解材料的发展成为必然趋势。市面上常见的生物降解材料有聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚己内酯、聚丁二酸丁二酯、聚羟基脂肪酸脂类及二氧化碳共聚物等。聚乳酸是一种可生物降解材料，由含糖、淀粉、纤维素等生物质材料为原料，经发酵制成乳酸，再由乳酸聚合制成聚乳酸高分子材料，其良好的生物相容，在土壤中经微生物作用6
‑
12个月就能降解成二氧化碳和水。
[0003]现代生活的快节奏，带来了生活方式的改变，咖啡的消费带来了咖啡杯的消耗增大，因而采用可降解材料制备也成为趋势。中国专利CN105623050A公开了一种咖啡杯，采用咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂。CN110845830A公开了淀粉填充PLA/PBAT全生物降解复合材料，其特征在于，按重量份计包括以下组分：聚乳酸5
‑
90份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯10
‑
90份、淀粉10
‑
50份、增塑剂2
‑
15份、偶联剂0.1
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5份、分散剂0.1
‑
0.5份、增容剂0.1
‑
1份和抗氧剂0.1
‑
0.5份。现有技术主要是针对韧性、脆性、相容性等力学性能方面进行改进。由于聚乳酸亲水性差，作为液体容器，特别是较高温度的咖啡，就容易存在渗透、导致咖啡杯的性能严重下降。另外，淀粉作为填料，其也容易与水发生溶解。另外一方面，随着可降解材料的应用，尽快缩短其降解周期也是一种趋势。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术存在的不足和缺陷，本专利技术的目的之一在于提供一种用于咖啡杯的全降解复合材料及其制备方法，该复合材料。
[0005]为了达到本专利技术的目，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种用于咖啡杯的全降解复合材料，按照重量份计算，包括以下的组分：
[0007]聚乳酸 40
‑
60份；
[0008]碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸 1
‑
5份；
[0009]己二酸
‑
对苯二甲酸
‑
丁二酯共聚物 10
‑
15份；
[0010]淀粉 50
‑
70份；
[0011]疏水改性木质纤维素粉末 10
‑
20份；
[0012]油酸酰胺 0.1
‑
0.5份；
[0013]抗氧化剂 0.1
‑
0.5份；
[0014]热稳定剂 0.1
‑
0.5份。
[0015]进一步地，所述用于咖啡杯的全降解复合材料，按照重量份计算，包括以下的组分：
[0016]聚乳酸4 5
‑
55份；
[0017]碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸 1
‑
5份；
[0018]己二酸
‑
对苯二甲酸
‑
丁二酯共聚物 12
‑
13份；
[0019]淀粉 55
‑
65份；
[0020]疏水改性木质纤维素粉末 14
‑
16份；
[0021]油酸酰胺 0.2
‑
0.4份；
[0022]抗氧化剂 0.2
‑
0.4份；
[0023]热稳定剂 0.2
‑
0.4份。
[0024]进一步地，所述碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸制备步骤包括：将1
‑
5份纳米管和5
‑
10份纳米二氧化钛粉末置于四氢呋喃溶剂中，加热至30
‑
40℃并超声分散20
‑
30min得到分散液；将1
‑
5份聚乳酸溶解于三氯甲烷溶剂中得到聚乳酸溶液；然后将分散液加入至聚乳酸溶液中继续超声处理10
‑
20min；将四氢呋喃和三氯甲烷溶解蒸发，得到碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸，将其粉碎至粉末状。
[0025]纳米二氧化钛是半导体材料，存在禁带宽度Eg，禁带宽度Eg＝3.0～3.2eV，因而能够吸收太阳光中紫外线从而激发产生光生电子
‑
空穴对，光生电子(e
－
)和空穴(h
+
)与吸附在表面上的物质发生一系列的化学反应，具有良好的光催化效应，并且能够具有良好的抗菌、抑菌效果。申请人通过在复合材料中添加碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸，一方面能够使其具有抗菌、抑菌效果进而使咖啡杯更安全卫生；另一方面，碳纳米管的存在可以使二氧化钛能够吸收除紫外线的光，使得二氧化钛能够在更宽的范围利用太阳光提高其光催化效果，这样可以加快聚乳酸等可降解物质的降解速率，可以加快咖啡杯废弃物的降解。这是因为聚乳酸、己二酸
‑
对苯二甲酸
‑
丁二酯共聚物不仅能够在室外处理场所通过微生物降解，由于太阳光的照射进行光催化降解，所以更为有利的加快降解速率，而且也无需提供额外的能量，是一种环境友好的废弃物处理方式。
[0026]聚乳酸分子的降解反应为：
[0027][0028]淀粉是一种价格低廉的物质，被用于高分子降解材料，虽然能够在一定程度上提高复合材料的力学性能，然而淀粉是具有很强的亲水性，将其制备成咖啡杯后比较容易发生溶解，使得咖啡杯的使用寿命较短。为了解决该缺陷，申请人通过寻求其他成分的优化来克服该问题。木质纤维素也是可降解材料，也可用于来制备复合材料，申请人对其进行一定的改性，使其表面具有疏水性，进而使得制备的咖啡杯表面形成一层疏水膜层，能够有效的
阻挡水分进入咖啡杯体破坏淀粉分子结构，大大的提高了咖啡杯的使用寿命。
[0029]进一步地，所述疏水改性木质纤维素粉末的制备步骤包括：将2
‑
5份甲基三甲氧基硅烷溶于水中发生水解，分散溶解后加入10
‑
20份木质纤维素粉末；继续搅拌10
‑
20min。
[0030]硅烷在室温下与羟基具有极强的亲和能力，可与木质纤维素的羟基发生化学反应，在木质纤维素表面形成稳定的—Si—O—C—形式的疏水结构。
[0031]进一步地，所述抗氧化剂选自[Β本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于咖啡杯的全降解复合材料，其特征在于，包括以下的组分：聚乳酸40
‑
60份；碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸1
‑
5份；己二酸
‑
对苯二甲酸
‑
丁二酯共聚物10
‑
15份；淀粉50
‑
70份；疏水改性木质纤维素粉末10
‑
20份；油酸酰胺0.1
‑
0.5份；抗氧化剂0.1
‑
0.5份；热稳定剂0.1
‑
0.5份。2.根据权利要求1所述的用于咖啡杯的全降解复合材料，其特征在于，包括以下的组分：聚乳酸45
‑
55份；碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸1
‑
5份；己二酸
‑
对苯二甲酸
‑
丁二酯共聚物12
‑
13份；淀粉55
‑
65份；疏水改性木质纤维素粉末14
‑
16份；油酸酰胺0.2
‑
0.4份；抗氧化剂0.2
‑
0.4份；热稳定剂0.2
‑
0.4份。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的用于咖啡杯的全降解复合材料，其特征在于，所述碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸制备步骤包括：将1
‑
5份纳米管和5
‑
10份纳米二氧化钛粉末置于四氢呋喃溶剂中，加热至30
‑
40℃并超声分散20
‑
30min得到分散液；将1
‑
5份聚乳酸溶解于三氯甲烷溶剂中得到聚乳酸溶液；然后将分散液加入至聚乳酸溶液中继续超声处理10
‑
20min；将四氢呋喃和三氯甲烷溶解蒸发，得到碳纳米管
‑
二氧化钛改性聚乳酸，将其粉碎至粉末状。4.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇航，郑子华，陈扬友，梁卫涛，
申请(专利权)人：广东格瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：