一种可降解材料及其制备方法、纸杯技术

本申请涉及一次性纸杯领域，公开了一种可降解材料及其制备方法、纸杯。可降解材料的原料包括聚乳酸母粒、聚对苯二甲酸

【技术实现步骤摘要】
一种可降解材料及其制备方法、纸杯


[0001]本申请涉及一次性纸杯领域，尤其是涉及一种可降解材料及其制备方法、纸杯。

技术介绍

[0002]纸杯属于一次性日用品，因为纸杯使用方便，干净卫生的优点，在市面上广泛使用，因此消耗量较大，进而导致产生较多的一次性垃圾。目前的纸杯通常分为外层杯体和杯体内壁的淋膜层，外层杯体采用化学木浆制成，因此可以被降解，而淋膜层多采用PE淋膜层，但是PE淋膜层的降解能力较差，不能满足绿色环保的要求，因此导致纸杯整体降解能力较差。
[0003]聚乳酸是比较有前景的可生物降解的材料之一，能够在自然环境下实现完全降解，但是聚乳酸自身抗冲击强度较差、断裂伸长率较低的缺点限制了它的应用，使用聚乳酸作为原料制备的淋膜喷淋于纸杯的外层杯体的内壁，得到的纸杯防水防油性能相对较差。

技术实现思路

[0004]为了提高聚乳酸淋膜的韧性，达到与PE淋膜层相似的防水防油效果，并同时提高纸杯的降解能力，本申请提供一种可降解材料及其制备方法、纸杯。
[0005]第一方面，本申请公开了一种可降解材料，所述可降解材料由以下质量份的原料混合并进行挤出造粒得到：聚乳酸母粒：60～70份；聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯母粒：20～30份；增韧剂：10～15份；润滑剂：2.3～3.5份；成核剂：2～3份；抗氧剂：0.3～0.6份；胶原蛋白：12～16份。
[0006]聚乳酸是由乳酸合成的，乳酸是微生物发酵的产物，乳酸的原料为所有碳水化合物富集的物质。聚乳酸在土壤中微生物和水的作用下可以被完全分解成二氧化碳和水，对环境污染性较小，因此具有良好的可生物降解性，并且对人体无毒、无刺激。但是聚乳酸的韧性较差，因此加入聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯对其进行改性，聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯具有比较优异的韧性，可以弥补聚乳酸韧性较差的缺点。并且聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯是一种石油基可生物降解聚合物，在土壤中能被微生物分解为二氧化碳和水，对环境污染较小，符合绿色环保的要求。
[0007]另外在体系中添加了胶原蛋白，胶原蛋白是由无数根胶原纤维束组合而成，胶原蛋白最基本的单位是原胶原，原胶原是由紧密结合的三条多胜肽链组成，三条多胜肽链以链间的氢键紧密结合，形成比较稳定的三股螺旋结构。胶原蛋白还具有良好的相容性，因此将胶原蛋白添加入上述体系，不仅能够与聚乳酸和聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯良好结
合，并且提高聚乳酸的韧性。胶原蛋白属于蛋白质，比较容易降解，不会对环境造成污染。并且胶原蛋白具有较为优异的阻油和阻湿特性，可以提高可降解材料的防水性能，涂覆在外层杯体内壁后可以提高纸杯的防水效果。
[0008]因此，聚乳酸、聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯、胶原蛋白及其它助剂结合得到的可降解材料具有比较优异的韧性，将此可降解材料喷淋于外层杯体的内壁时不易裂开，可以达到与PE淋膜层相似的防水防油效果，并同时提高了纸杯的降解能力。
[0009]可选的，所述润滑剂为甘油和硬脂酸的混合物，所述甘油和硬脂酸的质量之比为：(4～6)∶1。
[0010]甘油作为外润滑剂，可以降低可降解材料在熔融时的粘附力，增强可降解材料的流动性。硬脂酸作为内润滑剂，可以减少聚合物分子之间的内聚力，改善助剂之间的流动性，从而使助剂之间更好的结合，两者相互结合可以增强助剂之间混合的均匀度，并且增强可降解材料的加工性能。
[0011]可选的，所述胶原蛋白是从鱼鳞、鱼皮、猪皮和牛皮中任意一种胶原蛋白原料得到的。
[0012]上述胶原蛋白原料中富含胶原蛋白，材料简单易得，经过处理后可以得到质量较好的胶原蛋白。
[0013]可选的，所述胶原蛋白由胶原蛋白原料经过草木灰处理后得到的，所述草木灰和胶原蛋白原料的质量之比为：(5～8)∶1。
[0014]草木灰中富含碱性物质，该比例下的草木灰中的碱性物质的浓度可以将胶原蛋白材料中的胶原蛋白提取出来，再经过过滤、离心等处理，可以得到质量较好的胶原蛋白。并且草木灰中的碱呈弱碱性，跟氢氧化钠等强碱相比，不易破坏胶原蛋白的结构，能够得到质量较高的胶原蛋白。而且草木灰比较环保，对环境产生污染较小，而氢氧化钠等碱类在后续处理中会产生大量的废水，对环境造成较大的污染，不够绿色环保。
[0015]综上所述，草木灰不仅能够提供提取胶原蛋白所需的碱性，而且在提取过程中对环境的污染较小，因此使用草木灰提取胶原蛋白是较佳的选择。
[0016]可选的，所述胶原蛋白的制备方法，包括以下步骤：S1.去除上述胶原蛋白原料中的脂肪并进行清洗后，用去离子水浸泡至水清澈，滤干水分，冷冻保存；S2.将冷冻后的胶原蛋白原料粉碎；S3.在草木灰中加入去离子水，搅拌均匀后加入粉碎后的胶原蛋白原料再搅拌1～2h，得到混合溶液；S4.将步骤S3中的混合溶液进行离心，取上清液；S5.在上清液中先加入氯化钠溶液浸泡至沉淀析出后进行离心，再在得到的沉淀物中加入柠檬酸溶液浸泡2～3h后透析，将得到的沉淀物进行浓缩、冻干处理，制得。
[0017]在步骤S2中，将胶原蛋白原料粉碎，以便于后续步骤中胶原蛋白的提取。在步骤S3中，先加入去离子水，可以使草木灰中的碱性物质溶于水中，然后与粉碎的胶原蛋白原料混合，可以加快提取胶原蛋白的效率。在步骤S4中，经过超速离心，可以将剩下的胶原蛋白废料和草木灰中的固体物质去除，得到含量较高的胶原蛋白。在步骤S5中，氯化钠溶液为2％～2.5％的氯化钠溶液，柠檬酸溶液为0.1～0.12mol/L的柠檬酸溶液，将得到的胶原蛋白用
2.5％的氯化钠溶液和0.1～0.12mol/L的柠檬酸溶液浸泡后可以将其中少量的杂蛋白去除，得到含量更高的胶原蛋白。
[0018]可选的，在步骤S3中，加入粉碎的胶原蛋白原料后在40～50℃下进行搅拌。
[0019]在此温度范围内，在不破坏胶原蛋白的结构的情况下，可以加快从胶原蛋白原料中提取胶原蛋白的效率。
[0020]可选的，在步骤S4中离心的条件为4000～6000r/min，离心时间为8～12min。
[0021]通过该离心条件下的超速离心，可以使含有胶原蛋白的上清液和未过滤干净的杂质更好的分离，以得到含量较高的胶原蛋白。
[0022]第二方面，本申请公开了一种可降解材料的制备方法，包括以下步骤：Z1.将增韧剂、润滑剂、抗氧剂和胶原蛋白混合均匀；Z2.再加入聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯母粒、聚乳酸母粒和成核剂混合均匀；Z3.将步骤Z2中的混合物进行熔融、挤出、造粒。
[0023]在步骤Z1中，混合时间为20～30min，混合速度为300～500r/min，先将所添加的助剂混合均匀，以便于后续步骤中便于与聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯母粒和聚乳酸母粒更加均匀的混合。步骤Z2中，加入成核剂，使混合物在步骤Z3中挤出时能够快速结晶，缩短可降解材料的成型周期。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解材料，其特征在于，所述可降解材料由以下质量份的原料混合并进行挤出造粒得到：聚乳酸母粒：60～70份；聚对苯二甲酸
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己二酸丁二醇酯母粒：20～30份；增韧剂：10～15份；润滑剂：2.3～3.5份；成核剂：2～3份；抗氧剂：0.3～0.6份；胶原蛋白：12～16份。2.根据权利要求1所述的一种可降解材料，其特征在于，所述润滑剂为甘油和硬脂酸的混合物，所述甘油和硬脂酸的质量之比为：（4～6）：1。3.根据权利要求1所述的一种可降解材料，其特征在于，所述胶原蛋白是从鱼鳞、鱼皮、猪皮和牛皮中任意一种胶原蛋白原料得到的。4.根据权利要求3所述的一种可降解材料，其特征在于，所述胶原蛋白由胶原蛋白原料经过草木灰处理后得到的，所述草木灰和胶原蛋白原料的质量之比为：（5～8）：1。5.根据权利要求4所述的一种可降解材料，其特征在于，所述胶原蛋白的制备方法，包括以下步骤：S1.去除上述胶原蛋白原料中的脂肪并进行清洗后，用去离子水浸泡至水清澈，滤干水分，冷冻保存；S2.将冷冻后的胶原蛋白原料粉碎；S3.在草木灰中加入去离子水，搅拌均匀后加入粉碎后的胶原蛋白原料再搅拌1～2h，得到混合溶液；S4.将步骤S3中的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐绵华，林伟强，王历林，吴桂林，江玲，唐国华，张琦洲，韩泽平，
申请(专利权)人：杭州人民环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：