一种耐热生物降解吸管材料及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种耐热生物降解吸管材料，所述耐热生物降解吸管包括以下重量份数计的组分：改性聚乳酸63

【技术实现步骤摘要】
一种耐热生物降解吸管材料及其生产工艺


[0001]本专利技术涉及生物可降解材料
，具体涉及一种耐热生物降解吸管材料及其生产工艺。

技术介绍

[0002]从2020年底开始，奶茶、咖啡和冷饮等众多餐饮行业逐渐将传统聚丙烯吸管更新为纸吸管和生物可降解塑料吸管。纸吸管通过胶黏剂粘接形成管状，其耐水性较差，用在热饮中容易变软，尤其很多人在喝饮料时有边喝边咬管的动作，因此投入餐饮市场后消费者普遍反应体验感差。生物降解吸管的外观和使用性能与聚丙烯吸管相近，市场接受度也较高。生物降解吸管的主要原料是聚乳酸(PLA)，PLA由储量丰富的淀粉经过发酵制成，由PLA制成的吸管使用后可直接进行堆肥处理，最终完全降解为生物质，二氧化碳和水，对环境无压力，有助于实现碳中和目标。PLA的硬度和强度较高，但缺乏柔性和弹性，软化点较低(58℃左右)，在加工和使用过程中容易断裂且耐温性较差，因此PLA吸管更适用于冷饮，在热饮中使用需添加其他生物可降解聚酯(如PBAT、PBS、PCL等)来解决脆性和耐热性差的问题，或填充竹粉，淀粉，滑石粉等提高其耐热性，或通过促进PLA结晶提高其耐热性。随着生物降解吸管市场需求逐渐标准化，PLA降解吸管在多种应用场景的品质稳定性和价格都成为采购方的重点关切。
[0003]中国专利CN113698746A公开了一种可降解耐热聚乳酸管材及其制备方法，该耐热管材是将高旋光度聚乳酸、有机成核剂、无机成核剂、增韧剂及微交联剂混合，再经过挤管和退火处理之后得到。该技术可以实现高旋光度PLA的高效结晶，提高PLA的耐热性，但高旋光度PLA结晶后会使PLA吸管变得更脆，另外也会影响材料的降解性。
[0004]中国专利CN113831607A公开了一种表面覆有耐热涂层的耐热生物降解吸管及其制备方法，该方法中吸管层包含聚乳酸、PBS和聚乙醇酸，耐热涂层则由丙烯腈，苯乙烯等组成。聚乙醇酸的降解速率极快，直接添加到吸管中将严重缩短吸管的货架期和使用寿命，另外涂层中的小分子单体均不可降解且有一定毒性，难以直接用在接触制品行业。
[0005]中国专利CN113801450A公开了一种通过耐高温挤出吸管制品用全生物降解塑料及改性方法，向PLA中加入PBS、PBAT、成核剂、结晶促进剂、扩链剂、增容剂、填充剂等，并经过多次结晶，使吸管具有耐100℃高温的性能。该结晶工艺需要重复至少3次，结晶时间长，在实际生产时需要占用大量生产场地，且加工效率大大降低。
[0006]综上所述，目前PLA吸管的耐热性可通过与PBS等软化点较高的生物降解树脂混合来实现，另一方面则结合结晶工艺来实现。但在实际应用过程中也出现了PBS价格居高不下、PBS的食品模拟物总迁移量较高、结晶工艺普遍效率低下和产品性能不稳定等问题。因此，如何提供一种低成本，高效率和可降解耐热聚乳酸管材是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的为解决上述
技术介绍
中提出的问题，提供一种耐热生物降解吸管材
料及其生产工艺。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种耐热生物降解吸管材料材料，其原料包含如下质量份数计的组分：
[0009]改性聚乳酸63
‑
125份，辅料20.7
‑
95份，复合热稳定剂0.05
‑
15份，天然抗菌剂2.2
‑
16.5份，抗老化剂1
‑
16份。
[0010]本专利技术的改性聚乳酸可以为平均粒径1
‑
5mm的圆柱状、椭圆饼状或球形颗粒，特性粘度([η])为2
‑
8dL/g，分子量为8
‑
16万。
[0011]优选的，所述改性聚乳酸包含聚乳酸40
‑
75份、聚碳酸亚丙酯10
‑
40份、小分子相容剂0.5
‑
8.2份、引发剂0.02
‑
3.1份。
[0012]优选的，聚乳酸可以为左旋聚乳酸(PLLA)、右旋聚乳酸(PDLA)、立构复合聚乳酸(SC
‑
PLA)中的至少两种。
[0013]优选的，所述聚碳酸亚丙酯的分子量为10
‑
18万。
[0014]优选的，所述小分子相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、柠檬酸三乙酯、三醋酸甘油酯、聚乙二醇、异山梨糖醇、β
‑
环糊精、乙酰柠檬酸三丁酯中的至少一种。
[0015]优选的，所述引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二环己基甲腈、过氧化月桂酰、过氧化苯甲二酰、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯中的至少一种。
[0016]优选的，所述改性聚乳酸的制备步骤如下：
[0017]将40
‑
75重量份聚乳酸、10
‑
40重量份聚碳酸亚丙酯、0.5
‑
8.2份重量份小分子相容剂和0.02
‑
3.1重量份引发剂在拌料机中混合均匀，随后加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，挤出温度为160
‑
210℃，转速为200
‑
600rpm/min。经过冷却、拉伸、切粒和筛分后得到改性聚乳酸。
[0018]优选的，所述辅料包含0.1
‑
5.2重量份成核剂，20
‑
79.8重量份复合增韧剂， 0.6
‑
10重量份爽滑剂。
[0019]优选的，所述成核剂为二(3,4
‑
二甲基二苄叉)山梨醇、二(对氯取代苄叉) 山梨醇、双(对特丁基苯丙酸)羟基铝、双(对特丁基苯氧基)磷酸钠、甲撑双(2,4
‑
特丁基苯氧基)磷酸钠、N.N'
‑
二环己基对苯二甲酰胺、1，3，5
‑
苯三甲酸三(环己胺)、1，3，5
‑
苯三甲酸三(苯胺)、纳米氧化锌、叶腊石、纳米二氧化硅、纳米插层蒙脱土、碳纳米管、纳米羟基磷灰石、氧化石墨烯、滑石粉、硅酸钙、硅酸镁、安息香酸钠、硬脂酸镁、苯甲酸钠中的至少两种。
[0020]优选的，所述复合增韧剂为聚丁二酸
‑
己二酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚ε
‑
己内酯、聚乳酸
‑
ε
‑
己内酯共聚物、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸苯乙烯酯、聚乙二醇
‑
乳酸共聚物、聚乙二醇
‑
ε
‑
己内酯共聚物中的至少两种。
[0021]优选的，所述爽滑剂为二甲基硅油、费托蜡、硬脂酸、白油、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、氧化聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物中的至少两种。
[0022]优选的，所述复合热稳定剂为2,6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲基苯酚、四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐热生物降解吸管材料，其特征在于：所述耐热生物降解吸管包括以下重量份数计的组分：改性聚乳酸63
‑
125份，辅料20.7
‑
95份，复合热稳定剂0.05
‑
15份，天然抗菌剂2.2
‑
16.5份，抗老化剂1
‑
16份。2.根据权利要求1所述的一种耐热生物降解吸管材料，其特征在于：所述改性聚乳酸包括以下重量份计的组分：聚乳酸40
‑
75份、聚碳酸亚丙酯10
‑
40份、小分子相容剂0.5
‑
8.2份、引发剂0.02
‑
3.1份。3.根据权利要求2所述的一种耐热生物降解吸管材料，其特征在于：所述聚乳酸为左旋聚乳酸(PLLA)、右旋聚乳酸(PDLA)、立构复合聚乳酸(SC
‑
PLA)中的至少两种。4.根据权利要求1所述的一种耐热生物降解吸管材料，其特征在于：所述辅料包含0.1
‑
5.2重量份成核剂，20
‑
79.8重量份复合增韧剂，0.6
‑
10重量份爽滑剂。5.根据权利要求4所述的一种耐热生物降解吸管材料，其特征在于，所述成核剂为二(3,4
‑
二甲基二苄叉)山梨醇、二(对氯取代苄叉)山梨醇、双(对特丁基苯丙酸)羟基铝、双(对特丁基苯氧基)磷酸钠、甲撑双(2,4
‑
特丁基苯氧基)磷酸钠、N.N'
‑
二环己基对苯二甲酰胺、1，3，5
‑
苯三甲酸三(环己胺)、1，3，5
‑
苯三甲酸三(苯胺)、纳米氧化锌、叶腊石、纳米二氧化硅、纳米插层蒙脱土、碳纳米管、纳米羟基磷灰石、氧化石墨烯、滑石粉、硅酸钙、硅酸镁、安息香酸钠、硬脂酸镁、苯甲酸钠中的至少两种。6.根据权利要求4所述的一种耐热生物降解吸管材料，其特征在于：所述复合增韧剂为聚丁二酸
‑
己二酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚ε
‑
己内酯、聚乳酸
‑
ε
‑
己内酯共聚物、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸苯乙烯酯、聚乙二醇
‑
乳酸共聚物、聚乙二醇
‑
ε
‑
己内酯共聚物中的至少两种。7.根据权利要求1所述的一种耐热生物降解吸管材料，其特征在于：所述复合热稳定剂为2,6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲基苯酚、四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑
4－羟基苯基]季戊四醇酯、辛基化二苯胺、4.4
‘
二(α,α二甲基苄基二苯胺)、聚碳化二亚胺、N
‑
苯基－N
′‑
异丙基－对苯二胺、N，N
′‑
二(1，4
‑
二甲基戊基)
‑
对苯二胺、N
‑
苯基
‑
N
′‑
(对
‑
甲苯磺酰基)
‑
对苯二胺、二硬脂酸硫代二丙酸酯、硫代二丙酸二月桂酯和亚磷酸三壬基苯酯中...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺晓艳，
申请(专利权)人：三门震合科技有限公司，
类型：发明
国别省市：