一种高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料及其制备方法，本发明专利技术的改性材料，使用的聚合物体系是一个复杂的体系，通过选择不同的聚合物成分、增塑剂、抗氧剂调节体系中各组分的相互作用，实现产品性能的提升，同时通过加入无机填充以及成核剂调节产品的结晶性能提升材料的耐热性能，通过润滑剂、色粉的引入实现产品的稳定生产。制备的改性材料具有优异的力学性能、可加工性和成型性，安全环保，符合食品相关材料的使用要求；并且能实现耐热温度80℃以上，适用于刀叉勺等材料使用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可降解材料
，具体涉及一种高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着各地禁塑令的陆续推广，生物降解材料在各行各业逐渐推广起来。作为白色污染的源头，一次性注塑餐具等产品首当其冲。一次性注塑餐具包括，餐盒、餐盘以及一次性注塑成型的刀叉勺等工具等，由于应用场景的需求，除了要满足一般注塑产品的力学性能要求的基础上，还要满足一定的耐热性，因此采用常用的生物降解原料，如PLA、PBAT、PBS等无法满足要求，因此尝尝需要通过改性来达到使用厂家的要求。
[0003]中国专利CN112778726A公开了一种PLA耐热刀叉勺，能够有效提高耐热性，满足高温使用要求，还能够稳定成型。但是其可加工性不好，同时材料较脆，不易于使用。中国专利CN113087973A公开了一种可生物降解的耐高温一次性餐具及其制备方法，其具有较好的降解效果和较高的耐高温稳定性，但是该材料的拉伸轻度、抗冲击强度等力学性能和耐水稳定性不好。
[0004]因此，研发一种力学性能优异、稳定性好且耐热全生物降解的刀叉勺改性材料，是当下亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料，其具有优异的力学性能、可加工性和成型性，同时满足食品材料高耐热性的要求，能实现耐热温度80℃以上。
[0006]本专利技术一方面提供一种高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料，按重量计，包括PLA 20
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40份、含有至少一个丁二醇酯的聚合物30
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60份、无机填充材料20
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25份、增塑剂3
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5份、扩链剂0.1
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1份、润滑剂0.1
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1份、抗氧剂0.1
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1份、色粉0.1
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1份、成核剂0.1
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0.5份。
[0007]优选的，所述PLA在190℃/2.16kg的熔融指数为20
‑
40g/10min。。
[0008]优选的，所述含有至少一个丁二醇酯的聚合物在190℃/2.16kg的熔融指数为1
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10g/10min。
[0009]优选的，所述含有至少一个丁二醇酯的聚合物为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或多种混合。
[0010]优选的，所述含有至少一个丁二醇酯的聚合物为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯。
[0011]优选的，所述聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为3
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5:0.1
‑
1。
[0012]为了进一步平衡材料的可加工性能和成型性，易于其注塑成型，并有效增强其拉伸强度、韧性等力学性能和耐热性，本专利技术中添加特定的含有至少一个丁二醇酯的聚合物。
专利技术人在实验中发现，PLA具有优异的可降解性和高强度的性能，但是其韧性差、抗冲击性差、硬度大，并且其制成的材料在用于刀叉勺等产品使用时，质脆而易于破裂，不利于使用。而添加含有至少一个丁二醇酯的聚合物能有效增强其韧性、提高其耐热性能，并且降低材料的硬度和脆性。特别的，当使用的含有至少一个丁二醇酯的聚合物为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯两者的混合时，由于聚丁二酸丁二醇酯具有高韧性，且其为大分子的直链结构，其主链含有大量非极性亚甲基结构和酯键，能够与PLA很好的相容；而聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯具有优异的延展性和断裂伸长率。几种成分混合使用能有效提升改性材料的力学性能、可降解性和高温稳定性。
[0013]但是专利技术人发现，当聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯含量过多时，材料的冲击强度和断裂伸长率反而变差。可能是由于聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯含有BA和BT链段，同时含有苯基，与PLA的相容性不好，反而影响材料的性能。特别的，当聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为3
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5:0.1
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1时，具有最好的效果。专利技术人分析，可能是由于在此条件下，有足够的聚丁二酸丁二醇酯能够与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯进行反应、交联，增强了其与PLA材料体系的相容性，形成了均匀分散的交联网络结构，而不会出现团聚现象。并且，专利技术人意外的发现，此时的改性材料具有优异的加工性和成型性。可能是由于PLA具有较高的流动性，其虽然易于加工，但是不易于材料在制成刀叉勺制品的注塑成型，而添加的聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯能够降低其加工流动性，在其加工性能和挤出成型性之间达到平衡。
[0014]优选的，所述无机填充材料为滑石粉。
[0015]优选的，所述增塑剂为柠檬酸三乙酯(TEC)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)中的一种或者多种，
[0016]进一步优选的，所述增塑剂为TEC、ATBC。
[0017]优选的，所述扩链剂为ADR
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4370、ADR
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4468中的一种或者多种。优选的，所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、EBS中的一种或者多种混合。
[0018]进一步优选的，所述润滑剂为芥酸酰胺和EBS。
[0019]为了有效提高材料的加工稳定性和改善水解稳定性，进一步优选的，所述芥酸酰胺、EBS的质量比为1:0.8
‑
1.2。
[0020]进一步优选的，所述芥酸酰胺、EBS的质量比为1:1。
[0021]芥酸酰胺具有优异的表面极性、热稳定性，添加芥酸酰胺能增强塑料的耐热性，且使制品不粘结；并且其无毒环保，可适用于食品包装、餐具使用。同时，可能由于其分子结构中含有长不饱和C22链和极性胺基，同时能够增强色粉、无机填料等在体系中的分散性，实现材料的高效挤出、成型并且颜色均匀、有光泽。但是专利技术人发现，芥酸酰胺由于其与聚合物的相容性较差，易迁移到材料的表面，形成结晶结构，一定程度的结晶能增强材料的润滑性能，但是迁移过多则会影响材料的稳定性。
[0022]本专利技术中将芥酸酰胺、EBS共同使用，制得的材料具有更高的稳定性。专利技术人推测，可能是由于两者复配，并与体系中特定的聚合物共同使用时，能增强其与体系中的聚合物的相容性，与聚合物反应形成交联结构降低了其表面迁移。并且专利技术人意外的发现，当使用的芥酸酰胺、EBS的质量比为1:0.8
‑
1.2，不仅能有效提高塑料材料的耐热性、易加工成型、降低挤出时与设备的黏连，同时还能使塑料材料具有更好的加工稳定性和水解稳定性，更
易于储存存放。专利技术人分析，可能是由于酯基材料中含有大量的酯基，酯基吸水易水解，影响材料的稳定性，而EBS结构中含有极性酰胺基团和两个长碳链的疏水基团，能有效避免酯基水解，同时增强了材料的稳定性，更易于储存存放。
[0023]优选的，所述改性材料中，还含有抗氧剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料，其特征在于，按重量份计，包括PLA 20
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40份、含有至少一个丁二醇酯的聚合物30
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60份、无机填充材料20
‑
25份、增塑剂3
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5份、扩链剂0.1
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1份、润滑剂0.1
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1份。2.根据权利要求1所述的高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料，其特征在于，所述PLA在190℃/2.16kg的熔融指数为20
‑
40g/10min。3.根据权利要求1所述的高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料，其特征在于，所述含有至少一个丁二醇酯的聚合物在190℃/2.16kg的熔融指数为1
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10g/10min。4.根据权利要求3所述的高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料，其特征在于，所述含有至少一个丁二醇酯的聚合物为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或多种混合。5.根据权利要求4所述的高耐热性可生物降解的刀叉勺改性材料，其特征在于，所述含有至少一个丁二醇酯的聚合物为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二...

【专利技术属性】
技术研发人员：余波，安书怡，
申请(专利权)人：山东睿安新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：