一种可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材及其制备方法与流程

1.本发明涉及柔性生物可降解片材技术领域，尤其涉及一种可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材及其制备方法。


背景技术：

2.可降解材料是在一段时间内，在热力学和动力学意义上均可降解的材料，按降解的外因因素来分，可分为：光降解材料、生物降解材料等，影响因素主要有温度、分子量、材料结构等，其中可降解材料在加速降解过程中温度不可太高也不可太低，因为聚合物在温度过高时会发生副反应；温度过低时，达不到加速降解的目的。所以，为避免温度和空气流动对可降解材料造成影响，可降解材料都保存在低温密封环境中；而分子量对可降解材料产生影响主要是因为每个酯键都可能被水解，而分子链上的酯键水解是无规则的，当聚合物分子链越长时，它能够发生水解的部位越多，那么降解越快；材料结构对可降解材料产生影响主要是因为由于梳状共聚物的质量和分子量降低快是由于骨架具有极性，有利于酯键的断裂，所以梳状分子共聚物的降解速度比线状分子大。
3.随着时代的发展，可降解材料的自身特性也逐渐增多，其中可金属化和抗静电的柔性生物可降解材料属于相对常见的可降解材料，而传统可金属化和抗静电的柔性生物可降解材料的组成成分较为复杂，并且在生产制备时，流程较为繁琐，不能够较为准确控制所制备含量，且反应条件较为苛刻，给生产制备人员带来相当大的困难，而且制备出来的可金属化和抗静电的柔性生物可降解材料可降解强度较低，使可金属化和抗静电的柔性生物可降解材料涉及较为局限。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在传统可金属化和抗静电的柔性生物可降解材料的组成成分较为复杂，并且在生产制备时，流程较为繁琐，不能够较为准确控制所制备含量，且反应条件较为苛刻，给生产制备人员带来相当大的困难，而且制备出来的可金属化和抗静电的柔性生物可降解材料可降解强度较低，使可金属化和抗静电的柔性生物可降解材料涉及较为局限的缺点，而提出的一种可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材及其制备方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：所述柔性生物可降解片材采用柔性生物可降解聚合物制成，所述柔性生物可降解片材包括聚乳酸、增柔剂、催化剂和添加剂。
6.优选的，所述柔性生物可降解片材质量百分含量的组分为：聚乳酸50-70％、增柔剂30-50％、催化剂1-5％、添加剂10-20％。
7.优选的，所述聚乳酸，又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，聚乳酸的热稳定性好，加工温度170-230℃，有好的抗溶剂性，由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好。
8.优选的，所述增柔剂是由三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐组成，将三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐分别在40-60℃预融，当两种原料均为流体时，在搅拌下于40-60℃将两种原料缓慢混合至均匀而制备。
9.优选的，所述添加剂为预降解浓缩液又叫pdcs，pdcs通常是金属化合物，如硬脂酸钴或硬脂酸锰，可促进氧化过程，使塑料分解成脆性的低分子量的分解段，微生物吞噬分解段，将柔性可降解材料转化为二氧化碳、水和生物体。
10.采用上述技术方案，本发明中以聚乳酸、增柔剂、催化剂、添加剂作为制作可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材，其中聚乳酸作为可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的基材，机械性能及物理性能良好，聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛，可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布，进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好；增柔剂在整个材料占比也较大，是由三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐组成，具有生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好的特点；当pdcs被添加到聚乙烯(标准塑料袋材料)中，促进几乎完全的降解，四周内，95％的塑料变成可被细菌处理的碎片，包含pds的聚合物比那些需要在垃圾填埋场填埋几百年的纯聚合物更加环保，因此在提高片材可降解强度的前提下，进一步提高了该片材的环保性能。
11.优选的，该方法包括以下步骤：
12.1)先计算各组分质量百分含量以及所需制备材料质量。
13.2)将三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐聚合物按步骤1)含量外加催化剂加入高速搅拌机中，以真空环境进行减压。
14.3)将步骤2)中反应得到的产物进行溶解并依次经过沉淀、过滤，最后在真空环境下进行干燥称重。
15.4)最后借助双螺杆挤出机将物料挤压成型得到可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材。
16.优选的，所述催化剂占总百分比含量范围为1-5％，步骤2)中反应容器温度控制范围在100-180℃。
17.优选的，所述步骤2)和步骤4)中，高速搅拌机转速范围为1500-3000r/min，双螺杆挤出机的温度范围为150-200℃。
18.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
19.本发明中，先将聚乳酸、三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐聚合物、催化剂、pdcs添加剂按照特定质量百分含量进行称取，再加入1-5％的催化剂，使得反应更加充分，然后再注入到转速范围为1500-3000r/min的高速搅拌机中进行充分搅拌，采用真空环境反应，达到了使得各组分可以进行充分反应，然后再将反应后得到的产物通过沉淀、过滤等物理操作方法进行进一步加工，最后称重，根据所需制备量多次反复制备，直到达到特定制备材料所需质量，然后注入到双螺杆挤出机中，而双螺杆挤出机温度控制在150-200℃达到了可以在不影响物料正常化学性能的前提下，可以进行热塑成型得到所需片材的效果，其中聚乳酸作为可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的基材具有较强的便捷性，以及加工方便在一定程度上加快了可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的制备效率；pdcs通常是金属化合物，可促进氧化过程，使塑料分解成脆性的低分子量的分解段，微生物吞噬分解
段，将它们转化为二氧化碳、水和生物体，进一步提高了可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的环保性能，使可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材更加具有实用性。
20.下表为本发明各实施例中可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的种类以及占比：
21.材料组分聚乳酸增柔剂催化剂添加剂实施例15030515实施例2553555实施例35530312实施例45035510实施例55530114
22.在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量为50％、增柔剂30％、催化剂5％、添加剂15％，使得聚乳酸与各原料间发生化学反应更加充分，加快可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的制备速率；
23.在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量提升至55％、增柔剂提升至35％、催化剂5％、添加剂降至5％，使得单次制备量提高，增柔效果增强，适用于制备对柔韧性要求较高的片材；
24.在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量提升至55％、增柔剂35％、催化剂降至3％、添加剂降至12％，使得单次制备量提高，但催化效率降低，额外添加剂降低，使得可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材更加可金属化和抗静电可降解强度；
25.在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量50％、增柔剂升高至35％、催化剂 5％、添加剂降至10％，相对实施例1在不改变单次制备量的基础上降低了添加剂含量，使对可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材制备过程更加简便；
26.在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量提升至50％、增柔剂30％、催化剂降至1％、添加剂降至14％，相对实施例1在不改变单次制备量的基础上降低了催化剂含量，在降低可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材反应速率后，可以增强片材的可降解强度以及环保强度。
具体实施方式
27.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
29.本发明提供了一种可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材及其制备方法，包括聚乳酸、增柔剂、催化剂和添加剂。
30.下面具体说一下可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材及其制备方法的具体设置和作用。
31.柔性生物可降解片材质量百分含量的组分为：聚乳酸50-70％，增柔剂 30-50％，
催化剂1-5％，添加剂10-20％。
32.聚乳酸，又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，聚乳酸的热稳定性好，加工温度170-230℃，有好的抗溶剂性，由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好。
33.增柔剂是由三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐组成，将三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐分别在40-60℃预融，当两种原料均为流体时，在搅拌下于 40-60℃将两种原料缓慢混合至均匀而制备。
34.添加剂为预降解浓缩液又叫pdcs，pdcs通常是金属化合物，如硬脂酸钴或硬脂酸锰，可促进氧化过程，使塑料分解成脆性的低分子量的分解段，微生物吞噬分解段，将柔性可降解材料转化为二氧化碳、水和生物体。
35.采用上述技术方案，本发明中以聚乳酸、增柔剂、催化剂、添加剂作为制作可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材，其中聚乳酸作为可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的基材，机械性能及物理性能良好，聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛，可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布，进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好；增柔剂在整个材料占比也较大，是由三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐组成，具有生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好的特点；当pdcs被添加到聚乙烯(标准塑料袋材料)中，促进几乎完全的降解，四周内，95％的塑料变成可被细菌处理的碎片，包含pds的聚合物比那些需要在垃圾填埋场填埋几百年的纯聚合物更加环保，因此在提高片材可降解强度的前提下，进一步提高了该片材的环保性能。
36.该方法包括以下步骤：
37.1)先计算各组分质量百分含量以及所需制备材料质量。
38.2)将三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐聚合物按步骤1)含量外加催化剂加入高速搅拌机中，以真空环境进行减压。
39.3)将步骤2)中反应得到的产物进行溶解并依次经过沉淀、过滤，最后在真空环境下进行干燥称重。
40.4)最后借助双螺杆挤出机将物料挤压成型得到可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材。
41.催化剂占总百分比含量范围为1-5％，步骤2)中反应容器温度控制范围在 100-180℃。
42.步骤2)和步骤4)中，高速搅拌机转速范围为1500-3000r/min，双螺杆挤出机的温度范围为150-200℃。
43.具体操作流程为：先将聚乳酸、三乙醇胺酯基季铵盐和咪唑啉季铵盐聚合物、催化剂、pdcs添加剂按照特定质量百分含量进行称取，再加入1-5％的催化剂，使得反应更加充分，然后再注入到转速范围为1500-3000r/min的高速搅拌机中进行充分搅拌，采用真空环境反应，达到了使得各组分可以进行充分反应，然后再将反应后得到的产物通过沉淀、过滤等物理操作方法进行进一步加工，最后称重，根据所需制备量多次反复制备，直到达到特定制备材料所需质量，然后注入到双螺杆挤出机中，而双螺杆挤出机温度控制在150-200℃达到了可以在不影响物料正常化学性能的前提下，可以进行热塑成型得到所需片材的效果，
其中聚乳酸作为可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的基材具有较强的便捷性，以及加工方便在一定程度上加快了可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的制备效率；pdcs通常是金属化合物，可促进氧化过程，使塑料分解成脆性的低分子量的分解段，微生物吞噬分解段，将它们转化为二氧化碳、水和生物体，进一步提高了可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的环保性能，使可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材更加具有实用性，实施例1：在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量为50％、增柔剂30％、催化剂5％、添加剂15％，使得聚乳酸与各原料间发生化学反应更加充分，加快可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材的制备速率；
44.实施例2：在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量提升至55％、增柔剂提升至35％、催化剂5％、添加剂降至5％，使得单次制备量提高，增柔效果增强，适用于制备对柔韧性要求较高的片材；
45.实施例3：在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量提升至55％、增柔剂35％、催化剂降至3％、添加剂降至12％，使得单次制备量提高，但催化效率降低，额外添加剂降低，使得可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材更加可金属化和抗静电可降解强度；
46.实施例4：在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量50％、增柔剂升高至35％、催化剂5％、添加剂降至10％，相对实施例1在不改变单次制备量的基础上降低了添加剂含量，使对可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材制备过程更加简便；
47.实施例5：在百分含量100％的基础上，聚乳酸含量提升至50％、增柔剂30％、催化剂降至1％、添加剂降至14％，相对实施例1在不改变单次制备量的基础上降低了催化剂含量，在降低可金属化和抗静电的柔性生物可降解片材反应速率后，可以增强片材的可降解强度以及环保强度。
48.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。