一种制备生物可降解材料的方法与流程

1.本发明涉及可降解材料技术领域，具体为一种制备生物可降解材料的方法。


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。
3.由于传统的降解材料的主材多为淀粉材料，淀粉材料是目前最佳的可作为制备降解材料的最佳的原料，但是淀粉原料制作的降解材料，最然可实现降解，但是降解材料的韧性和延展性不佳，在制作相关的产品时，不能达到降解材料的最佳使用效果，本发明提供一种制备生物可降解材料的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种制备生物可降解材料的方法，以解决上述背景技术中提出的淀粉原料制作的降解材料，韧性和延展性不佳问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下重量份材料：淀粉材料10～15份、纤维材料5～8份、生物填料7～10份、聚合物材料10～15份和辅助试剂8～11份，所述淀粉材料包括玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉，所述玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉的之间质量占比为1：1.3：1，所述纤维材料包括植物纤维和纳米纤维素，所述植物纤维和纳米纤维素的之间质量占比为2：1，所述生物填料包括竹粉和稻壳粉，所述竹粉和稻壳粉的之间质量占比为1：1，所述聚合物材料包括聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸，所述聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸的之间质量占比为1：1：1，所述辅助试剂包括疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂，所述疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂的之间质量占比为2：1：1.2：1：1.5。
7.作为本发明的一种优选实施方式，包括以下制备流程：
8.s1.取材；
9.s2.混合；
10.s3.发酵；
11.s4.聚合。
12.作为本发明的一种优选实施方式，所述s2包括以下步骤：
13.a1.入料：选用中小型的搅拌器皿，将淀粉材料、纤维材料和生物填料倒入搅拌器皿内；
14.b1.混合：采用磁力搅拌的形式，将装有材料的搅拌器皿放置于磁力搅拌机上，且在器皿内放入四氟搅拌子且加入疏水剂和抗氧剂，密封器皿，调节器皿的温度处于60℃～70℃，进行搅拌20～30min；
15.c1.过滤：搅拌完成后，通过滤布将对搅拌后的材料进行过滤，从而提取材料。
16.作为本发明的一种优选实施方式，所述s3包括以下步骤：
17.a2.取料：将提取的材料倒入搅拌器内，并加入适量的水、粘稠剂、淀粉酶；
18.b2.搅拌：密封搅拌器，将搅拌器内的温度调节至95℃～110℃之间，搅拌时间为1～2小时，使得材料进行液化；
19.c2.冷却：材料液化后，对搅拌器进行降温，温度降至30℃时，添加酵母粉，即可进行发酵。
20.作为本发明的一种优选实施方式，所述s4包括以下步骤：
21.a3.装料：将发酵后的白色颗物嵌入至反应釜内，且添加聚合物(聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸)、催化剂和增韧剂；
22.b3.聚合反应：
①
酯化反应，反应釜内的真空度为40kpa，温度为80℃～150℃的条件下进行反应，得到脱水低聚物；
②
裂解反应，反应釜内的真空度调至0.098mpa，温度为200℃～260℃，对脱水低聚物进行二次反应；
23.c3.结晶抽滤：将反应后的晶体通过丙酮回流溶解，冷却室温后，通过蒸馏水沉淀，实现重结晶，将结晶物进行过滤得出降解材料。
24.作为本发明的一种优选实施方式，所述催化剂为碳酸钠。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.本可降解材料采用淀粉材料、纤维材料、生物填料、聚合物材料和辅助试剂的结合且通过混合、发酵和聚合的制备方法来实现，通过纤维材料以及生物填料的添加，可以有效的提高制备的降解材料的韧性和延展性，在制作产品后，增强了产品的使用效果，同时本制备流程简单，快捷，可提高了降解材料的制备效率。
附图说明
27.图1为本发明的制备流程图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例一
30.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
31.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下重量份材料：淀粉材料10份、纤维材料5份、生物填料7份、聚合物材料10份和辅助试剂8份，所述淀粉材料包括玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉，所述玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉的之间质量占比为1：1.3：1，所述纤维材料包括植物纤维和纳米纤维素，所述植物纤维和纳米纤维素的之间质量占比为2：1，所述生物填料包括竹粉和稻壳粉，所述竹粉和稻壳粉的之间质量占比为1：1，所述聚合物材料包括聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸，所述聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸的之间质量占比为1：1：1，所述辅助试剂包括疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂，所述疏水
剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂的之间质量占比为2：1：1.2：1：1.5。
32.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下制备流程：
33.s1.取材；
34.s2.混合；
35.s3.发酵；
36.s4.聚合。
37.本实施例中，s2包括以下步骤：
38.a1.入料：选用中小型的搅拌器皿，将淀粉材料、纤维材料和生物填料倒入搅拌器皿内；
39.b1.混合：采用磁力搅拌的形式，将装有材料的搅拌器皿放置于磁力搅拌机上，且在器皿内放入四氟搅拌子且加入疏水剂和抗氧剂，密封器皿，调节器皿的温度处于60℃～70℃，进行搅拌20～30min；
40.c1.过滤：搅拌完成后，通过滤布将对搅拌后的材料进行过滤，从而提取材料。
41.本实施例中，s3包括以下步骤：
42.a2.取料：将提取的材料倒入搅拌器内，并加入适量的水、粘稠剂、淀粉酶；
43.b2.搅拌：密封搅拌器，将搅拌器内的温度调节至95℃～110℃之间，搅拌时间为1～2小时，使得材料进行液化；
44.c2.冷却：材料液化后，对搅拌器进行降温，温度降至30℃时，添加酵母粉，即可进行发酵。
45.本实施例中，s4包括以下步骤：
46.a3.装料：将发酵后的白色颗物嵌入至反应釜内，且添加聚合物(聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸)、催化剂和增韧剂；
47.b3.聚合反应：
①
酯化反应，反应釜内的真空度为40kpa，温度为80℃～150℃的条件下进行反应，得到脱水低聚物；
②
裂解反应，反应釜内的真空度调至0.098mpa，温度为200℃～260℃，对脱水低聚物进行二次反应；
48.c3.结晶抽滤：将反应后的晶体通过丙酮回流溶解，冷却室温后，通过蒸馏水沉淀，实现重结晶，将结晶物进行过滤得出降解材料。
49.本实施例中，所述催化剂为碳酸钠。
50.实施例二
51.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下重量份材料：淀粉材料12份、纤维材料6份、生物填料8份、聚合物材料13份和辅助试剂9份，所述淀粉材料包括玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉，所述玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉的之间质量占比为1：1.3：1，所述纤维材料包括植物纤维和纳米纤维素，所述植物纤维和纳米纤维素的之间质量占比为2：1，所述生物填料包括竹粉和稻壳粉，所述竹粉和稻壳粉的之间质量占比为1：1，所述聚合物材料包括聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸，所述聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸的之间质量占比为1：1：1，所述辅助试剂包括疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂，所述疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂的之间质量占比为2：1：1.2：1：1.5。
52.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下制备流程：
53.s1.取材；
54.s2.混合；
55.s3.发酵；
56.s4.聚合。
57.本实施例中，s2包括以下步骤：
58.a1.入料：选用中小型的搅拌器皿，将淀粉材料、纤维材料和生物填料倒入搅拌器皿内；
59.b1.混合：采用磁力搅拌的形式，将装有材料的搅拌器皿放置于磁力搅拌机上，且在器皿内放入四氟搅拌子且加入疏水剂和抗氧剂，密封器皿，调节器皿的温度处于60℃～70℃，进行搅拌20～30min；
60.c1.过滤：搅拌完成后，通过滤布将对搅拌后的材料进行过滤，从而提取材料。
61.本实施例中，s3包括以下步骤：
62.a2.取料：将提取的材料倒入搅拌器内，并加入适量的水、粘稠剂、淀粉酶；
63.b2.搅拌：密封搅拌器，将搅拌器内的温度调节至95℃～110℃之间，搅拌时间为1～2小时，使得材料进行液化；
64.c2.冷却：材料液化后，对搅拌器进行降温，温度降至30℃时，添加酵母粉，即可进行发酵。
65.本实施例中，s4包括以下步骤：
66.a3.装料：将发酵后的白色颗物嵌入至反应釜内，且添加聚合物(聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸)、催化剂和增韧剂；
67.b3.聚合反应：
①
酯化反应，反应釜内的真空度为40kpa，温度为80℃～150℃的条件下进行反应，得到脱水低聚物；
②
裂解反应，反应釜内的真空度调至0.098mpa，温度为200℃～260℃，对脱水低聚物进行二次反应；
68.c3.结晶抽滤：将反应后的晶体通过丙酮回流溶解，冷却室温后，通过蒸馏水沉淀，实现重结晶，将结晶物进行过滤得出降解材料。
69.本实施例中，所述催化剂为碳酸钠。
70.实施例三
71.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下重量份材料：淀粉材料12份、纤维材料6份、生物填料8份、聚合物材料13份和辅助试剂9份，所述淀粉材料包括玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉，所述玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉的之间质量占比为1：1.3：1，所述纤维材料包括植物纤维和纳米纤维素，所述植物纤维和纳米纤维素的之间质量占比为2：1，所述生物填料包括竹粉和稻壳粉，所述竹粉和稻壳粉的之间质量占比为1：1，所述聚合物材料包括聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸，所述聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸的之间质量占比为1：1：1，所述辅助试剂包括疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂，所述疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂的之间质量占比为2：1：1.2：1：1.5。
72.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下制备流程：
73.s1.取材；
74.s2.混合；
75.s3.发酵；
76.s4.聚合。
77.本实施例中，s2包括以下步骤：
78.a1.入料：选用中小型的搅拌器皿，将淀粉材料、纤维材料和生物填料倒入搅拌器皿内；
79.b1.混合：采用磁力搅拌的形式，将装有材料的搅拌器皿放置于磁力搅拌机上，且在器皿内放入四氟搅拌子且加入疏水剂和抗氧剂，密封器皿，调节器皿的温度处于30℃～40℃，进行搅拌20～30min；
80.c1.过滤：搅拌完成后，通过滤布将对搅拌后的材料进行过滤，从而提取材料。
81.本实施例中，s3包括以下步骤：
82.a2.取料：将提取的材料倒入搅拌器内，并加入适量的水、粘稠剂、淀粉酶；
83.b2.搅拌：密封搅拌器，将搅拌器内的温度调节至70℃～85℃之间，搅拌时间为1～1.5小时，使得材料进行液化；
84.c2.冷却：材料液化后，对搅拌器进行降温，温度降至30℃时，添加酵母粉，即可进行发酵。
85.本实施例中，s4包括以下步骤：
86.a3.装料：将发酵后的白色颗物嵌入至反应釜内，且添加聚合物(聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸)、催化剂和增韧剂；
87.b3.聚合反应：
①
酯化反应，反应釜内的真空度为40kpa，温度为80℃～150℃的条件下进行反应，得到脱水低聚物；
②
裂解反应，反应釜内的真空度调至0.098mpa，温度为200℃～260℃，对脱水低聚物进行二次反应；
88.c3.结晶抽滤：将反应后的晶体通过丙酮回流溶解，冷却室温后，通过蒸馏水沉淀，实现重结晶，将结晶物进行过滤得出降解材料。
89.本实施例中，所述催化剂为碳酸钠。
90.实施例四
91.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下重量份材料：淀粉材料12份、纤维材料6份、生物填料8份、聚合物材料13份和辅助试剂9份，所述淀粉材料包括玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉，所述玉米淀粉、大豆淀粉和小麦淀粉的之间质量占比为1：1.3：1，所述纤维材料包括植物纤维和纳米纤维素，所述植物纤维和纳米纤维素的之间质量占比为2：1，所述生物填料包括竹粉和稻壳粉，所述竹粉和稻壳粉的之间质量占比为1：1，所述聚合物材料包括聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸，所述聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸的之间质量占比为1：1：1，所述辅助试剂包括疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂，所述疏水剂、粘稠剂、催化剂、抗氧剂和增韧剂的之间质量占比为2：1：1.2：1：1.5。
92.一种制备生物可降解材料的方法，包括以下制备流程：
93.s1.取材；
94.s2.混合；
95.s3.发酵；
96.s4.聚合。
97.本实施例中，s2包括以下步骤：
98.a1.入料：选用中小型的搅拌器皿，将淀粉材料、纤维材料和生物填料倒入搅拌器皿内；
99.b1.混合：采用磁力搅拌的形式，将装有材料的搅拌器皿放置于磁力搅拌机上，且在器皿内放入四氟搅拌子且加入疏水剂和抗氧剂，密封器皿，调节器皿的温度处于60℃～70℃，进行搅拌20～30min；
100.c1.过滤：搅拌完成后，通过滤布将对搅拌后的材料进行过滤，从而提取材料。
101.本实施例中，s3包括以下步骤：
102.a2.取料：将提取的材料倒入搅拌器内，并加入适量的水、粘稠剂、淀粉酶；
103.b2.搅拌：密封搅拌器，将搅拌器内的温度调节至95℃～110℃之间，搅拌时间为1～2小时，使得材料进行液化；
104.c2.冷却：材料液化后，对搅拌器进行降温，温度降至30℃时，添加酵母粉，即可进行发酵。
105.本实施例中，s4包括以下步骤：
106.a3.装料：将发酵后的白色颗物嵌入至反应釜内，且添加聚合物(聚苯乙烯树脂、聚羟基乙酸和a-羟基酸)、催化剂和增韧剂；
107.b3.聚合反应：
①
酯化反应，反应釜内的真空度为20kpa，温度为50℃～100℃的条件下进行反应，得到脱水低聚物；
②
裂解反应，反应釜内的真空度调至0.098mpa，温度为150℃～200℃，对脱水低聚物进行二次反应；
108.c3.结晶抽滤：将反应后的晶体通过丙酮回流溶解，冷却室温后，通过蒸馏水沉淀，实现重结晶，将结晶物进行过滤得出降解材料。
109.本实施例中，所述催化剂为碳酸钠。
110.以下是针对实施例1-4中材料的成分、制备条件的不同，分别对实施例1-4的降解效率、速率进行对比分析，对比情况如下：
111.一、实施例之间的对比情况如下表：
[0112][0113][0114]
通过上表，具体分析情况如下：
[0115]
①
实施例一与实施例二比较，混合、发酵和聚合部分的制备条件均相同，而取料的份数却不同，通过表内数据分析，实施例二的份数比实施例一略多，在制备条件不变的情况下，可分析得出，实施例二材料的浓度和占比要高于实施例一，因此，实施例二制的降解材料的分子密度要大于实施例一，降解材料的降解效率要略高于实施例一，但是降解速率并无太大差异。
[0116]
②
实施例二与实施例三比较，取材和聚合部分制备条件均相同，而混合和发酵中存在制备条件的差异，通过表内数据分析，实施例三混合搅拌的温度以及发酵的温度、时间
要低于实施例二，可分析得出，实施例二相比于实施例三，实施例二的混合过程中材料的均匀性和充分性要高于实施例三，同时实施例二的发酵的均匀性和充分性也同样高于实施例三，通过聚合制备材料后，实施例二的降解材料质量、降解效率高于实施例三，由于实施例三搅拌不充分的情况，对后续的聚合造成影响，造成聚合反应不彻底的现象，导致制的降解材料，不能达到最佳的降解效果，同时降解速率相比实施例二要慢。
[0117]
③
实施例二与实施例四比较，取料份数和混合、发酵制备条件相同的情况下，聚合反应过程中的反应条件存在差异，通过表内数据分析，实施例四两次反应的真空度和温度要低于实施例二，可分析得出，由于真空度和温度影响聚合反应的充分性和完整性，因此，在真空度和温度不足的情况下，必然会造成反应不充分的现象，实施例四聚合后形成的降解材料，同样不能达到最佳降解效果，同时降解速率相比实施例二要慢。
[0118]
通过上述分析，得出以下结论：
[0119][0120]
通过上述结论分析，实施例1-4的降解材料优劣分析为实施例一＞实施例二＞实施例三＝实施例四。
[0121]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。