一种全生物降解骨条料及其制备方法与流程

1.本发明涉及全生物降解材料加工技术领域，具体涉及一种全生物降解骨条料及其制备方法。


背景技术：

2.全生物降解材料是指在适当和可表明期限的自然环境条件下，能够被微生物(如细菌、真菌和藻类等)完全分解变成低分子化合物的材料，随着科技的发展和人们对环保的重视全生物降解材料已经逐渐开始替代传统的塑料，来有效解决白色污染的问题。
3.现有技术中全降解材料大多制备成薄膜、便利袋和一次性餐具等一次性日常用具，其中以便利袋最为常见，在全降解材料之前，社会中每年消耗大量的塑料袋，由于其难降解的特性，给环境带来较大的负担，相应的为了提升环保性许多地方开始出台限塑令来减少塑料袋和一次性餐具的使用，即在此基础上全降解生物材料得到广大的应用。
4.由于全生物降解材料有着类似于塑料的防水、轻便等性能能够广泛的对传统的塑料材料进行替换使用，特别是一次性包装材料，通过采用全降解材料的使用能够有效减少塑料的污染，随着市场的需求，全降解材料的替换塑料的产品也越来越多。
5.密封袋是人们日常生活中常用的用于保鲜、密封储存食品或物品的包装袋，由于其自带密封骨条能够便捷的对物品进行密封储存，随着全降解材料的发展密封袋的袋体早已可以采用全降解材料进行替换，但是密封骨条由于需要不断的开合，且使用过程中不可避免的进行弯折，一般的全降解材料在制备密封骨条时由于韧性与普通塑料的差距，在弯折和多次开和使用后出现损坏，严重影响整个骨条的密封性，所以现阶段大多可降解密封袋一般是将袋体采用全降解材料制备，密封骨条采用传统的pe或pvc材料制备，以此来保证整个密封袋使用的密封性，在此基础上，整个密封袋后续的处理较为复杂，需要将袋体和骨条拆分处理，且一定程度会造成环境污染。


技术实现要素：

6.针对现有技术不足，本发明提供一种全生物降解骨条料及其制备方法，有效保证全降解材料降解效率的同时，提升材料的韧性，使其制成的骨条可以多次弯折和开和使用，同时保证整个材料在使用时的密封性，提升密封袋生产和使用的环保性。
7.为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
8.一种全生物降解骨条料，所述全生物降解骨条料由以下重量份的原料制成：改性聚乳酸12-15份、pbat35-50份、纳米碳酸钙4-6份、超细碳酸钙14-20份、改性植物纤维10-12份、超细淀粉10-12份、硅藻土4-6份、增塑剂0.8-1.4份、偶联剂0.5-0.8份、开口剂0.4-0.6份。
9.优选的，所述纳米碳酸钙的粒径为10-100nm，所述超细碳酸钙的粒径为0.3-4μm，所述超细淀粉的粒径范围为0.1-3μm。
10.优选的，所述改性聚乳酸为纳米纤维素表面硅烷改性后与聚乳酸共混得到。
11.优选的，所述增塑剂为甘油、乙二醇、山梨醇、聚乙烯醇中的任意一种或多种。
12.优选的，所述改性植物纤维的制备为将洋麻纤维在采用ph为6.5的酸性溶液浸泡30min后再取出洗涤干净，后干燥得改性植物纤维。
13.全生物降解骨条料的制备方法包括以下步骤：
14.(1)原料预处理：将超细碳酸钙于清水中分散，再加入改性植物纤维，进行超声震荡，后加入超细淀粉水浴搅拌均匀后冻干粉碎，得预处理料备用；
15.(2)硅藻土预处理：将硅藻土于500℃温度下焙烧2h后取出，置于75％的乙醇溶液中与纳米碳酸钙混合后离心，将离心沉淀干燥，得预处理硅藻土备用；
16.(3)混料处理：将上述预处理料、预处理硅藻土、改性聚乳酸、pbat、增塑剂、偶联剂、开口剂于混料机中混合，得混合料备用；
17.(4)成型：将上述混合料放入双螺杆造粒机中，进行混合造粒，再将颗粒冷却后置于骨条机中成型，得全生物降解骨条。
18.优选的，所述步骤(1)中水浴搅拌的温度为60-65℃，且搅拌的转速为120-150r/min，搅拌的时间为15-20min。
19.优选的，所述步骤(2)中离心的转速为4200r/min，离心时间为10min。
20.优选的，所述步骤(3)中混料机中混合的转速为600-800r/min，混合的时间为20-30min。
21.优选的，所述步骤(4)中双螺杆挤出造粒的过程为于双螺杆挤出机中于一区混炼20-30min、二区混炼40-50min、三区混炼15-20min，四区混炼40-50min，且一区和二区温度为165℃，三区和四区温度为160℃。
22.本发明提供一种全生物降解骨条料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
23.(1)本发明于全降解材料中添加有碳酸钙，碳酸钙本身能增大树脂分子间的距离，消减高分子链段的作用力，阻碍大分子自由基的再交联，加速生物降解塑料的降解，同时本技术中采用不同粒径的碳酸钙辅助添加，与改性植物纤维混合，能够有效保证整个材料的骨架结构，保证所制得的骨条料的韧性，同时有效防止变形，提升后续骨条的密封性。
24.(2)本发明植物纤维通过酸性处理使其具有较多的孔隙，再与超细碳酸钙混合后冻干，超细碳酸钙吸附在植物纤维的孔隙中形成稳定骨架结构，后通过水浴混合超细淀粉使得超细淀粉半糊化对其进行包裹，再干燥粉碎，淀粉包裹的外部也存在较多孔隙结构便于与后续原料的混合，同时提升整体材料的韧性，并保证材料的降解效果；
25.(3)本发明通过硅藻土煅烧后吸附纳米碳酸钙形成稳定致密骨架，后续与其余原料混合，有效提升材料整体的抗变形能力，在保证材料韧性的同时，防止其在多次弯曲下产生变形，保证材料在制备成骨条后多次开合仍具有良好的密封性，提升材料对传统塑料骨条的替代性，达到环境友好的效果。
附图说明：
26.图1为本发明实施例3骨条料制得的骨条示意图；
27.图2为本发明实施例3骨条料制得骨条于密封袋袋口处密封示意图。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例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作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1：
30.原料的预备：
31.改性聚乳酸的制备：将纳米纤维素混合kh-550进行改性，后取出干燥得表面改性的纳米纤维素，按照质量比100∶2将聚乳酸与表面改性的纳米纤维素进行共混，得到改性聚乳酸；
32.改性植物纤维：将洋麻纤维置于ph为6.5的酸性溶液浸泡30min后再取出洗涤干净，后干燥得改性植物纤维；
33.纳米碳酸钙：选取粒径在10-100nm范围内的碳酸钙颗粒为纳米碳酸钙；
34.超细碳酸钙：选取粒径在0.3-4μm范围内的碳酸钙颗粒为纳米碳酸钙；
35.超细淀粉：选取粒径在0.3-4μm范围内的淀粉颗粒为超细淀粉；
36.实施例2：
37.全生物降解骨条料的制备(采用上述实施例1所获得的原料)：
38.(1)将7kg超细碳酸钙于清水中分散，再加入5kg改性植物纤维，进行超声震荡5min，后加入5kg超细淀粉，在60℃的水浴温度下，以120r/min的搅拌速度均匀搅拌15min后，在零下15℃的温度下冻干后粉碎，得预处理料备用；
39.(2)将2kg硅藻土于500℃温度下焙烧2h后取出，置于75％的乙醇溶液中与2kg的纳米碳酸钙混合后于4200r/min的转速下离心10min，将离心沉淀干燥，得预处理硅藻土备用；
40.(3)将上述预处理料、预处理硅藻土与6kg的改性聚乳酸、17.5kg的pbat、0.4kg的乙二醇、0.25kg的js-a151硅烷偶联剂、0.2kg的开口剂于混料机中在600r/min的转速下混合20min，得混合料备用；
41.(4)将上述混合料置于双螺杆造粒机中，一区、二区温度调节至165℃，三区、四区温度调节至160℃，于一区混炼20min，二区混炼50min、三区混炼15min、四区混炼50min，后挤出造粒，得全生物降解骨条料。
42.实施例3：
43.全生物降解骨条料的制备(采用上述实施例1所获得的原料)：
44.(1)将10kg超细碳酸钙于清水中分散，再加入6kg改性植物纤维，进行超声震荡5min，后加入6kg超细淀粉，在65℃的水浴温度下，以150r/min的搅拌速度均匀搅拌20min后，在零下15℃的温度下冻干后粉碎，得预处理料备用；
45.(2)将3kg硅藻土于500℃温度下焙烧2h后取出，置于75％的乙醇溶液中与3kg的纳米碳酸钙混合后于4200r/min的转速下离心10min，将离心沉淀干燥，得预处理硅藻土备用；
46.(3)将上述预处理料、预处理硅藻土与7.5kg的改性聚乳酸、25kg的pbat、0.7kg的乙二醇、0.4kg的js-a151硅烷偶联剂、0.3kg的开口剂于混料机中在800r/min的转速下混合30min，得混合料备用；
47.(4)将上述混合料置于双螺杆造粒机中，一区、二区温度调节至165℃，三区、四区
温度调节至160℃，于一区混炼30min，二区混炼40min、三区混炼20min、四区混炼40min，后挤出造粒，得全生物降解骨条料。
48.对比例1：
49.全生物降解骨条料的制备(采用上述实施例1所获得的原料)：
50.(1)将10kg超细碳酸钙于清水中分散，再加入6kg改性植物纤维，进行超声震荡5min，后加入6kg超细淀粉，在65℃的水浴温度下，以150r/min的搅拌速度均匀搅拌20min后，在零下15℃的温度下冻干后粉碎，得预处理料备用；
51.(2)将3kg硅藻土于500℃温度下焙烧2h后取出，置于75％的乙醇溶液中与3kg的纳米碳酸钙混合后于4200r/min的转速下离心10min，将离心沉淀干燥，得预处理硅藻土备用；
52.(3)将上述预处理料、预处理硅藻土与7.5kg的聚乳酸、25kg的pbat、0.7kg的乙二醇、0.4kg的js-a151硅烷偶联剂、0.3kg的开口剂于混料机中在800r/min的转速下混合30min，得混合料备用；
53.(4)将上述混合料置于双螺杆造粒机中，一区、二区温度调节至165℃，三区、四区温度调节至160℃，于一区混炼30min，二区混炼40min、三区混炼20min、四区混炼40min，后挤出造粒，得全生物降解骨条料。
54.对比例2：
55.全生物降解骨条料的制备(采用上述实施例1所获得的原料)：
56.(1)将10kg超细碳酸钙、6kg改性植物纤维、6kg超细淀粉、3kg硅藻土、3kg的纳米碳酸钙与7.5kg的聚乳酸、25kg的pbat、0.7kg的乙二醇、0.4kg的js-a151硅烷偶联剂、0.3kg的开口剂于混料机中在800r/min的转速下混合30min，得混合料备用；
57.(2)将上述混合料置于双螺杆造粒机中，一区、二区温度调节至165℃，三区、四区温度调节至160℃，于一区混炼30min，二区混炼40min、三区混炼20min、四区混炼40min，后挤出造粒，得全生物降解骨条料。
58.检测：
59.1、检测上市实施例2-3和对比例1-2所制得全生物降解骨条料的降解效果，并采用薄层色谱级纤维素为参比料：采用gb/t 19277.1-2011标准进行生物分解率的检测，结果如下表1所示：
60.表1
[0061][0062]
由上表1可知，实施例2-3制得的骨条料在122d的生物分解率高于对比例1-2所制
得的材料。
[0063]
2、对上述实施例2-3和对比例1-2所制得的骨条料进行力学性能检测，同时参照gb/t26253-2010和gb/t 19789-2005分别对各组材料的水蒸气阻隔性和防水性进行检测，结果如下表2所示：
[0064]
表2
[0065]
组别实施例2实施例3对比例1对比例2拉伸强度(mpa)43.945.134.936.6断裂伸长率(％)309.2311.4229.7235.6水蒸气透过率(gm
·
r-2
·
d-1
)1.71.62.62.3氧气透过率(ml
·
m-2
·
d-1
)1.41.42.11.9
[0066]
由上表2可知，实施例2-3所制得骨条料具有良好的力学性能和优越的密封性。
[0067]
3、对上述实施例2-3和对比例1-2所制得的骨条料置于骨条机中成型，得全生物降解骨条；对各组获得的骨条进行弯折和开和实验，即对每组制备得到的骨条安装至密封袋口处，闭合后进行左右弯折60
°‑
70
°
，共计弯折500次，记录骨条的变形情况，并对安装至密封袋口出的骨条进行打开、闭合反复操作500次后再闭合，检测闭合后密封袋骨条密封处是否漏水，记过如下表3所示：
[0068]
表3
[0069][0070]
由上表3可知，实施例2-3制备的骨条能经过多次弯折仍保持良好的形状，不易变形。
[0071]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0072]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。