一種新型塑料的製作方法
2023-09-17 12:51:10 1
本發明屬於塑料製備技術及環保領域，具體涉及一種新型塑料。
背景技術：
塑料的用途特別廣泛，比如塑料玩具，塑料瓶，塑料包裝，塑膠袋等，我們生活根本離不開塑料。研究發現，聚乳酸樹脂生產出來的塑料產品可在堆肥環境下被完全降解成二氧化碳和水。且聚乳酸樹脂具有良好的相容性、透明性、抗溶劑性和雙向拉伸性能等，可採用多種加工方式，目前國內外比較常見的塑料產品為一次性的杯子，刀叉，盤子，塑膠袋，無紡布等，理論上只要是塑料製品，都可以用這種生物塑料材料來製作。
然而眾所周知，普通PP/PE塑料在自然環境下幾百年都很難分解，所以廢棄的塑料製品-又稱「白色垃圾」-是公認的能對環境造成極大破話的物質。廢塑料製品混在土壤中的累積，會影響農作物吸收養分和水分，導致農作物減產，影響農業發展。由於其極難分解的特點，填埋處理不僅會佔用大量土地，被佔用的土地長期得不到恢復，影響土地的可持續利用；若用焚燒的方法加以處理，又會造成嚴重的大氣汙染。近年來，以農產品澱粉為主要成分的環保塑料材料的開發與應用逐漸興起，然而，該種材料分解速率快，耐氧化、耐衝擊性弱，吸水性較強。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種新型塑料，以解決現有技術中以農產品澱粉為主要成分的環保塑料材料存在分解速率快，耐氧化、耐衝擊性弱，吸水性較強等問題。本發明的新型塑料具有較好的拉伸強度和斷裂伸長率，耐衝擊性能好，吸水性較低，透光性好，138-142天後可完全降解成二氧化碳和水，不會對環境產生危害。
為了解決以上技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種新型塑料，以重量份為單位，包括以下原料：聚乳酸樹脂103-136份、改性聚-β-羥丁酸PHB77-83份、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP 6-10份、丙烯酸十八烷基酯15-25份、黃豆蛋白粉10-15份、氧化玉米澱粉7-12份、鹼性白土3-9份、碳酸鈣3-6份、竹纖維8-13份、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐1-2份、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1-2份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2-3份、硫酸鋁鉀1-2份、檸檬酸酯3-5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-4份、乙撐雙油酸醯胺1-3份、二苯基甲烷二異氰酸酯1-2份、防黴抗菌劑0.8-1.5份、降解劑1-2份、抗氧化劑0.6-1.2份、穩定劑0.5-1份、阻燃劑0.8-1.5份、抑煙劑0.6-1份、增粘劑0.6-0.9份、柔軟劑0.6-0.8份、紫外線吸收劑0.4-0.7份；
所述降解劑以重量為單位，包括以下原料：磷酸銨4-8份、氨基三亞甲基基膦酸3-5份、乙二胺四甲酸2-4份、十二烷基二甲基苄基溴化銨1.5-2份、二氧化鈦0.3-0.6份；
所述阻燃劑以重量份為單位，包括以下原料：三氧化二銻5-8份、乙烯基三乙氧基矽烷3-5份、磷酸三乙酯3-4份、氯化鎂5-7份、酚醛樹脂2-4份、膨潤土0.6-1份；
所述抑煙劑以重量份為單位，包括以下原料：二月桂酸二丁基錫10-16份、鉬酸鋅8-14份、氫氧化鋁6-10份、石英粉2-3份、氧化銅1-2份；
所述增粘劑為環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷；
所述柔軟劑為聚酯纖維；
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯；
所述新型塑料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將聚乳酸樹脂、改性聚-β-羥丁酸PHB、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP、丙烯酸十八烷基酯、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷混合，在溫度為105-120℃，轉速為200-400r/min下攪拌10-15min，製得混合物Ⅰ；
S2：在氮氣保護下，向步驟1製得的混合物Ⅰ中加入鹼性白土、碳酸鈣、竹纖維、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸鋁鉀、檸檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撐雙油酸醯胺、二苯基甲烷二異氰酸酯、降解劑，在超聲波功率為120-180W，溫度為90-96℃，轉速為200-300r/min下攪拌2-2.5h，製得混合物Ⅱ；
S3：向步驟2製得的混合物Ⅱ中加入黃豆蛋白粉、氧化玉米澱粉、防黴抗菌劑、抗氧化劑、穩定劑、阻燃劑、抑煙劑、增粘劑、柔軟劑、紫外線吸收劑，在溫度為65-68℃，轉速為100-200r/min下攪拌1-1.2h，製得混合物Ⅲ；
S4：將步驟3製得的混合物Ⅲ置於平板硫化機上，在壓力為12-15MPa，溫度為135-145℃下熱壓5-10min，取出冷卻至室溫，製得新型塑料。
進一步地，所述鹼性白土為納米級的鹼性白土。
進一步地，所述碳酸鈣為納米級的碳酸鈣。
進一步地，所述防黴抗菌劑為AEM5700-B防黴抗菌劑。
進一步地，所述降解劑以重量為單位，包括以下原料：磷酸銨6份、氨基三亞甲基基膦酸4份、乙二胺四甲酸3份、十二烷基二甲基苄基溴化銨1.8份、二氧化鈦0.5份。
進一步地，所述抗氧化劑為抗氧化劑1010。
進一步地，所述穩定劑為鈣鋅複合穩定劑。
本發明具有以下有益效果：
(1)本發明的新型塑料具有更好的拉伸強度和斷裂伸長率，耐衝擊性能好，吸水性較低，透光性好；
(2)本發明的新型塑料可完全降解成二氧化碳和水，不會對環境產生危害，且本發明的新型塑料分解速度慢，在138-142天後才完全降解，大大延長了本發明的新型塑料的使用壽命。
【具體實施方式】
為便於更好地理解本發明，通過以下實施例加以說明，這些實施例屬於本發明的保護範圍，但不限制本發明的保護範圍。
在實施例中，所述新型塑料，以重量份為單位，包括以下原料：聚乳酸樹脂103-136份、改性聚-β-羥丁酸PHB77-83份、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP 6-10份、丙烯酸十八烷基酯15-25份、黃豆蛋白粉10-15份、氧化玉米澱粉7-12份、鹼性白土3-9份、碳酸鈣3-6份、竹纖維8-13份、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐1-2份、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1-2份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2-3份、硫酸鋁鉀1-2份、檸檬酸酯3-5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-4份、乙撐雙油酸醯胺1-3份、二苯基甲烷二異氰酸酯1-2份、防黴抗菌劑0.8-1.5份、降解劑1-2份、抗氧化劑0.6-1.2份、穩定劑0.5-1份、阻燃劑0.8-1.5份、抑煙劑0.6-1份、增粘劑0.6-0.9份、柔軟劑0.6-0.8份、紫外線吸收劑0.4-0.7份；
所述鹼性白土為納米級的鹼性白土；
所述碳酸鈣為納米級的碳酸鈣；
所述防黴抗菌劑為AEM5700-B防黴抗菌劑；
所述降解劑以重量為單位，包括以下原料：磷酸銨4-8份、氨基三亞甲基基膦酸3-5份、乙二胺四甲酸2-4份、十二烷基二甲基苄基溴化銨1.5-2份、二氧化鈦0.3-0.6份；
所述抗氧化劑為抗氧化劑1010；
所述穩定劑為鈣鋅複合穩定劑；
所述阻燃劑以重量份為單位，包括以下原料：三氧化二銻5-8份、乙烯基三乙氧基矽烷3-5份、磷酸三乙酯3-4份、氯化鎂5-7份、酚醛樹脂2-4份、膨潤土0.6-1份；
所述抑煙劑以重量份為單位，包括以下原料：二月桂酸二丁基錫10-16份、鉬酸鋅8-14份、氫氧化鋁6-10份、石英粉2-3份、氧化銅1-2份；
所述增粘劑為環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷；
所述柔軟劑為聚酯纖維；
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯；
所述新型塑料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將聚乳酸樹脂、改性聚-β-羥丁酸PHB、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP、丙烯酸十八烷基酯、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷混合，在溫度為105-120℃，轉速為200-400r/min下攪拌10-15min，製得混合物Ⅰ；
S2：在氮氣保護下，向步驟1製得的混合物Ⅰ中加入鹼性白土、碳酸鈣、竹纖維、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸鋁鉀、檸檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撐雙油酸醯胺、二苯基甲烷二異氰酸酯、降解劑，在超聲波功率為120-180W，溫度為90-96℃，轉速為200-300r/min下攪拌2-2.5h，製得混合物Ⅱ；
S3：向步驟2製得的混合物Ⅱ中加入黃豆蛋白粉、氧化玉米澱粉、防黴抗菌劑、抗氧化劑、穩定劑、阻燃劑、抑煙劑、增粘劑、柔軟劑、紫外線吸收劑，在溫度為65-68℃，轉速為100-200r/min下攪拌1-1.2h，製得混合物Ⅲ；
S4：將步驟3製得的混合物Ⅲ置於平板硫化機上，在壓力為12-15MPa，溫度為135-145℃下熱壓5-10min，取出冷卻至室溫，製得新型塑料。
下面通過更具體實施例對本發明進行說明。
實施例1
一種新型塑料，以重量份為單位，包括以下原料：聚乳酸樹脂120份、改性聚-β-羥丁酸PHB80份、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP 8份、丙烯酸十八烷基酯20份、黃豆蛋白粉13份、氧化玉米澱粉10份、鹼性白土6份、碳酸鈣5份、竹纖維12份、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐1.5份、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1.5份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2.5份、硫酸鋁鉀1.5份、檸檬酸酯3.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2.5份、乙撐雙油酸醯胺2份、二苯基甲烷二異氰酸酯1.5份、防黴抗菌劑2.1份、降解劑1.5份、抗氧化劑0.9份、穩定劑0.8份、阻燃劑1份、抑煙劑0.8份、增粘劑0.8份、柔軟劑0.7份、紫外線吸收劑0.6份；
所述鹼性白土為納米級的鹼性白土；
所述碳酸鈣為納米級的碳酸鈣；
所述防黴抗菌劑為AEM5700-B防黴抗菌劑；
所述降解劑以重量為單位，包括以下原料：磷酸銨6份、氨基三亞甲基基膦酸4份、乙二胺四甲酸3份、十二烷基二甲基苄基溴化銨1.8份、二氧化鈦0.5份；
所述抗氧化劑為抗氧化劑1010；
所述穩定劑為鈣鋅複合穩定劑；
所述阻燃劑以重量份為單位，包括以下原料：三氧化二銻7份、乙烯基三乙氧基矽烷4份、磷酸三乙酯3份、氯化鎂6份、酚醛樹脂3份、膨潤土0.8份；
所述抑煙劑以重量份為單位，包括以下原料：二月桂酸二丁基錫13份、鉬酸鋅11份、氫氧化鋁8份、石英粉2.5份、氧化銅1.5份；
所述增粘劑為環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷；
所述柔軟劑為聚酯纖維；
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯；
所述新型塑料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將聚乳酸樹脂、改性聚-β-羥丁酸PHB、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP、丙烯酸十八烷基酯、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷混合，在溫度為112℃，轉速為300r/min下攪拌13min，製得混合物Ⅰ；
S2：在氮氣保護下，向步驟1製得的混合物Ⅰ中加入鹼性白土、碳酸鈣、竹纖維、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸鋁鉀、檸檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撐雙油酸醯胺、二苯基甲烷二異氰酸酯、降解劑，在超聲波功率為150W，溫度為93℃，轉速為250r/min下攪拌2.2h，製得混合物Ⅱ；
S3：向步驟2製得的混合物Ⅱ中加入黃豆蛋白粉、氧化玉米澱粉、防黴抗菌劑、抗氧化劑、穩定劑、阻燃劑、抑煙劑、增粘劑、柔軟劑、紫外線吸收劑，在溫度為66℃，轉速為150r/min下攪拌1.1h，製得混合物Ⅲ；
S4：將步驟3製得的混合物Ⅲ置於平板硫化機上，在壓力為14MPa，溫度為140℃下熱壓8min，取出冷卻至室溫，製得新型塑料。
實施例2
一種新型塑料，以重量份為單位，包括以下原料：聚乳酸樹脂103份、改性聚-β-羥丁酸PHB 77份、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP 6份、丙烯酸十八烷基酯15份、黃豆蛋白粉10份、氧化玉米澱粉7份、鹼性白土3份、碳酸鈣3份、竹纖維8份、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐1份、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2份、硫酸鋁鉀1份、檸檬酸酯3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、乙撐雙油酸醯胺1份、二苯基甲烷二異氰酸酯1份、防黴抗菌劑0.8份、降解劑1份、抗氧化劑0.6份、穩定劑0.5份、阻燃劑0.8份、抑煙劑0.6份、增粘劑0.6份、柔軟劑0.6份、紫外線吸收劑0.4份；
所述鹼性白土為納米級的鹼性白土；
所述碳酸鈣為納米級的碳酸鈣；
所述防黴抗菌劑為AEM5700-B防黴抗菌劑；
所述降解劑以重量為單位，包括以下原料：磷酸銨4份、氨基三亞甲基基膦酸3份、乙二胺四甲酸2份、十二烷基二甲基苄基溴化銨1.5份、二氧化鈦0.3份；
所述抗氧化劑為抗氧化劑1010；
所述穩定劑為鈣鋅複合穩定劑；
所述阻燃劑以重量份為單位，包括以下原料：三氧化二銻5份、乙烯基三乙氧基矽烷3份、磷酸三乙酯3份、氯化鎂5份、酚醛樹脂2份、膨潤土0.6份；
所述抑煙劑以重量份為單位，包括以下原料：二月桂酸二丁基錫10份、鉬酸鋅8份、氫氧化鋁6份、石英粉2份、氧化銅1份；
所述增粘劑為環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷；
所述柔軟劑為聚酯纖維；
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯；
所述新型塑料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將聚乳酸樹脂、改性聚-β-羥丁酸PHB、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP、丙烯酸十八烷基酯、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷混合，在溫度為105℃，轉速為200r/min下攪拌15min，製得混合物Ⅰ；
S2：在氮氣保護下，向步驟1製得的混合物Ⅰ中加入鹼性白土、碳酸鈣、竹纖維、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸鋁鉀、檸檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撐雙油酸醯胺、二苯基甲烷二異氰酸酯、降解劑，在超聲波功率為120W，溫度為90℃，轉速為200r/min下攪拌2.5h，製得混合物Ⅱ；
S3：向步驟2製得的混合物Ⅱ中加入黃豆蛋白粉、氧化玉米澱粉、防黴抗菌劑、抗氧化劑、穩定劑、阻燃劑、抑煙劑、增粘劑、柔軟劑、紫外線吸收劑，在溫度為65℃，轉速為100r/min下攪拌1.2h，製得混合物Ⅲ；
S4：將步驟3製得的混合物Ⅲ置於平板硫化機上，在壓力為12MPa，溫度為135℃下熱壓10min，取出冷卻至室溫，製得新型塑料。
實施例3
一種新型塑料，以重量份為單位，包括以下原料：聚乳酸樹脂136份、改性聚-β-羥丁酸PHB 83份、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP 10份、丙烯酸十八烷基酯25份、黃豆蛋白粉15份、氧化玉米澱粉12份、鹼性白土9份、碳酸鈣6份、竹纖維13份、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐2份、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷2份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物3份、硫酸鋁鉀2份、檸檬酸酯5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、乙撐雙油酸醯胺3份、二苯基甲烷二異氰酸酯2份、防黴抗菌劑1.5份、降解劑2份、抗氧化劑1.2份、穩定劑1份、阻燃劑1.5份、抑煙劑1份、增粘劑0.9份、柔軟劑0.8份、紫外線吸收劑0.7份；
所述鹼性白土為納米級的鹼性白土；
所述碳酸鈣為納米級的碳酸鈣；
所述防黴抗菌劑為AEM5700-B防黴抗菌劑；
所述降解劑以重量為單位，包括以下原料：磷酸銨8份、氨基三亞甲基基膦酸5份、乙二胺四甲酸4份、十二烷基二甲基苄基溴化銨2份、二氧化鈦0.6份；
所述抗氧化劑為抗氧化劑1010；
所述穩定劑為鈣鋅複合穩定劑；
所述阻燃劑以重量份為單位，包括以下原料：三氧化二銻8份、乙烯基三乙氧基矽烷5份、磷酸三乙酯4份、氯化鎂7份、酚醛樹脂4份、膨潤土1份；
所述抑煙劑以重量份為單位，包括以下原料：二月桂酸二丁基錫16份、鉬酸鋅14份、氫氧化鋁10份、石英粉3份、氧化銅2份；
所述增粘劑為環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷；
所述柔軟劑為聚酯纖維；
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯；
所述新型塑料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將聚乳酸樹脂、改性聚-β-羥丁酸PHB、鄰苯二甲酸二異壬酯DINP、丙烯酸十八烷基酯、線性低密度聚乙烯接枝馬來酸酐、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷混合，在溫度為120℃，轉速為400r/min下攪拌10min，製得混合物Ⅰ；
S2：在氮氣保護下，向步驟1製得的混合物Ⅰ中加入鹼性白土、碳酸鈣、竹纖維、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸鋁鉀、檸檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撐雙油酸醯胺、二苯基甲烷二異氰酸酯、降解劑，在超聲波功率為180W，溫度為96℃，轉速為300r/min下攪拌2h，製得混合物Ⅱ；
S3：向步驟2製得的混合物Ⅱ中加入黃豆蛋白粉、氧化玉米澱粉、防黴抗菌劑、抗氧化劑、穩定劑、阻燃劑、抑煙劑、增粘劑、柔軟劑、紫外線吸收劑，在溫度為68℃，轉速為200r/min下攪拌1h，製得混合物Ⅲ；
S4：將步驟3製得的混合物Ⅲ置於平板硫化機上，在壓力為15MPa，溫度為145℃下熱壓5min，取出冷卻至室溫，製得新型塑料。對實施例1-3進行性能對比實驗，對照組選用市售某款大豆蛋白塑料，實驗數據如下表所示：
由上表可以得出結論：本發明與對照組相比，具有更好的拉伸強度和斷裂伸長率，耐衝擊性能好，吸水性較低，透光性好。本發明和對照組均可完全降解成二氧化碳和水，不會對環境產生危害，但本發明分解速度慢，在138-142天後才完全降解，大大超過了對照組，延長了本發明的使用壽命。
以上內容不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明，對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。