可生物降解的複合材料及其製法和用途的製作方法
2023-10-04 06:39:14 2
專利名稱：可生物降解的複合材料及其製法和用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可生物降解的複合材料及其製造方法和用途，特別涉及一種用於可降解鞋材及可降解包裝用抗震片材的複合材料，所述複合材料以生物降解母料為主料製得。
背景技術：
目前市場上已有的鞋材及包裝用抗震片材的主要成份PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙稀)、EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)、橡膠等均為石油化工產品，它們均屬高聚物，因聚合度較大，分子間作用力強，高分子鏈難以斷裂分解，從而導致已有的鞋材及包裝用抗震片材具有不可降解性，會汙染環境。同時石油是地球上不可再生資源，這使得石油產物具有不可再生性，且成本高。
已知含生物降解母料的複合材料具有生物降解性。其中生物降解母料為市場上可購買到的產品，其組成為純澱粉、專用交聯劑(過氧化物)、化學促進劑(氫過氧化物)、低分子物質(聚乙烯蠟、石蠟油及大分子烷烴)和高分子樹脂(PE、PP)。所述生物降解母料一般可按下述方法得到1、製備變性澱粉將澱粉在液態下真空脫水，對脫水後的澱粉進行微細化處理，使澱粉粒徑降到8微米以下；加入自製的DH改性劑、氧化劑和潤滑劑在一定條件下對澱粉進行覆羥改性從而製成變性澱粉。2、將變性澱粉、化學促進劑、助氧化劑、專用交聯劑、低分子物質和高分子樹脂於低速混合機中混合10～30分鐘出料。3、將上述備料用長徑雙螺杆擠出機擠出造粒即可製得生物降解母料。
中國專利文獻公開號為第1263913、1232834、1280146號的專利公報上披露了將含生物降解母料的複合材料製作成塑料薄膜、農用地膜、購物袋、非抗震用片材(快餐盒、託盤)等。在這些製品的製備中，使用100重量份的生物降解母料，100～400重量份的塑料母料，如PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯，包括LDPE、LLDPE、PE)，以及少量填充劑和微量著色劑。在這些專利文獻中沒有提到含生物降解母料的複合材料可以用於製作鞋材或包裝用抗震片材。
發明內容
本發明的發明人發現，以生物降解母料為主料的複合材料可以製成鞋材，如鞋底、鞋中跟和鞋面，及包裝用抗震片材，使其具有可降解性，達到不汙染環境的目的。
本發明的一個目的在於提供一種以生物降解母料為主料的複合材料。
本發明的另一目的在於提供製備上述以生物降解母料為主料的複合材料的方法。
本發明的還一目的在於實現以生物降解母料為主料的複合材料在鞋材及包裝用抗震片材上的應用。
為了實現上述目的，本發明提供一種製造可生物降解的複合材料的方法，其步驟依次包括1.1)共混將混合材料在常溫下加入到低速混合機中攪拌5分鐘得到備料；所述混合材料的各組份為生物降解母料100重量份，EVA 10～50重量份，PE 10～50重量份，填充劑10～80重量份，交聯劑0.1～0.5重量份，發泡劑2～5重量份，穩定劑0.1～1.5重量份，潤滑劑0.1～1重量份，著色劑0.1～0.5重量份，以及成核劑0.02～0.1重量份；1.2)塑煉將上述1.1)中的備料在塑煉機上塑煉12～15分鐘得到煉膠，其中塑煉機輥溫度控制在150～160℃；1.3)壓延將上述1.2)中煉膠在熱壓機中熱壓10分鐘得到片材，其中壓力控制在12～15Mpa；1.4)製片將上述1.3)中片材邊角毛刺進行修整；1.5)切片將上述1.4)中片材按尺寸用切片機切成小片；1.6)模壓將上述1.5)中小片放入模壓機中壓模得到模壓材料，其中模壓時蒸汽壓力控制在0.4～0.6Mpa，模壓時間為10分鐘；1.7)發泡將上述1.6)中模壓材料置入發泡室中發泡得到泡材，其中發泡時間控制在500～600秒，物料溫度控制在160～180℃；1.8)衝裁將上述1.7)中泡材衝裁成一預定形狀。
為了實現本發明的目的，本發明提供了另一種製造可生物降解的複合材料的方法，其步驟依次包括2.1)共混將各組份重量比為第一種方法中所述的材料在常溫下加入到低速混合機中攪拌5分鐘得到備料；2.2)塑煉將上述2.1)中的備料在塑煉機上塑煉12～15分鐘得到煉膠，其中塑煉機輥溫度控制在150～160℃；2.3)壓延將上述2.2)中煉膠在熱壓機中熱壓10分鐘得到片材，其中壓力控制在12～15Mpa；2.4)製片將上述2.3)中片材邊角毛刺進行修整；2.5)切粒將上述2.4)中片材用造粒機製成顆粒料；2.6)擠出發泡將上述2.5)中顆粒料放入擠出機中擠出成型並同時發泡得到泡材，其中發泡時間為1～2分鐘，物料溫度控制在160～180℃2.7)衝裁將上述2.6)中泡材衝裁成一預定形狀。
為了實現本發明的目的，本發明提供了又一種製造可生物降解的複合材料的方法，其步驟依次包括3.1)共混將各組份重量比為第一種方法中所述的材料在常溫下加入到低速混合機中攪拌5分鐘得到備料；3.2)塑煉將上述3.1)中的備料在塑煉機上塑煉12～15分鐘得到煉膠，其中塑煉機輥溫度控制在150～160℃；3.3)壓延將上述3.2)中煉膠在熱壓機中熱壓10分鐘得到片材，其中壓力控制在12～15Mpa；3.4)製片將上述3.3)中片材邊角毛刺進行修整；3.5)切粒將上述3.4)中片材用造粒機製成顆粒料；3.6)注射發泡將上述3.5)中顆粒料放入注射機中注射成型並同時發泡得到泡材，其中發泡時間為1～2分鐘，物料溫度控制在160～180℃；3.7)衝裁將上述3.6)中泡材衝裁成一預定形狀。
在上述各方法中，如果所述泡材用於製造鞋材，在發泡步驟，即步驟1.7)、2.6)和3.6)中，將物料溫度控制在160～170℃。
在上述各方法中，所述混合材料的各組份優選為生物降解母料100重量份，EVA 40～50重量份，LDPE 20～40重量份，填充劑CaCO360～80重量份，交聯劑0.2～0.3重量份，發泡劑3～4重量份，穩定劑0.5～0.7重量份，潤滑劑0.5～0.7重量份，著色劑0.1～0.5重量份，以及成核劑0.02～0.1重量份。
本發明提供了由上述方法製得的可生物降解的複合材料。在上述各方法中，發泡步驟得到的泡材即為本發明的可生物降解的複合材料。
在上述各方法的衝裁步驟中，可將泡材衝裁為所需的鞋材或者所需的包裝用抗震片材的形狀，以達到其應用的目的。
在上述各方法中，所用的填充劑可以選自碳酸鈣(CaCO3)或輕質碳酸鈣(Ca(HCO3)2)，交聯劑可以選用DCP(過氧二異丙苯)，發泡劑可以選自Ac(丙烷，丁烷)，穩定劑可以選自硬脂酸鈣或矽酸鈣，潤滑劑可以選用硬脂酸，成核劑可以選自有機酸、碳酸鹽及二氧化矽等，著色劑可以選自鈦白粉和碳黑等。
按本發明的方法製得的鞋材及包裝用抗震片材的物理性能良好，具有柔軟、質輕、抗衝擊性好的特點，抗震、防震性能佳，耐低溫性能好，降解度高，速生資源替代不可再生資源性能突出，同時因為EVA用量減少，使產品成本降低，故本發明的產品替代性好。
具體實施例方式
以下將以實施例的方式詳細描述本發明的實施過程。在以下實施例中，如無特別聲明，所述組份的份數均為重量份。
實施例1按各組份重量比，將生物降解母料100份，EVA 40份，LDPE40份，填充劑CaCO380份，交聯劑(DCP)過氧二異丙苯0.3份，發泡劑(Ac)丁烷3份，穩定劑硬脂酸鈣0.7份，潤滑劑硬脂酸0.5份，成核劑粉末狀二氧化矽0.05份，著色劑鈦白粉0.4份放入低速攪拌機中攪拌5分鐘，製成共混料。將共混料加入塑煉機中塑煉。塑煉機輥溫為160℃±2℃，塑煉15分鐘拉片，將拉片置於熱壓機中熱壓10分鐘，壓力為12～15Mpa。取出壓片修整邊角製成規格尺寸片材，將製成的規格尺寸片材用切片機切成小尺寸片材，將小尺寸片材放入模壓機中壓模，蒸汽壓力為0.4～0.6Mpa，模壓時間為10分鐘，將模壓機打開並取出雛模置入發泡室中600秒，發泡室溫度控制在160～170℃，取出衝裁成所需鞋材。
所得鞋材的物理性能檢測結果和生物降解性能測試結果分別見表1和表3。
實施例2按各組份重量比，將生物降解母料100份，EVA 40份，LDPE40份、填充劑CaCO380份，交聯劑(DCP)過氧二異丙苯0.3份，發泡劑(Ac)丁烷3份，穩定劑硬脂酸鈣0.7份，潤滑劑硬脂酸0.5份，成核劑粉末狀二氧化矽0.05份，著色劑鈦白粉0.4份放入低速攪拌機中攪拌5分鐘，製成共混料。將共混料加入塑煉機中塑煉，塑煉機輥溫為160℃±2℃，塑煉12分鐘拉片，將拉片置於熱壓機中熱壓10分鐘，壓力為12～15Mpa，取出壓片修整邊角製成規格尺寸片材。將製成的規格尺寸片材用造粒機製成顆粒料，將顆粒料放入擠出機中，擠出成型並同時發泡，擠出機物料溫度控制在165℃±5℃，發泡時間為1～2分鐘，將泡材衝裁成所需鞋材。
所得鞋材的物理性能檢測結果和生物降解性能測試結果分別見表1和表3。
實施例3按各組份重量比，將生物降解母料100份，EVA 40份，LDPE40份、填充劑CaCO380份，交聯劑(DCP)過氧二異丙苯0.3份，發泡劑(Ac)丁烷3份，穩定劑硬脂酸鈣0.7份，潤滑劑硬脂酸0.5份，成核劑粉末狀二氧化矽0.05份，著色劑鈦白粉0.4份放入低速攪拌機中攪拌5分鐘，製成共混料。將共混料加入塑煉機中塑煉，塑煉機輥溫為160℃±2℃，塑煉12分鐘拉片，將拉片置於熱壓機中熱壓10分鐘，壓力為12～15Mpa，取出壓片修整邊角製成規格尺寸片材。將製成的規格尺寸片材用造粒機製成顆粒料，將顆粒料放入注射機中，注射成型並同時發泡，注射機物料溫度控制在165℃±5℃，發泡時間為1～2分鐘，將泡材衝裁成所需鞋材。
所得鞋材的物理性能檢測結果和生物降解性能測試結果分別見表1和表3。
實施例4按各組份重量比，將生物降解母料100份，EVA 50份，LDPE20份，填充劑CaCO360份，交聯劑(DCP)過氧二異丙苯0.25份，發泡劑(Ac)丁烷4份，穩定劑硬脂酸鈣0.5份，潤滑劑硬脂酸0.6份，成核劑粉末狀二氧化矽0.08份，著色劑鈦白粉0.5份放入低速攪拌機中攪拌5分鐘，製成共混料。將共混料加入塑煉機中塑煉。塑煉機輥溫為160℃±2℃，塑煉15分鐘拉片，將拉片置於熱壓機中熱壓10分鐘，壓力為12～15Mpa。取出壓片修整邊角製成規格尺寸片材，將製成的規格尺寸片材用切片機切成小尺寸片材，將小尺寸片材放入模壓機中壓模，蒸汽壓力為0.4～0.6Mpa，模壓時間為10分鐘，將模壓機打開並取出雛模置入發泡室中600秒，發泡室溫度控制在160～180℃，取出衝裁成所需包裝用抗震片材。
所得包裝用抗震片材的物理性能檢測結果和生物降解性能測試結果分別見表2和表3。
實施例5按各組份重量比，將生物降解母料100份，EVA 50份，LDPE20份、填充劑CaCO360份，交聯劑(DCP)過氧二異丙苯0.25份，發泡劑(Ac)丁烷4份，穩定劑硬脂酸鈣0.5份，潤滑劑硬脂酸0.6份，成核劑粉末狀二氧化矽0.08份，著色劑鈦白粉0.5份放入低速攪拌機中攪拌5分鐘，製成共混料。將共混料加入塑煉機中塑煉，塑煉機輥溫為160℃±2℃，塑煉12分鐘拉片，將拉片置於熱壓機中熱壓10分鐘，壓力為12～15Mpa，取出壓片修整邊角製成規格尺寸片材。將製成的規格尺寸片材用造粒機製成顆粒料，將顆粒料放入擠出機中，擠出成型並同時發泡，擠出機物料溫度控制在170℃±10℃，發泡時間為1～2分鐘，將泡材衝裁成所需包裝用抗震片材。
所得包裝用抗震片材的物理性能檢測結果和生物降解性能測試結果分別見表2和表3。
實施例6按各組份重量比，將生物降解母料100份，EVA 50份，LDPE20份、填充劑CaCO360份，交聯劑(DCP)過氧二異丙苯0.25份，發泡劑(Ac)丁烷4份，穩定劑硬脂酸鈣0.5份，潤滑劑硬脂酸0.6份，成核劑粉末狀二氧化矽0.08份，著色劑鈦白粉0.5份放入低速攪拌機中攪拌5分鐘，製成共混料。將共混料加入塑煉機中塑煉，塑煉機輥溫為160℃±2℃，塑煉12分鐘拉片，將拉片置於熱壓機中熱壓10分鐘，壓力為12～15Mpa，取出壓片修整邊角製成規格尺寸片材。將製成的規格尺寸片材用造粒機製成顆粒料，將顆粒料放入注射機中，注射成型並同時發泡，注射機物料溫度控制在170℃±10℃，發泡時間為1～2分鐘，將泡材衝裁成所需包裝用抗震片材。
所得包裝用抗震片材的物理性能檢測結果和生物降解性能測試結果分別見表2和表3。
表1為鞋材的物理性能檢測結果
表1
表2為包裝用抗震片材的物理性能檢測結果表2
表3為鞋材和包裝用抗震片材的生物降解性能測試結果表3
權利要求
1.一種製造可生物降解的複合材料的方法，其依次包括1.1)共混將混合材料在常溫下加入到低速混合機中攪拌5分鐘得到備料；所述混合材料的各組份為生物降解母料100重量份，EVA 10～50重量份，PE 10～50重量份，填充劑10～80重量份，交聯劑0.1～0.5重量份，發泡劑2～5重量份，穩定劑0.1～1.5重量份，潤滑劑0.1～1重量份，著色劑0.1～0.5重量份，以及成核劑0.02～0.1重量份；1.2)塑煉將上述1.1)中的備料在塑煉機上塑煉12～15分鐘得到煉膠，其中塑煉機輥溫度控制在150～160℃；1.3)壓延將上述1.2)中煉膠在熱壓機中熱壓10分鐘得到片材，其中壓力控制在12～15Mpa；1.4)製片將上述1.3)中片材邊角毛刺進行修整；1.5)切片將上述1.4)中片材按尺寸用切片機切成小片；1.6)模壓將上述1.5)中小片放入模壓機中壓模得到模壓材料，其中模壓時蒸汽壓力控制在0.4～0.6Mpa，模壓時間為10分鐘；1.7)發泡將上述1.6)中模壓材料置入發泡室中發泡得到泡材，其中發泡時間控制在500～600秒，物料溫度控制在160～180℃；1.8)衝裁將上述1.7)中泡材衝裁成一預定形狀。
2.一種製造可生物降解的複合材料的方法，其依次包括2.1)共混將各組份重量比為權利要求1中所述的材料在常溫下加入到低速混合機中攪拌5分鐘得到備料；2.2)塑煉將上述2.1)中的備料在塑煉機上塑煉12～15分鐘得到煉膠，其中塑煉機輥溫度控制在150～160℃；2.3)壓延將上述2.2)中煉膠在熱壓機中熱壓10分鐘得到片材，其中壓力控制在12～15Mpa；2.4)製片將上述2.3)中片材邊角毛刺進行修整；2.5)切粒將上述2.4)中片材用造粒機製成顆粒料；2.6)擠出發泡將上述2.5)中顆粒料放入擠出機中擠出成型並同時發泡得到泡材，其中發泡時間為1～2分鐘，物料溫度控制在160～180℃；2.7)衝裁將上述2.6)中泡材衝裁成一預定形狀。
3.一種製造可生物降解的複合材料的方法，其依次包括3.1)共混將各組份重量比為權利要求1中所述的材料在常溫下加入到低速混合機中攪拌5分鐘得到備料；3.2)塑煉將上述3.1)中的備料在塑煉機上塑煉12～15分鐘得到煉膠，其中塑煉機輥溫度控制在150～160℃；3.3)壓延將上述3.2)中煉膠在熱壓機中熱壓10分鐘得到片材，其中壓力控制在12～15Mpa；3.4)製片將上述3.3)中片材邊角毛刺進行修整；3.5)切粒將上述3.4)中片材用造粒機製成顆粒料；3.6)注射發泡將上述3.5)中顆粒料放入注射機中注射成型並同時發泡得到泡材，其中發泡時間為1～2分鐘，物料溫度控制在160～180℃；3.7)衝裁將上述3.6)中泡材衝裁成一預定形狀。
4.如權利要求1～3中任一項所述的方法，其特徵在於發泡步驟中的物料溫度控制在160～170℃。
5.如權利要求1～3中任一項所述的方法，其特徵在於所述混合材料的各組份為生物降解母料100重量份，EVA 40～50重量份，LDPE 20～40重量份，填充劑CaCO360～80重量份，交聯劑0.2～0.3重量份，發泡劑3～4重量份，穩定劑0.5～0.7重量份，潤滑劑0.5～0.7重量份，著色劑0.1～0.5重量份，以及成核劑0.02～0.1重量份。
6.一種按照權利要求1～3中任一項所述的方法製得的可生物降解的複合材料。
7.一種按照權利要求4中所述方法製得的可生物降解的複合材料。
8.如權利要求6所述的複合材料在可降解的包裝用抗震片材中的用途。
9.如權利要求7所述的複合材料在可降解的鞋材中的用途。
全文摘要
本發明涉及一種可生物降解的複合材料及其製造方法和用途，其可用於製造鞋材及包裝用抗震片材。所述複合材料以生物降解母料為主料，連同EVA、PE、填充劑、交聯劑、發泡劑、穩定劑、潤滑劑、著色劑以及成核劑一起混合，經過塑煉、壓延、製片、切片、模壓、發泡等步驟得到，所述複合材料經衝裁可製得所需的可降解鞋材及可降解包裝用抗震片材，得到的產品生物降解度高，不汙染環境。
文檔編號C08L23/06GK1438271SQ0210502
公開日2003年8月27日 申請日期2002年2月11日 優先權日2002年2月11日
發明者丁少忠 申請人:丁少忠