一種生物全降解環保熱熔膠的製備方法
2023-09-17 19:04:25
專利名稱：一種生物全降解環保熱熔膠的製備方法
技術領域：
本發明屬於高分子材料加工技術領域，具體涉及一種生物全降解環保熱熔膠的製備方法。
背景技術：
在熱熔膠的生產中，過去一般只考慮其粘接性能，而不考慮其降解性。近年來，隨著 熱熔膠的用量的大幅增長，其引發的問題也日益凸現。生產熱熔膠的基體樹脂最常用的有 乙烯及其共聚物、聚烯烴、苯乙烯及其嵌段共聚物等高分子有機物，由於其結構特性，使得其不能為環境中的微生物降解或水解，因此會對環境的保護及材料循環利用帶來許多不 利因素。隨著環保法規的日趨健全和人們環保意識的增強，生產粘接強度好並且可降解的 環保型熱熔膠已成為膠粘劑行業的重要發展方向。專利JP2003020463以澱粉糊漿為天然高分子基料，與適量增塑劑、穩定劑等其它助劑 共聚合成生物降解熱熔膠。該熱熔膠在制箱、製紙包裝裝訂作業中可有效解決廢紙再生處 理的環保問題。專利JP4145181通過在含氧化烯基團的聚乙烯醇PVA樹脂(組分A)中加 入澱粉(組分B:最好是玉米澱粉)混合製成海島型A、 B雙組分結構的天然高分子型生物 降解熱熔膠。專利EP0609952用澱粉、尿素為天然高分子基料，按3/1-3/97的澱粉/尿素比 例混合，在無需氧化處理條件下製備可生物降解的熱熔膠，製作方法簡單，成本低廉，該 熱熔膠可廣泛用於紙張和無紡布織物包裝材料上。專利WO9222606利用含有從澱粉、麥 芽糖糊精衍生得到的如烷基配糖物、多聚糖等可溶性糖，它能有效地提高熱熔膠的流動熔 融性能，提高了一般澱粉基熱熔膠的性能。專利US5498224以澱粉或其磺化酯產物為基體， 添加含有極性的蠟質合成含極性的，對水敏感的熱熔膠，它能在水作用下發生水解，進而 在廢棄物處理中來降低或消除環境汙染。另外專利US5454862用改性酯化澱粉作為天然高 分子聚合物基料來製備生物降解熱熔膠，將0-20%的澱粉或其改性產物與聚乳酸及其他助 劑組分進行共混，製得天然高分子可生物降解的熱熔膠。專利US5312850在聚乳酸基料中 加入0_20%的澱粉進行複合，也製成了一種可生物降解熱熔膠。 發明內容本發明的目的在於提供一種生物全降解環保型熱熔膠的製備方法。 本發明提出的生物全降解環保型熱熔膠的製備方法，通過玉米澱粉改性工藝獲得改性 澱粉，再將得到的改性澱粉與生物可降解的聚酯、增黏劑、黏度調節劑、增塑劑和抗氧劑 按比例配合後進行共混擠出，製造出生物全降解環保型熱熔膠；具體步驟如下(1) 將玉米澱粉與增塑劑、阻隔劑、增強劑、潤滑劑和填料按配比混合後，加入攪拌機 內，在50 80'C溫度下，在1000 3000rpm轉速下攪拌50-80分鐘，製備得到改性澱粉；組 分的重量百分比為澱粉為78~82wt%，增塑劑為l~5wt%，阻隔劑為l 4wt%，增強劑為2~5wt%，潤滑劑 為l~5wt%，填料為0~5wt%，其總重量滿足100%;(2) 將步驟(1)得到的改性澱粉與生物可降解聚酯、增黏劑、黏度調節劑、增塑劑、 抗氧化劑、填料按比例混合均勻；組分的重量百分比為改性澱粉為40~60wt%，生物可降解聚酯為0~30wt%，增黏劑為20~30wt%，黏度調節 劑為5~10wt%，增塑劑為0~10wt%，抗氧化劑0.5~lwt%，填料為0~10wt%，其總重量滿 足100%;(3) 將步驟(2)得到的合料加入雙螺杆擠出機中進行共混擠出，加料口到機頭溫度為 100~180°C，螺杆轉數40~200rpm，物料的停留時間為2~4分鐘；(4) 將步驟(3)得到的擠出產物經冷卻，造粒和包裝，即得所需產品。本發明中，步驟(1)中所述增塑劑為水、尿素、甘油、聚乙二醇400或聚乙二醇4000 中任一種；所述阻隔劑為鈉基蒙脫土、鎳基蒙脫土、鎂基蒙脫土或垸基季胺鹽有機化改性 蒙脫土中任一種；所述增強劑為乙基纖維素、甲基纖維素、乙酸苯二甲酸纖維素或乙酸丁 二酸纖維素中任一種；所述潤滑劑一般為硬脂酸類物質，如硬脂酸鈣、硬脂酸鎂或硬脂酸 鈉等中一至多種複合使用；所述填料有輕質碳酸鈣或滑石粉等中一至多種。本發明中，步驟(2)中所述熱塑性生物可降解聚酯為PLA、 PCL或PBAT中任一種；所 述增黏劑為松香樹脂、萜烯樹脂或二者的改性衍生物之中任一種；所述黏度調節劑為垸烴 石蠟、微晶石蠟或合成蠟中任一種；所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯 之中任一種；所述抗氧劑為2， 6-二叔丁基對甲苯酚或4， 4'硫代雙(3—甲基一6—叔丁基) 苯酚之中任一種。調節澱粉與上述各組份的相對含量，可對產品的性能進行控制，生產出 符合不同使用條件的產品。本發明中，PLA重均分子量為3~8萬，PCL重均分子量為6~14萬，PBAT重均分子量 為6 12萬。利用本發明方法得到的熱熔膠各組份之間相容性良好，產物均一，具有成本低、初粘 強度好並且生物全降解的優點，可廣泛應用於紙盒、書籍無線裝訂、無紡布製作等領域。 本發明的有益效果1.利用本發明方法製備出的環保型熱熔膠產品，以改性的玉米澱粉為主要基體材料， 大幅降低產品的成本。在玉米澱粉中加入特定助劑，運用高溫高攪的方法進行改性澱粉的生產方法簡便易行，適宜工業化大規模生產；2. 利用本發明方法生產得到的環保型熱熔膠產品，產品物相均勻，性能穩定，生產設 備投資小，生產成本低。同時產品的粘接性能可以通過澱粉、生物可降解聚酯和增粘劑的 相對加入量進行調節，得到的系列化產品可廣泛運用於紙盒、書籍無線裝訂、無紡布製作 等諸多領域。3、 利用本發明方法生產得到的熱熔膠產品為生物全降解環保型熱熔膠，可運用於可降 解材料及需要回收利用的材料的粘接，根據實際使用要求調節配方，可控制膠體材料的降 解時間，有利於環境保護和資源的循環利用。
具體實施方式
實施例1玉米澱粉410克加入高攪機內，再加入甘油20克、PEG (400) 5克、鈉基蒙脫土 20 克、乙基纖維素20克、硬脂酸鈣25克，在溫度8(TC下，3000rpm高速攪拌l小時出料。 在製得的改性澱粉當中加入PLA樹脂200克，萜烯樹脂150克，聚乙烯蠟100克，鄰苯二 甲酸二辛酯40克，2， 6-二叔丁基對甲苯酚10克，然後低速攪拌混合均勻，加入預熱的擠 出機料鬥中，設定加料口到機頭溫度為120~180°C，螺杆轉速80rpm條件下進行擠出，擠 出產物造粒，即得熱熔膠產品。 實施例2玉米澱粉320克加入高攪機內，再加入甘油10克、鎳基蒙脫土15克、甲基纖維素IO 克、單硬脂酸甘油酯20克、碳酸鈣25克，在溫度8(TC下，1000rpm高速攪拌約30分鐘 出料。在製得的改性澱粉當中加入PCL300克，萜烯樹脂240克，聚乙烯蠟50克，4， 4' 硫代雙(3—甲基一6—叔丁基)苯酚10克，然後低速攪拌混合均勻，加入預熱的擠出機料鬥 中，設定擠出溫度為100~150°C，螺杆轉速200rpm條件下進行擠出，擠出產物造粒，即得 熱熔膠產品。測得熔點為160 165°C，初始剪切強度為25 N/5.0 cm。 實施例3玉米澱粉400克加入高攪機內，再加入尿素10克、水20克、單硬脂酸甘油酯5克、 鎂基蒙脫土15克、乙酸丁二酸纖維素25克、輕質碳酸鈣25克，在溫度5(TC下，3000rpm 高速攪拌約50分鐘出料。在製得的改性澱粉當中加入PBAT樹脂200克，萜烯樹脂200克， 聚乙烯蠟100克，4， 4'硫代雙(3—甲基一6—叔丁基)苯酚5克，然後低速攪拌混合均勻， 加入預熱的擠出機料鬥中，設定擠出機溫度為130 17(TC，螺杆轉速80rpm條件下進行擠 出，擠出產物造粒，即得熱熔膠產品。 實施例4玉米澱粉480克加入高攪機內，再加入PEG-4000 20克、水10克、單硬脂酸甘油酯10 克、烷基季胺鹽有機化改性蒙脫土20克、乙酸苯二甲酸30克、滑石粉30克，在溫度70 -C下，2000rpm高速攪拌約1小時出料。在製得的改性澱粉當中加入萜烯樹脂200克，聚 乙烯蠟90克，鄰苯二甲酸二丁酯IOO克，4， 4'硫代雙(3—甲基一6—叔丁基)苯酚IO克， 然後低速攪拌混合均勻，加入預熱的擠出機料鬥中，設定擠出機溫度為100~135°C，螺杆 轉速40rpm條件下進行擠出，擠出產物造粒，即得熱熔膠產品。 實施例5玉米澱粉440克加入高攪機內，再加入甘油15克、尿素10克、鈉基蒙脫土25克、乙 基纖維素15克、硬脂酸鈉20克、滑石粉25克，在溫度60'C， 3000rpm條件下高速攪拌 約1小時出料。在製得的改性澱粉當中加入PCL樹脂100克，松香樹脂200克，聚乙烯蠟 100克，鄰苯二甲酸二丁酯50克，2， 6-二叔丁基對甲苯酚5克，然後低速攪拌混合均勻， 加入預熱的擠出機料鬥中，設定加料口到機頭溫度為130~160°C，螺杆轉速100卬m條件下 進行擠出，擠出產物造粒，即得熱熔膠產品。
權利要求
1、一種生物全降解環保型熱熔膠的製備方法，其特徵在於通過玉米澱粉改性工藝獲得改性澱粉，再將得到的改性澱粉與生物可降解的聚酯、增黏劑、黏度調節劑、增塑劑和抗氧劑按比例配合後進行共混擠出，製造出生物全降解環保型熱熔膠；具體步驟如下(1)將玉米澱粉與增塑劑、阻隔劑、增強劑、潤滑劑和填料按配比混合後，加入攪拌機內，在50～80℃溫度下，在1000～3000rpm轉速下攪拌50-80分鐘，製備得到改性澱粉；組分的重量百分比為澱粉為78～82wt％，增塑劑為1～5wt％，阻隔劑為1～4wt％，增強劑為2～5wt％，潤滑劑為1～5wt％，填料為0～5wt％，其總重量滿足100％；(2)將步驟(1)得到的改性澱粉與生物可降解聚酯、增黏劑、黏度調節劑、增塑劑、抗氧化劑、填料按比例混合均勻；組分的重量百分比為改性澱粉為40～60wt％，生物可降解聚酯為0～30wt％，增黏劑為20～30wt％，黏度調節劑為5～10wt％，增塑劑為0～10wt％，抗氧化劑0.5～1wt％，填料為0～10wt％，其總重量滿足100％；(3)將步驟(2)得到的合料加入雙螺杆擠出機中進行共混擠出，加料口到機頭溫度為100～180℃，螺杆轉數40～200rpm，物料的停留時間為2～4分鐘；(4)將步驟(3)得到的擠出產物經冷卻，造粒和包裝，即得所需產品。
2、 根據權利要求1所述的生物全降解環保型熱熔膠的製備方法，其特徵在於步驟(1) 中所述增塑劑為水、尿素、甘油、聚乙二醇400或聚乙二醇4000中任一種；所述阻隔劑 為鈉基蒙脫土、鎳基蒙脫土、鎂基蒙脫土或垸基季胺鹽有機化改性蒙脫土中任一種；所述 增強劑為乙基纖維素、甲基纖維素、乙酸苯二甲酸纖維素或乙酸丁二酸纖維素中任一種； 所述潤滑劑一般為硬脂酸類物質，所述填料有輕質碳酸鈣或滑石粉等中一至多種。
3、 根據權利要求2所述的生物全降解環保型熱熔膠的製備方法，其特徵在於所述硬脂 酸類物質為硬脂酸鈣、硬脂酸鎂或硬脂酸鈉中一至多種。
4、 根據權利要求1所述的生物全降解環保型熱熔膠的製備方法，其特徵在於步驟(2) 中所述熱塑性生物可降解聚酯為PLA、 PCL或PBAT中任一種；所述增黏劑為松香樹脂、 萜烯樹脂或二者的改性衍生物之中任一種；所述黏度調節劑為烷烴石蠟、微晶石蠟或合成 蠟中任一種；所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯之中任一種；所述抗氧 劑為2， 6-二叔丁基對甲苯酚或4， 4'硫代雙(3—甲基一6—叔丁基)苯酚之中任一種。
5、 根據權利要求4所述的生物全降解環保型熱熔膠的製備方法，其特徵在於PLA重 均分子量為3 8萬，PCL重均分子量為6 14萬，PBAT重均分子量為6 12萬。
全文摘要
本發明屬於高分子材料加工技術領域，具體涉及一種生產生物全降解環保型熱熔膠的方法。通過玉米澱粉改性和共混擠出的加工工藝，製造出生物全降解環保型熱熔膠，具體步驟如下將玉米澱粉與增塑劑、阻隔劑、增強劑、潤滑劑、填料按比例配合加入攪拌機內，在50～80℃溫度下，1000～3000rpm進行攪拌，製備出改性澱粉。再將改性澱粉、生物可降解聚酯、增黏劑、黏度調節劑、增塑劑、抗氧化劑、填料混合後，利用雙螺杆擠出機進行共混擠出，擠出機溫度為100～180℃，螺杆轉數40～200rpm。改性澱粉為40～60％，生物可降解聚酯為0～30％，增黏劑為20～30％，黏度調節劑為5～10％，增塑劑為0～10％，抗氧化劑為0.5～1％，填料為0～10％。本發明得到的熱熔膠相容性良好，產物均一，具有成本低、初粘強度好並且生物全降解的優點，可廣泛用於紙盒、書籍無線裝訂、無紡布製作等領域。
文檔編號C09J103/00GK101250385SQ20081003558
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月3日 優先權日2008年4月3日
發明者付宏業, 傑 任, 任天斌, 何土垚, 傑 吳, 朱金鑫, 王永濤 申請人:同濟大學