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      一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料及其制備方法與流程

      文檔序號(hào):12054625閱讀:1074來源:國知局

      本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域,具體涉及一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料,及其制備工藝。



      背景技術(shù):

      為了保護(hù)環(huán)境,緩解石油資源短缺的問題,應(yīng)減少石油基塑料材料的使用,開發(fā)和利用生物基可降解的環(huán)保型塑料材料,生物可降解材料具有優(yōu)良的生物相容性及環(huán)境友好性,成了包裝材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

      叢洪杰在其碩士研究生學(xué)位論文《可降解塑料薄膜的制備及熱分解動(dòng)力學(xué)研究》一文中,以淀粉(St)、聚乙烯醇(PVA)為主要原料,加入尿素(交聯(lián)劑)、丙三醇(增塑劑),通過先溶解、后糊化共混、再交聯(lián)的薄膜制備工藝過程,制備了St/PVA完全生物降解塑料薄膜。最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)時(shí)間1h、反應(yīng)溫度40℃、m(St):m(PVA)=6:4、尿素用量0.5%、丙三醇用量4%。將PVA溶于純水中,升溫至40℃攪拌溶解30min,加入淀粉和丙三醇,糊化約30min,然后加入尿素,不斷攪拌反應(yīng)1h即得包膜液,將包膜液趁熱傾倒在結(jié)晶皿中,讓其流延成膜,自然風(fēng)干,干燥待用。但是存在力學(xué)性能不足。

      本發(fā)明以L-脯氨酸、NaOH為原料反應(yīng)得到脯氨酸鈉,用于改性納米TiO2,制備了復(fù)合催化劑,脯氨酸鈉的加入提高了TiO2在聚合物中的分散性;以高嶺土為生物活性劑,以硬脂酸錳為降解促進(jìn)劑,制備了生物可降解復(fù)合薄膜。羧甲基纖維素鈉具有保水性、成膜成型性、分散穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn),在復(fù)合材料中添加羧甲基纖維素鈉,能改善聚乙烯醇復(fù)合材料的耐水性能;凹凸棒土內(nèi)含天然一維納米纖維,增強(qiáng)效果、分散性和流動(dòng)性更好的增強(qiáng)性填充劑;殼聚糖可生物降解、具有良好的成膜性,用來共混制備復(fù)合材料薄膜,具有良好的機(jī)械性能、耐水性和力學(xué)性能。乙酸乙烯水溶性大,具有良好的生物可降解性能,可應(yīng)用于淀粉的改性,通過接枝共聚制備了可生物降解塑料,力學(xué)性能良好;氧化石墨烯和聚乙烯亞胺之間存在靜電結(jié)合力,提高了復(fù)合薄膜的阻隔性能,降低透氧性能。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料及其制備工藝,依照該工藝制作的復(fù)合材料具有生物可降解性、力學(xué)性能好、防霧性能強(qiáng)。

      本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):

      淀粉34-41,聚乙烯醇22-32,尿素0.1-0.5,丙三醇2-3,L-脯氨酸4-6,NaOH 1-3,納米TiO2 4-7,硬脂酸錳3-6,高嶺土4-8,殼聚糖2-5,羧甲基纖維素鈉3-6,凹凸棒土4-9,氧化石墨烯2-4,聚乙烯亞胺2-3,乙酸乙烯4-9,丙烯酸3-7,甲基丙烯酸羥乙酯2-6,過硫酸銨2-3,N,N-亞甲基雙丙烯酰胺1-3,聚甘油脂肪酸酯2-4,乙酸、去離子水適量。

      一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,按以下步驟進(jìn)行:

      a. 將L-脯氨酸1:30-40溶解于去離子水中,加入NaOH攪拌反應(yīng)1-2h得A液,將納米TiO2 1:20-25分散在去離子水中,超聲1-2h得B液,磁力攪拌下將A液滴加到B液中,70-80℃攪拌1-2h,升溫至90-100℃蒸干,置于100-110℃烘箱中干燥3-5h后,研磨成粉末與硬脂酸錳、高嶺土均勻混合,經(jīng)雙螺旋桿擠出機(jī)擠出造粒,得到可降解母粒;

      b. 將殼聚糖1:3-6加入乙酸中攪拌20-40min,1:10-15加入羧甲基纖維素鈉、去離子水,充分?jǐn)嚢瑁尤氚纪拱敉?,超聲處?-2h;

      c. 向淀粉中1:15-20加入水,攪拌均勻,調(diào)pH為7-8,升溫至80-90℃恒溫糊化1-2h,調(diào)至50-60℃加入乙酸乙烯,恒溫?cái)嚢?-2h,得A液;向氧化石墨烯中1:5-10加入水,超聲振蕩分散1-2h,加入聚乙烯亞胺和A液,混合均勻;

      d. 將丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、N,N,-亞甲基雙丙烯酰胺與去離子水混合攪拌均勻,通氮?dú)?0-30min,升溫至60-80℃恒溫水浴,滴加過硫酸銨,保溫反應(yīng)3-4h,冷卻至室溫后與聚甘油脂肪酸酯混合均勻,待用;

      e. 將聚乙烯醇1:10-20溶于去離子水中,升溫至40-60℃攪拌溶解30-50min,加入丙三醇、尿素以及a、b、c、d中所得物料,不斷攪拌反應(yīng)1-2h得包膜液,將其趁熱傾倒在結(jié)晶皿中,讓其流延成膜,自然風(fēng)干,得到一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料。

      本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下:

      (1)本發(fā)明以L-脯氨酸、NaOH為原料反應(yīng)得到脯氨酸鈉,用于改性納米TiO2,制備了復(fù)合催化劑,脯氨酸鈉的加入提高了TiO2在聚合物中的分散性;以高嶺土為生物活性劑,以硬脂酸錳為降解促進(jìn)劑,制備了生物可降解復(fù)合薄膜。

      (2)羧甲基纖維素鈉具有保水性、成膜成型性、分散穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn),在復(fù)合材料中添加羧甲基纖維素鈉,能改善聚乙烯醇復(fù)合材料的耐水性能;凹凸棒土內(nèi)含天然一維納米纖維,增強(qiáng)效果、分散性和流動(dòng)性更好的增強(qiáng)性填充劑;殼聚糖可生物降解、具有良好的成膜性,用來共混制備復(fù)合材料薄膜,具有良好的機(jī)械性能、耐水性和力學(xué)性能。

      (3)乙酸乙烯水溶性大,具有良好的生物可降解性能,可應(yīng)用于淀粉的改性,通過接枝共聚制備了可生物降解塑料,力學(xué)性能良好;氧化石墨烯和聚乙烯亞胺之間存在靜電結(jié)合力,提高了復(fù)合薄膜的阻隔性能,降低透氧性能。

      (4)以丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯為原料,過硫酸銨為引發(fā)劑,N,N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,合成了具有耐水性能的共聚物;以表面活性劑聚甘油脂肪酸酯為防霧劑,對(duì)薄膜進(jìn)行表面改性,降低薄膜表面張力,使其具有防霧作用。

      具體實(shí)施方式

      為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

      實(shí)施例

      一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料,由下述重量份(g)的原料制得:

      淀粉41,聚乙烯醇32,尿素0.5,丙三醇3,L-脯氨酸6,NaOH 3,納米TiO2 7,硬脂酸錳6,高嶺土8,殼聚糖5,羧甲基纖維素鈉6,凹凸棒土9,氧化石墨烯4,聚乙烯亞胺3,乙酸乙烯9,丙烯酸7,甲基丙烯酸羥乙酯6,過硫酸銨3,N,N,-亞甲基雙丙烯酰胺3,聚甘油脂肪酸酯4,乙酸、去離子水適量。

      一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,按以下步驟進(jìn)行:

      a. 將L-脯氨酸1:30溶解于去離子水中,加入NaOH攪拌反應(yīng)1h得A液,將納米TiO2 1:20分散在去離子水中,超聲1h得B液,磁力攪拌下將A液滴加到B液中,70-80℃攪拌1h,升溫至90-100℃蒸干,置于100-110℃烘箱中干燥5h后,研磨成粉末與硬脂酸錳、高嶺土均勻混合,經(jīng)雙螺旋桿擠出機(jī)擠出造粒,得到可降解母粒;

      b. 將殼聚糖1:6加入乙酸中攪拌40min,1:15加入羧甲基纖維素鈉、去離子水,充分?jǐn)嚢?,加入凹凸棒土,超聲處?h;

      c. 向淀粉中1:20加入水,攪拌均勻,調(diào)pH為7-8,升溫至80-90℃恒溫糊化1h,調(diào)至50-60℃加入乙酸乙烯,恒溫?cái)嚢?h,得A液;向氧化石墨烯中1:10加入水,超聲振蕩分散2h,加入聚乙烯亞胺和A液,混合均勻;

      d. 將丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺與去離子水混合攪拌均勻,通氮?dú)?0min,升溫至70-80℃恒溫水浴,滴加過硫酸銨,保溫反應(yīng)3h,冷卻至室溫后與聚甘油脂肪酸酯混合均勻,待用;

      e. 將聚乙烯醇1:20溶于去離子水中,升溫至40-50℃攪拌溶解40min,加入丙三醇、尿素以及a、b、c、d中所得物料,不斷攪拌反應(yīng)2h得包膜液,將其趁熱傾倒在結(jié)晶皿中,讓其流延成膜,自然風(fēng)干,得到一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料。

      上述實(shí)施例制備的一種含聚甘油脂肪酸酯的防霧可降解型塑料薄膜復(fù)合材料的性能檢測(cè)結(jié)果如下所示:

      抗拉強(qiáng)度≥35.7MPa,斷裂伸長率≥301.2 %,土壤掩埋30天后塑料薄膜降解率≥92%。

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