CN110437532A - 一种单层可降解硅钙板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单层可降解硅钙板，其材料按重量百分比由以下组分组成：PP树脂40％～68％,聚乳酸15％～35％,硅藻土5％～25％,蛤壳粉2％～15％,海石粉3％～15％,硅酸盐矿物粉1％～8％,其他助剂0.5％～5％。本发明提供的单层可降解硅钙板通过以PP树脂和聚乳酸作为主体有机材料，以硅藻土、蛤壳粉、海石粉、硅酸盐矿物粉作为无机填料，以及添加相容剂、偶联剂和抗氧剂作为其他助剂；通过将这些材料聚合而成的单层可降解硅钙板密度小、刚性好、强度高、化学稳定性高，而且掩埋在对湿度达到50％以上的泥地内，在掩埋达到1‑2年后，该单层可降解硅钙板严重破损，几乎降解，降解率达到95％以上，具有良好的降解效果，可通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

Description

一种单层可降解硅钙板及其制备方法

技术领域

本发明属于包装材料技术领域，尤其涉及一种单层可降解硅钙板及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(Polypropylene，简称PP)是一种半结晶的热塑性塑料。其密度小、刚性好、强度高、化学稳定性高，常作为一种包装材料，常应用于电子、服装、包装、机械、轻工、邮政、食品、医药、农药、家电、广告、装潢、文化用品、光磁技术、生物工程医药卫生等各种行业领域中。但是以聚丙烯构成的包装材料降解缓慢，容易引起严重的环境污染问题。

因此，如何解决以聚丙烯构成的包装材料的降解问题显得十分迫切。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术的问题，提供了一种制造成本低，密度小、刚性好、强度高、化学稳定性高且通过掩埋可逐渐达到完全降解，具有良好的降解效果，对保护环境十分有利的单层可降解硅钙板，还提供一种制备该单层可降解硅钙板的方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种单层可降解硅钙板，其材料按重量百分比由以下组分组成：

本发明的单层可降解硅钙板主要由PP树脂、聚乳酸、硅藻土、蛤壳粉、海石粉、硅酸盐矿物粉和其他助剂制备而成，这些材料来源多，成本低，以及该单层可降解硅钙板制造工艺简单，从而使制备该中单层可降解硅钙板总成本低，适合大量生产。如聚乳酸(PLA)，是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。因此，对聚乳酸的制备技术是十分成熟，制备十分简单的，制备成本也相应降低。通过以PP树脂和聚乳酸作为主体有机材料，以硅藻土、蛤壳粉、海石粉、硅酸盐矿物粉作为无机填料，以及添加相容剂、偶联剂和抗氧剂作为其他助剂；通过将这些材料聚合而成的单层可降解硅钙板密度小、刚性好、强度高、化学稳定性高，而且掩埋在对湿度达到50％以上的泥地内，在掩埋达到1-2年后，该单层可降解硅钙板严重破损，几乎降解，降解率达到95％以上，具有良好的降解效果，可通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

进一步地，所述PP树脂是由均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯以重量比3～4:1组成的混合物。通过合理调节均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯相混合，以提高该单层可降解硅钙板机械韧性，具有良好的击强度和刚性，便于对产品包装，以及与聚乳酸等材料相结合形成的该单层可降解硅钙板，掩埋在对湿度达到50％以上的泥地内，在掩埋达到1-2年后，在聚乳酸作用下，促进PP树脂进行降解，使该单层可降解硅钙板严重破损，几乎降解，降解率达到95％以上，产生对环境无坏的二氧化碳和水。

进一步地，所述硅酸盐矿物粉为滑石粉、蒙脱土、硅灰石中的一种或多种；所述硅酸盐矿物粉的粒径小于3μm。通过控制硅酸盐矿物粉的用量及颗粒大小来控制产品的摩擦系数，以提高该单层可降解硅钙板力学性能，具有良好的刚性和强度，同时硅酸盐矿物粉本身就以二氧化硅为主，该单层可降解硅钙板在降解后，不会破坏环境。

进一步地，所述其他助剂包括相容剂、偶联剂和抗氧剂。通过将相容剂、偶联剂和抗氧剂添加在材料配混中，便于PP树脂、聚乳酸以及其他材料之间聚合形成，增强各材料之间聚合的稳定性，进而使该单层可降解硅钙板获得良好的力学性能，具有良好的刚性和强度，以及具备良好的降解效果，废弃后，通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

进一步地，所述相容剂为聚丙烯与马来酸酐的接枝物，其接枝率为0.5-0.8％，其熔融指数在195℃、2.18kg条件下为60-120g/10min。以聚丙烯与马来酸酐的接枝物作为相容剂，控制其接枝率的大小、以及熔融指数，便于各材料之间聚合形成，增强各材料之间聚合的稳定性，进而使该单层可降解硅钙板具有良好的刚性和强度，以及具备良好的降解效果，废弃后，通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

进一步地，所述偶联剂为磷化钛酸酯偶联剂。磷化钛酸酯偶联剂具有较高稳定性和润滑性，适用范围广、添加量小、无须稀释、使用方便、价格低廉等特点。使用该种产品，能有效地改善该单层可降解硅钙板的各材料的加工性能及机械物理性能。该单层可降解硅钙板的各材料经该种产品处理后，主体有机材料与无机填料之间的接触磨擦减小，流动性变好，无机填料与PP树脂、聚乳酸的分子链之间的连接性能大大增强，使它们紧密地联系起来，便于各材料之间聚合形成，增强各材料之间聚合的稳定性，进而使该单层可降解硅钙板获得，具有良好的刚性和强度，以及具备良好的降解效果，废弃后，通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂164、抗氧剂MB、抗氧剂中的一种或多种。通过合理选择这些抗氧剂，以抑制聚合物树脂热氧化降解，便于各材料之间聚合形成，增强各材料之间聚合的稳定性，进而使该单层可降解硅钙板良好的刚性和强度，以及具备良好的降解效果，废弃后，通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

进一步地，所述单层可降解硅钙板的厚度为1.5mm～3mm。优选为2mm。通过注射成膜合理控制该单层可降解硅钙板的厚度，使该单层可降解硅钙板的重量轻，便于使用，实用性强。

本发明还公开了一种制备所述的单层可降解硅钙板的方法，所述方法包括以下的步骤：(1)原料处理及混合

A、将硅藻土、蛤壳粉、海石粉、硅酸盐矿物粉添加进研磨机进行研磨，研磨时间30～50min，再通过120目筛，得到混合料A；

B、将PP树脂和聚乳酸在混料搅拌机中混合15～30分钟，得到混合料B；

C、将混合料A、混合料B和其他助剂加入到混合料B中，通过在搅拌釜中混合搅拌15～30分钟，搅拌速率为2500-4500转/分；温度控制在85～120℃，得到混合料C；

(2)真空干燥

将所述混合料C在30～45℃的环境下，真空干燥4～5个小时；

(3)熔融挤出

经过真空干燥后，将所述混合料C放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品，其工作条件为：温度为200～230℃，螺杆转速为430～450r/min；

(4)造粒及后处理

将所述半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒，其中冷却过程中冷却水的温度保持在30～40℃；最后投入注塑机进行注射成型，得到单层可降解硅钙板。

该单层可降解硅钙板的材料的制备方法成工艺简单，反应易于控制、重复性好、生产质量好，工艺合成环保，安全，气味极少。

与现有的技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明的单层可降解硅钙板主要由PP树脂、聚乳酸、硅藻土、蛤壳粉、海石粉、硅酸盐矿物粉和其他助剂制备而成，这些材料来源多，成本低，以及该单层可降解硅钙板制造工艺简单，从而使制备该中单层可降解硅钙板的总成本低，适合大量生产。

2.本发明通过以PP树脂和聚乳酸作为主体有机材料，以硅藻土、蛤壳粉、海石粉、硅酸盐矿物粉作为无机填料，以及添加相容剂、偶联剂和抗氧剂作为其他助剂；通过将这些材料聚合而成的单层可降解硅钙板密度小、刚性好、强度高、化学稳定性高，而且掩埋在对湿度达到50％以上的泥地内，在掩埋达到1-2年后，该单层可降解硅钙板严重破损，几乎降解，降解率达到95％以上，具有良好的降解效果，可通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

3.本发明的单层可降解硅钙板的材料的制备方法成工艺简单，反应易于控制、重复性好、生产质量好，工艺合成环保，安全，气味极少。

具体实施方式

下面结合实施例1-6对本发明作进一步描述：

一种单层可降解硅钙板的制备方法，包括以下的步骤：

(1)原料处理及混合

A、将硅藻土、蛤壳粉、海石粉、硅酸盐矿物粉添加进研磨机进行研磨，研磨时间30～50min，再通过120目筛，得到混合料A；

B、将PP树脂和聚乳酸在混料搅拌机中混合15～30分钟，得到混合料B；

C、将混合料A、混合料B和其他助剂加入到混合料B中，通过在搅拌釜中混合搅拌15～30分钟，搅拌速率为2500-4500转/分；温度控制在85～120℃，得到混合料C；

(2)真空干燥

将所述混合料C在30～45℃的环境下，真空干燥4～5个小时；

(3)熔融挤出

经过真空干燥后，将所述混合料C放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品，其工作条件为：温度为200～230℃，螺杆转速为430～450r/min；

(4)造粒及后处理

将所述半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒，其中冷却过程中冷却水的温度保持在30～40℃；最后投入注塑机进行注射成型，得到单层可降解硅钙板。

表1：实施例1～6各组分比例

表2：实施例1～6的工艺条件

采取国家标准GB 18006.1-1999，将上述实施例1～6的单层可降解硅钙板和加入对比例的聚丙烯包装材料置于不同环境中，在不同时间内，测试产品的外表面有无破损、对折试验15次、跌落试验。

表3：将实施例1～6的单层可降解硅钙板和加入对比例的聚丙烯包装材料掩埋在相对湿度达到50％的泥地内，然后对实施例1～6的单层可降解硅钙板和加入对比例的聚丙烯包装材料进行试验测试。

通过实施例1～6的单层可降解硅钙板和加入对比例的聚丙烯包装材料放置在干旱地中的试验判断，该单层可降解硅钙板通过掩埋在对湿度达到50％的泥地内，在掩埋达到1-2年后，单层可降解硅钙板严重破损，几乎降解，降解率达到95％以上，具有良好的降解效果，可通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

表4：将实施例1～6的单层可降解硅钙板和加入对比例的聚丙烯包装材料掩埋在相对湿度达到80％的泥地内，然后对实施例1～6的单层可降解硅钙板和加入对比例的聚丙烯包装材料进行试验测试。

通过实施例1～6的单层可降解硅钙板和加入对比例的聚丙烯包装材料放置在干旱地中的试验判断，该单层可降解硅钙板通过掩埋在对湿度达到80％的泥地内，在掩埋达到1-2年后，单层可降解硅钙板严重破损，几乎降解，降解率达到97％以上，具有良好的降解效果，可通过填埋在自然环境中可逐渐达到完全降解，达到低碳、环保、节能的目的。

综上试验所述，该单层可降解硅钙板通过掩埋，具有良好的降解效果，对保护环境十分有利。

综上对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请不限于上述实施方式。即使其对本申请作出各种变化，则仍落入在本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种单层可降解硅钙板，其特征在于，其材料按重量百分比由以下组分组成：

2.根据权利要求1所述的单层可降解硅钙板，其特征在于，所述PP树脂是由均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯以重量比3～4:1组成的混合物。

3.根据权利要求1所述的单层可降解硅钙板，其特征在于，所述硅酸盐矿物粉为滑石粉、蒙脱土、硅灰石中的一种或多种，所述硅酸盐矿物粉的粒径小于3μm。

4.根据权利要求1所述的单层可降解硅钙板，其特征在于，所述其他助剂包括相容剂、偶联剂和抗氧剂。

5.根据权利要求4所述的单层可降解硅钙板，其特征在于，所述相容剂为聚丙烯与马来酸酐的接枝物，其接枝率为0.5-0.8％，其熔融指数在195℃、2.18kg条件下为60-120g/10min。

6.根据权利要求4所述的单层可降解硅钙板，其特征在于，所述偶联剂为磷化钛酸酯偶联剂。

7.根据权利要求4所述的单层可降解硅钙板，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂164、抗氧剂MB、抗氧剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的单层可降解硅钙板，其特征在于，所述单层可降解硅钙板的厚度为1.5mm～3mm。

9.一种制备权利要求1至8任何一项所述的单层可降解硅钙板的方法，其特征在于，所述方法包括以下的步骤：

(1)原料处理及混合

A、将硅藻土、蛤壳粉、海石粉、硅酸盐矿物粉添加进研磨机进行研磨，研磨时间30～50min，再通过120目筛，得到混合料A；

B、将PP树脂和聚乳酸在混料搅拌机中混合15～30分钟，得到混合料B；

C、将混合料A、混合料B和其他助剂加入到混合料B中，通过在搅拌釜中混合搅拌15～30分钟，搅拌速率为2500～4500转/分；温度控制在85～120℃，得到混合料C；

(2)真空干燥

将所述混合料C在30～45℃的环境下，真空干燥4～5个小时；

(3)熔融挤出

经过真空干燥后，将所述混合料C放入双螺杆挤出机内加热熔融挤出塑化，即得半成品，其工作条件为：温度为200～230℃，螺杆转速为430～450r/min；

(4)造粒及后处理

将所述半成品进行拉条、冷却、干燥、造粒，其中冷却过程中冷却水的温度保持在30～40℃；最后投入注塑机进行注射成型，得到单层可降解硅钙板。