一种可全生物降解的打草绳及其制备方法与流程

本发明涉及打草绳，具体地，涉及一种可全生物降解的打草绳及其制备方法。

背景技术：

1、打草绳是甩绳式剪草机的重要组成结构，其是充当切割刀的作用，因此对其强度、耐磨性、和韧性均具有较高的要求。尼龙材料由于具有强度高、耐磨性好、韧性强，而且可以做到表面光滑，摩擦力小，方便剪草机控制绳子的长度等优点逐渐取代钢丝绳成为园林园艺中最常见的打草绳材料。

2、两根尼龙绳盘绕在一个转盘内并伸出一定的长度，当转盘高速旋转时带动尼龙绳一起转动，高速旋转的绳子与草株接触的瞬间将草株切断。这种切割方式当遇到大的阻力时，甩绳弯曲而不割断草株，可减轻对草坪上绿化树木的伤害。但当存在不能割断的大根径杂草茎秆和小杂树苗或作业场地存在石块或其他硬质材料时，会造成打草绳断裂。且绳子断裂的碎屑尺寸较小，清理难度很大，最终被埋进土壤。而尼龙绳为难以降解的材料，随着草坪修整动作的重复进行，遗留在草坪中的破损打草绳碎屑会日渐增多，对土壤、水体及草坪的生长造成越来越多的影响，且打草绳碎屑形成的“微塑料”可通过土壤和地下水系统进入河流，对环境造成的影响也变得不可忽视。

3、然而，目前市面上尚没有能够满足打草绳强度、耐磨性、韧性等要求的可降解塑料。因此，如何获得可降解的并能够满足相应性能要求的打草绳成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述的尼龙材料打草绳不能完全降解，以及市场尚无能够满足打草绳性能要求的可降解塑料的现状，本发明提供一种可全生物降解的打草绳及其制备方法，以具有一定强度的可降解的纤维材料作为增强相，通过浸润方式包覆可降解的塑料作为基体材料，制备出一种可全降解的打草绳，其能使制备的绳体强度、耐磨性、韧性等各方面性能均满足打草绳的要求。具体技术方案如下：

2、首先，本发明提供一种可全生物降解打草绳，该打草绳结构包括作为增强相的纤维增强体和包覆在纤维增强体上的基体；所述纤维增强体为天然纤维、无机纤维或可降解的人造纤维；所述基体为可降解的塑料材料，其熔指指数为60～150g/10min，通过浸润方式包覆在纤维增强体上。

3、前述的可全生物降解打草绳，作为纤维增强体的纤维材料包括但不限于双组份pla纤维、plga纤维、玻璃纤维、纤维素纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种或多种。

4、前述的可全生物降解打草绳，作为基体的可降解塑料包括但不限于pbat、pbaf、ppc、pbc、pbs、pbst、pcl、phb中的一种或多种。

5、优选的，前述的可全生物降解打草绳，其熔指指数为80～120g/10min；其羧基含量为小于50mol/t。

6、前述的可全生物降解打草绳，所述基体的组分还包括相容剂、扩链剂、增强剂和润滑剂；其中：

7、所述相容剂为马来酸酐（mah）或甲基丙烯酸缩水甘油酯（gma）接枝改性材料，或为硅烷偶联剂kh550、kh560、kh570中的一种或多种；

8、所述扩链剂为含有多个活性官能团的环氧类、恶唑啉类、碳化二亚胺类或异氰酸酯类扩链剂中的一种或多种；

9、所述增强剂为碳酸钙、滑石粉、粘土中的一种或多种。

10、前述的可全生物降解打草绳，优选的，所述纤维增强体为双组份pla纤维；所述基体为pbat；所述相容剂为pbat-g-mah；所述扩链剂为adr 4468；所述增强剂为滑石粉、碳酸钙、粘土的混合物。

11、其次，本发明提供一种前述的可全生物降解打草绳的制备系统，该制备系统包括用于基体塑料熔融的基体材料挤出机，用于放置增强相纤维材料的纤维架，用于将基体熔料浸润包裹在增强相纤维材料上的浸润槽，以及用于浸润后打草绳冷却成型的风冷设备和牵引机；所述浸润槽上设有基体熔料入口、纤维材料入口以及打草绳出口；所述纤维材料入口为一个或多个，作为增强相的纤维材料进入浸润槽后呈波浪形展开，经基体熔料充分浸润包覆后，经风冷牵引成型后收卷。

12、再次，本发明提供一种前述的可全生物降解打草绳的制备方法，包括如下步骤：

13、1）将用作纤维增强体的纤维材料放置于纤维架上，其一端经纤维材料入口引入并穿过浸润槽后与牵引机连接；

14、2）将作为基体的可降解塑料，按照设定的比例与相容剂、扩链剂、增强剂以及润滑剂混合均匀后加入基体材料挤出机，控制基体材料挤出机的温度使其熔融，获得基体熔料；

15、3）将基体熔料引入浸润槽，控制基体材料挤出机的螺杆转速，控制浸润槽的浸润温度，同时控制牵引机的牵引速度，保证纤维材料被充分浸润，然后经风冷成型后收卷，获得所述可全生物降解打草绳。

16、作为优选的技术方案的，步骤2）中，所述可降解塑料原料、相容剂、扩链剂、增强剂和润滑剂的质量比为80～100:0.1～3:0.01～1:1～20:0.5～5；基体材料挤出机的温度控制为：60～200℃，机头温度为100～210℃。

17、作为优选的技术方案的，步骤3）中，所述基体材料挤出机的螺杆转速、浸润槽的浸润温度及牵引机的牵引速度为根据纤维增强体所用的纤维材料和基体的可降解塑料决定，保证纤维增强体基体的相界面处形成较强的结合力。

18、作为优选的技术方案的，所述基体材料挤出机的螺杆转速为10～500rpm，所述浸润温度为60～200℃，所述牵引机的牵引速度为1～10m/min。

19、本发明的有益效果：

20、1）本发明首次提出可降解的纤维作为增强相，可降解的塑料材料作为基体，获得了可完全降解的打草绳，解决了打草绳断裂碎片残留形成微塑料污染的问题，无环境污染，具有重要的环保意义和经济价值。

21、2）本发明通过纤维作为增强相，可降解的塑料材料作为基体，打破单一可降解组分强度、韧性不够的缺点，从而实现制备出可完全降解的打草绳的同时，实现该打草绳强度、耐磨性、韧性以及货架期要求等都能达到打草绳的指标要求，可完美替代目前所用的尼龙绳，具有良好的推广价值。

22、3）本发明采用纤维作为增强相，不仅材料丰富，而且可根据需要选择不同的纤维材料与不同的基体塑料材质进行浸润，获得符合需要的最佳产品，丰富了打草绳的产品，为打草绳制备提供新思路。

23、4）本发明所用纤维不局限于列举出的纤维，加工温度合适的可降解的纤维或无机纤维均在本发明所要求保护的范围内；基体所用的可降解塑料优选为加工温度合适的可降解材料，不局限于列出的几种，根据所用纤维的相容性和加工温度选用不同基体和纤维增强体，拓展更多的产品，且该产品甚至不限于用作打草绳，具有广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种可全生物降解打草绳，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的可全生物降解打草绳，其特征在于：所述纤维增强体的纤维材料为双组份pla纤维、玻璃纤维、纤维素纤维、玄武岩纤维或碳纤维中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的可全生物降解打草绳，其特征在于：所述基体的可降解塑料包括但不限于pbat、pbaf、ppc、pbc、pbs、pbst、pcl、phb中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的可全生物降解打草绳，其特征在于：所述基体的可降解塑料材料的熔指指数为80～120g/10min；其羧基含量为50mol/t以下。

5.根据权利要求4所述的可全生物降解打草绳，其特征在于：所述基体的组分还包括相容剂、扩链剂、增强剂和润滑剂；其中，

6.根据权利要求5所述的可全生物降解打草绳，其特征在于：

7.一种用于权利要求1-6任意一项所述的可全生物降解打草绳的制备系统，其特征在于：

8.一种权利要求5或6所述的可全生物降解打草绳的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的可全生物降解打草绳的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述可降解塑料原料、相容剂、扩链剂、增强剂和润滑剂的质量比为80～100:0.1～3:0.01～1:1～20: 0.5～5；基体材料挤出机的温度控制为：60～200℃，机头温度为100～210℃。

10.根据权利要求9所述的可全生物降解打草绳的制备方法，其特征在于：步骤3）中，

技术总结
本发明公开一种可全生物降解的打草绳及其制备方法，包括作为增强相的纤维增强体和包覆在纤维增强体上的基体；所述纤维增强体为天然纤维、无机纤维或可降解的人造纤维；所述基体为可降解的塑料材料，其熔指指数为60～150g/10min，通过浸润方式包覆在纤维增强体上。通过将纤维增强体和塑料基体复合的结构设计，使其组分互补，制备出满足打草绳强度、耐磨度和货架期要求的打草绳产品，且该打草绳可完全降解，无环境污染，具有重要的经济价值及良好的推广应用前景。

技术研发人员：王崭,丁杨惠勤,毛亚鹏,刘东帆,李珞
受保护的技术使用者：江苏苏美达新材料科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12