一种用于家用堆肥条件下的挤压加工的日用品配料的制作方法

1.本发明涉及生物可降解生产技术领域，尤其涉及一种用于家用堆肥条件下的挤压加工的日用品配料。


背景技术：

2.白色污染，全球禁塑，加上碳中和议题，使得生物可降解市场在近五年来蓬勃发展，尤其以聚乳酸(pla，polylactic acid)材料应用最成熟与广泛。然而pla最大问题在于其使用后的废弃物必须与单独回收进行工业堆肥降解，且其价格昂贵与耐热度60℃左右则会软化变形，在实际日常生活用品使用上不适合高温条件下使用，如微波加热或夏天运送过程中制品变形几率高；市面上亦有结晶聚乳酸材料可耐较高温度，然而其降解条件更严苛，价格更昂贵，不利于产业推广，且其需要工业条件堆肥下降解单独以及建立回收机制，其后续处理成本亦相当高，相当不利于产业发展。
3.而聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(pbat，poly(butyleneadipate-co-terephthalate))，作为可家用堆肥的高分子材料，虽然价格较pla低，然而问题在于该材料物性较软，虽然适合加工成膜袋类制品，却不适合作为餐盒，餐具，刀叉等一次性制品，而作为可用于此类制品且兼具可家用堆肥条件的材料，聚琥珀酸丁二酯(pbs，poly(butylene succinate))，其缺点为目前市面上价格仍属昂贵，亦不利生物可降解产业的推广。


技术实现要素：

4.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于家用堆肥条件下的挤压加工的日用品配料，该现有的多为pla材料制品，使用后的废弃物必须与单独回收进行工业堆肥降解，且其价格昂贵与耐热度60℃左右则会软化变形，在实际日常生活用品使用上不适合高温条件下使用，如微波加热或夏天运送过程中制品变形几率高；市面上亦有结晶聚乳酸材料可耐较高温度，然而其降解条件更严苛，价格更昂贵，不利于产业推广，且其需要工业条件堆肥下降解单独以及建立回收机制，其后续处理成本亦相当高，相当不利于产业发展的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
6.一种用于家用堆肥条件下的挤压加工的日用品配料，按重量百分比计，包括以下组分：
7.植物纤维素15-55％，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯树脂(pbat)50-65％，聚琥珀酸丁二酯(pbs)0-10％，增韧剂2-3％，扩链剂0.3-1％，润滑剂2-3％。
8.优选地，所述植物纤维素采用秸秆、玉米芯、椰子壳、甘蔗渣、咖啡渣、竹子中的一种或多种。
9.优选地，所述植物纤维素粉末粒径为200-1500目。
10.优选地，所述增韧剂采用甘油、分子量为400-1200的聚乙二醇、聚甘油中的一种或多种。
11.优选地，所述扩链剂采用1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、二甘醇、己二胺、苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯三者共混聚合物中的一种或多种。
12.优选地，所述润滑剂采用硬脂酸、硬脂酸酯、硬脂酰胺、油酸酰胺、石蜡中的一种或多种
13.一种用于家用堆肥条件下的挤压加工的日用品配料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
14.将配方比例为15-70％的植物纤维素，粒径为200-500目，pbat比例为50-65％，pbs比例为0-10％，增韧剂2-3％，扩链剂0.3-1％与润滑剂比例各为2-3％，进行高温混炼，然后再进行后续的加工；
15.后续的加工可以为热压加工：用于生产餐具类、餐碗、电子消费产品、卫浴产品、收纳用品、文书类产品、铝循环建材、汽车零派件；
16.后续的加工可以为挤压加工：用于生产吸管、蛇龙结构吸管、汤勺式冰沙吸管、ab伸缩结构吸管、农业用支架滴管；
17.后续的加工可以为吸塑加工：用于生产食品包装材、电子消费品包装材、食品餐盘、餐碗、饮料杯、杯盖。
18.优选地，植物纤维素制备时，将农业废弃物以清水洗净后进行粗粉碎，然后进行水解发酵反应，将纤维素含量提纯超过86％，再进行60-80℃烘干1-2小时，再将所得高含量纤维素进行研磨。
19.优选地，将研磨好的纤维素粉，pbat，pbs，润滑剂，扩链剂，在80-110℃下放入高速粉体混合设备，转速为600-1000rpm，进行混合与干燥约1-2小时，然后放入双螺杆混炼机进行高温混炼，混炼机的温度根据比例不同设定范围分别为，区域一110℃-130℃，区域二至四为120℃至140℃，区域五与六为140至155℃，区域七至十二为155至165℃。
20.本发明提供的是一种用于家用堆肥条件下的挤压加工的日用品配料，采用将pbat取代pla，使用天然纤维素与pbat及pbs混料后，可大幅改善聚乳酸材料的耐热温度，根据含量不同，最高至120℃；采用废弃植物经过提纯后纤维比例含量较高，可进行填充比例较高，使得成本大幅降低为一般以pla配方且未使用植物纤维素前的30％至50％；材料在实际做成制品的耐热温度依据纤维素加入比例与粒径大小增加为80℃至120℃；所采用植物纤维素粉末粒径为200-1500，使用粒径越细与含量越高，则结晶程度耐温与抗变形抗脆等效果更好；使用适当的增韧剂比例，可保持制品的韧性；使用适当的润滑剂比例，在纤维素粉体比例较高时，可减少高粉体比例的能耗，在挤压加工时较未加入润滑剂能耗低10-20％；本发明以高比例纤维素粉体为主原料pbs为辅料，其作用为，以pbat此类可家用堆肥条件下降解且兼具成本较pla低的特性为主料，以取代pla后，产品刚性可维持在不变，并增加结晶速度与结晶性，故能增加产品的耐热温度；本发明采用的植物纤维素来源为农业废弃物，经提纯后，加入比例较高，可大幅提升产品结晶性，以及补强pbat较软的性质，进而使得耐热比较高亦可维持产品规范的刚性；根据配方不同于终端制品需求的性质，其成本可以大幅下降30％至50％，耐热温度范围为80-120℃；可以完全不使用聚乳酸也可使pbat作为主成分，使用在挤出，吹瓶，注塑，吸塑，热压工艺等加工制品；本发明的材料配比，可以在保证韧性，机械强度等物理性质在维持日用品标准下，大幅降低成本与提升耐热性质，并加快产品降解速度。此外，本发明技术方案制备过程绿色无污染，大量使用天然植物纤维，其减碳可达
35-70％，不需要工业堆肥。
附图说明
21.图1为本发明一种用于家用堆肥条件下的挤压加工的日用品配料制成吸管制品先进行观察外观与量测示意图。
22.图2为本发明一种用于家用堆肥条件下的挤压加工的日用品配料制成吸管制品在60℃烘干30分钟完后进行观察外观与量测示意图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1:
25.将配方比例为15％的天然纤维素，粒径为200-500目，pbat比例为72.5％，pbs比例为8％，增塑剂2％，扩链剂0.3％与润滑剂比例为2.2％，进行高温混炼，然后再进行挤压加工制成吸管。测试制品耐热温度方法为：将吸管制品先进行观察外观与量测如图1，分别放入60，70，80，90，95，100，105，110，115，120，125，130℃油浴，持续搅动1小时，搅动期间观察其是否变形，结束后清洗，在60℃烘干30分钟完后进行观察外观与量测如图2。结果发现其在温度80℃以下，其外观无任何改变。
26.实施例2：
27.在实施例1的基础上，更改为25％的天然纤维素，pbat比例为62％，pbs比例为8％，测试耐热温度为80℃以下，其外观无任何改变。
28.实施例3：
29.在实施例2的基础上，更改为天然纤维素粒径为500-1500目，测试耐温度为90℃以下，其外观无任何改变。
30.实施例4：
31.在实施例3的基础上，更改为30％的天然纤维素，pbat比例为60％，pbs比例为5％，增塑剂2％，扩链剂0.5％与润滑剂比例为2.5％测，试耐温度为95℃以下，其外观无任何改变。
32.实施例5：
33.在实施例3的基础上，更改为40％的天然纤维素，pbat比例为50％，pbs比例为5％，测试耐温度为105℃以下，其外观无任何改变。
34.实施例6：
35.在实施例3的基础上，更改为55％的天然纤维素，pbat比例为36％，pbs比例为4％，测试耐温度为120℃，以下，其外观无任何改变。
36.测试例:
37.随机购买3种不同的市售“pla”吸管制品作对比例1、对比例2和对比例3，对各实施例和对比例进行耐温度和外观变化的观察检测，测得结果如下表：
38.实施例纤维素比例耐温度/℃外观变化实施例115％80外观无任何改变实施例225％80外观无任何改变实施例325％90外观无任何改变实施例430％90外观无任何改变实施例540％105外观无任何改变实施例655％120外观无任何改变对比例1-70外观有明显改变对比例2-60外观发生改变对比例3-50外观无任何改变
39.本发明天然植物纤维素为耐高温材料，在一般日用品操作温度120℃以内不会有变形软化问题。加入植物纤维素可加速混料后的材料结晶速度与程度，加入的纤维素粉末粒径越细小与含量越高则改善效果越明显。
40.采用将pbat取代pla，使用天然纤维素与pbat及pbs混料后，可大幅改善聚乳酸材料的耐热温度，根据含量不同，最高至120℃；采用废弃植物经过提纯后纤维比例含量较高，可进行填充比例较高，使得成本大幅降低为一般以pla配方且未使用植物纤维素前的30％至50％；材料在实际做成制品的耐热温度依据纤维素加入比例与粒径大小增加为80℃至120℃；所采用植物纤维素粉末粒径为200-1500，使用粒径越细与含量越高，则结晶程度耐温与抗变形抗脆等效果更好；使用适当的增韧剂比例，可保持制品的韧性；使用适当的润滑剂比例，在纤维素粉体比例较高时，可减少高粉体比例的能耗，在挤压加工时较未加入润滑剂能耗低10-20％；本发明以高比例纤维素粉体为主原料pbs为辅料，其作用为，以pbat此类可家用堆肥条件下降解且兼具成本较pla低的特性为主料，以取代pla后，产品刚性可维持在不变，并增加结晶速度与结晶性，故能增加产品的耐热温度；本发明采用的植物纤维素来源为农业废弃物，经提纯后，加入比例较高，可大幅提升产品结晶性，以及补强pbat较软的性质，进而使得耐热比较高亦可维持产品规范的刚性；根据配方不同于终端制品需求的性质，其成本可以大幅下降30％至50％，耐热温度范围为80-120℃；可以完全不使用聚乳酸也可使pbat作为主成分，使用在挤出，吹瓶，注塑，吸塑，热压工艺等加工制品；本发明的材料配比，可以在保证韧性，机械强度等物理性质在维持日用品标准下，大幅降低成本与提升耐热性质，并加快产品降解速度。此外，本发明技术方案制备过程绿色无污染，大量使用天然植物纤维，其减碳可达35-70％，不需要工业堆肥。
41.本发明因其所采用材料皆为家用堆肥下可降解，所以制成的产品可在家用堆肥环境下进行降解，大幅减少相关制品使用pla所需的工业堆肥降解成本与回收成本。
42.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。