一种低VOC低气味可生物降解材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种耐老化低voc低气味可生物降解材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着白色污染对环境的威胁，全球开始进入禁塑的浪潮，其中先行的领域为膜袋领域，目前可生物降解材料正在全球范围内逐步替代不可降解的传统塑料pe、pp等，然而目前聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)/聚乳酸(pla)复合材料在应用于膜袋时，消费者普遍反馈气味比传统的pe袋气味重，这对生物降解材料的推广使用造成了一定的阻碍，特别是在餐饮袋，如餐饮外卖袋，饮料袋等领域严重制约了生物降解材料的拓展。

2、目前的专利中对于膜袋类可生物降解材料的改进普遍集中在降解性能和材料力学性能方面的研究，缺少针对可生物降解材料的气味降低方法研究较少。因此，开发一种低voc低气味的可生物降解材料，对于可降解膜袋专用料领域有着重要的意义，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种耐老化低voc低气味可生物降解材料及其制备方法和应用，以改善可生物降解材料的气味，降低voc，提高耐老化性能，扩宽可生物降解材料的应用领域。

2、为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种耐老化低voc低气味可生物降解材料，包括以下重量份组分：

3、聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯：51份-82份；

4、聚乳酸：2份-15份；

5、无机填料：5份-25份；

6、吸附剂：1份-4份；

7、助剂：0.1份-0.55份；

8、其中，所述吸附剂为多孔结构物质，所述聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯的酸值为10-30mo l/t，所述无机填料的平均粒径d50≤5um，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、蒙脱土中的一种或多种；所述聚乳酸的酸值≤30mo l/t。

9、通过采用上述方案，同时多孔结构物质的比表面积大，根据界面作用机理，比表面积大的多孔物质易于吸附小分子，吸附剂可以在高混以及剪切共混的状态下将体系中的小分子进行吸附，直到达到平衡的状态，从而达到降低气味与voc的作用；如果较大粒径的无机填料在共混时与树脂的接触面有很大的摩擦作用力，则更容易导致体系热解与降解，从而产生更多的小分子，本申请选用与树脂共混时剪切作用小且避免粒径太小影响分散效果的无机填料，与体系中树脂的摩擦作用力较小，不容易导致更多小分子的产生；此外，本申请聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸的酸值范围可以改善材料的耐老化性能，结合无机填料的材质和粒径，使得树脂体系的老化进程得到延缓。

10、作为优选方案，无机填料采用激光法检测粒径d50，聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸采用gb/t 264-1983标准检测酸值。

11、作为优选方案，所述无机填料的平均粒径d50为1-5um。

12、作为优选方案，所述聚乳酸为plla、pdla、plla/pdla共聚物中的一种或多种。

13、作为优选方案，所述聚乳酸的酸值在5-20mo l/t，所述聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯的酸值为10-15mo l/t。

14、作为优选方案，所述助剂为润滑剂，所述润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、n,n'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种或多种。

15、作为优选方案，吸附剂为活性炭、分子筛、多孔沸石、多孔硅藻土、多孔纳米二氧化硅、多孔纳米硅酸镁中的一种或多种。

16、作为优选方案，所述吸附剂的粒径d50为5μm-7μm。

17、作为优选方案，所述无机填料包括质量比为(1.5-4)：1的滑石粉和碳酸钙。

18、为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种耐老化低voc低气味可生物降解材料的制备方法，包括以下步骤：

19、(1)将聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、无机填料、吸附剂、助剂加入高混设备进行充分地混合备用，获得预混料；

20、(2)将预混料加入双螺杆挤出设备，加入萃取剂，熔融挤出造粒，挤出造粒过程中通过真空抽离散发出来的voc和萃取剂的混合物，随后经烘干罐烘烤处理，制得可生物降解材料。

21、作为优选方案，在步骤(2)中，熔融挤出造粒的温度为130-200℃，转速为240-380rpm，喂料为400-1000kg/h，真空度控制在≤-0.07mpa，烘干温度为60-100℃，烘干时间为3-8小时。

22、作为优选方案，在步骤(2)中，所述双螺杆挤出设备为65、75a或75d双螺杆挤出机。

23、作为优选方案，在步骤(2)中，所述熔融挤出造粒的温度为130-170℃。

24、通过采用上述方案，较低的挤出温度将有效地降低加热时发生的小分子voc或者有气味的小分子。

25、作为优选方案，在步骤(2)中，所述双螺杆挤出设备的转速为240-340rpm，喂料为400-800kg/h，真空度控制在≤-0.08mpa。

26、通过采用上述方案，在双螺杆挤出设备内共混时，高混以及剪切共混的状态下体系会散发出来小分子，如醇类、苯类、醛类等极性分子，低的转速降低剪切破坏以及剪切发热引发的链的分解、降解，从而减少voc和有气味的小分子的产生；足够强的真空将有助于将双螺杆剪切加热生成的小分子抽离，此外萃取剂萃取了小分子，真空可将萃取剂和小分子的混合物一起抽离，进一步加强了萃取的效果。

27、作为优选方案，烘干温度为70-85℃，烘干时间为4-6小时。

28、通过采用上述方案，烘干可有效地加速残留在粒子里的小分子的挥发，进一步地将小分子进行脱除，降低气味和voc。

29、作为优选方案，所述萃取剂为水、甲醇、乙醇、甲醇水溶液、乙醇水溶液中的一种或多种。

30、通过采用上述方案，使用极性的萃取剂，根据相似相容原理，散发出来的极性小分子易溶于萃取剂，萃取剂汽化后，再通过真空抽离，将散发出来的vocs和萃取剂的混合物一同抽离，达到降低体系小分子的效果。

31、为了解决上述技术问题，本发明目的之三提供了一种低voc低气味可生物降解材料在塑料袋领域中的应用，具体如商超购物袋、奶茶袋、外卖打包袋等。

32、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

33、1、本申请的吸附剂为多孔结构，其比表面积较大，使得其自身的多孔结构具有吸附作用，将体系中的小分子进行吸附，直到达到平衡的状态，产品的气味低且voc低。

34、2、如果无机填料在共混时与树脂的接触面有很大的摩擦作用力，则更容易导致体系热解与降解，从而产生更多的小分子，本申请选择与体系中树脂的摩擦作用力较小的无机填料，且特定尺寸的无机填料，不容易导致更多小分子的产生，进一步降低了气味和voc。

35、3、本申请聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸的酸值范围可以改善材料的耐老化性能，结合无机填料的材质和粒径，使得树脂体系的老化进程得到延缓。

技术特征：

1.一种耐老化低voc低气味可生物降解材料，其特征在于，包括以下重量份组分：

2.如权利要求1所述的一种耐老化低voc低气味可生物降解材料，其特征在于，所述聚乳酸为plla、pdla、plla/pdla共聚物中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的一种耐老化低voc低气味可生物降解材料，其特征在于，所述聚乳酸的酸值在5-20mol/t，所述聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯的酸值为10-15mol/t。

4.如权利要求1所述的一种耐老化低voc低气味可生物降解材料，其特征在于，所述助剂为润滑剂，所述润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、n,n'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的一种耐老化低voc低气味可生物降解材料，其特征在于，吸附剂为活性炭、分子筛、多孔沸石、多孔硅藻土、多孔纳米二氧化硅、多孔纳米硅酸镁中的一种或多种，所述吸附剂的粒径d50为5μm-7μm。

6.如权利要求1所述的一种耐老化低voc低气味可生物降解材料，其特征在于，所述无机填料包括质量比为(1.5-4)：1的滑石粉和碳酸钙。

7.一种如权利要求1-6任一所述的耐老化低voc低气味可生物降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的一种耐老化低voc低气味可生物降解材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述萃取剂为水、甲醇、乙醇、甲醇水溶液、乙醇水溶液中的一种或多种。

9.如权利要求7所述的一种耐老化低voc低气味可生物降解材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，熔融挤出造粒的温度为130-200℃，转速为240-380rpm，喂料为400-1000kg/h，真空度控制在≤-0.07mpa，烘干温度为60-100℃，烘干时间为3-8小时。

10.一种如权利要求1-6任一所述的耐老化低voc低气味可生物降解材料在塑料袋领域中的应用。

技术总结
本发明公开了一种耐老化低VOC低气味可生物降解材料及其制备方法和应用，涉及高分子材料领域。包括聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、吸附剂、无机填料和助剂；吸附剂为多孔结构物质，聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯的酸值为为10‑30mol/t，无机填料的平均粒径D50≤5um，聚乳酸的酸值≤30mol/t。本申请利用吸附剂将有机小分子吸附，结合PBAT和PLA的酸值以及无机填料的材质和粒径，降低产品的气味和VOC，改善材料的耐老化性能，材料适用性广，可用于商超购物袋、奶茶袋、外卖打包袋等，加工方便，可极大地改善可生物降解膜袋的VOC散发以及气味。

技术研发人员：陈业中,陈平绪,叶南飚,曾祥斌,焦建,麦开锦,董学腾,杨晖,熊凯,李岩
受保护的技术使用者：金发科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12