一种高透明的生物可降解聚丙烯的制备方法与流程

本发明涉及聚丙烯材料，具体为一种高透明的生物可降解聚丙烯的制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯是目前用量最大的廉价通用塑料之一，具有很多优异的特性，如来源广、价格低、密度小、无毒、易加工等，因而被广泛应用于汽车、家电、电子电气等领域。但聚丙烯的韧性较差，特别是在低温和高应变速率情况下，这大大限制了其在工程中的应用，而在聚丙烯生产过程中加入成核剂能有效地克服这一缺点。其中山梨醇类成核剂是使用最为广泛的成核剂，特别是对光学性能有独特的影响，但在成核过程中会产生聚甲醛有毒气体，且耐高温性差，受热易分解。新型有机磷酸盐类成核剂成核效率高、无异味，但价格昂贵。

2、其次由于聚丙烯的分子结构是饱和的碳碳单键，相对分子结构比较稳定而难以降解，导致聚丙烯在给人们的生产生活带来便利的同时，也造成了极大的环境污染，因此环保型可降解的聚丙烯的制备和研究就显得尤为重要。可生物降解聚丙烯是一种以聚丙烯为基材与其他原料进行协同作用制备得到的可进行生物降解的聚丙烯材料，能够有效改善聚丙烯材料难降解的问题。如中国专利cn101805463b公开了一种淀粉填充可生物降解聚丙烯及其制备方法。但是因为淀粉的加入，可生物降解聚丙烯的透明度下降严重。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高透明的生物可降解聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：

2、步骤(1)混料；

3、将聚丙烯、纤维素、氯化铵、琼脂、酵母、水加入到混合机中，在设定温度下混合，混合完成后冷却至室温，然后静置，再加入脱氢枞酸、硬脂酸钠、硬脂酸铈、松香酸、抗氧剂到混合机中，在室温下混合，混合完成后得到混合料；

4、步骤(2)熔融挤出造粒；

5、将混合料加入到双螺杆挤出造粒机中，经过加热熔融挤出造粒，自然冷却后得到高透明生物可降解聚丙烯。

6、优选地，步骤(1)中，聚丙烯、纤维素、氯化铵、琼脂、酵母、水、脱氢枞酸、硬脂酸钠、硬脂酸铈、松香酸、抗氧剂间的质量比为80:(0.5-0.8):(0.45-0.6):(0.6-0.8):0.85:0.4:(1-1.5):(1-1.5):3:1.5:0.1；聚丙烯包括均聚聚丙烯粉料；纤维素包括棉籽提取物。

7、优选地，所述步骤(1)中，设定温度下混合时，混合机的转速为200-300r/min，混合的时间为5-10min，设定温度为63℃，静置的时间为27h，室温下混合时，混合机转速为200-300r/min，混合的时间为5-10min。

8、优选地，所述步骤(2)中，双螺杆挤出造粒机中加料段温度为180-185℃，熔融共混段温度为185-190℃，挤出段温度为195-200℃，机头温度为200℃，螺杆转速为200-250r/min。

9、优选地，本发明还公开了一种双螺杆挤出造粒机，所述双螺杆挤出造粒机包括造粒仓，所述造粒仓偏心设置有挤出座，所述挤出座内嵌有造粒模具，且所述挤出座连接有熔融挤出装置，所述熔融挤出装置将混合料熔融后从所述造粒模具挤出以形成塑料条，所述造粒仓的中心处转动安装有切刀组件，所述切刀组件绕所述造粒仓中轴线转动以对所述塑料条剪切形成塑料粒；

10、所述切刀组件包括刀座，所述刀座上设置剪切刀，所述剪切刀滑动设置有擦拭块，所述擦拭块上安装有自驱组件，且所述造粒仓内固定安装有内基盘，所述内基盘上开设有触发槽；

11、所述剪切刀对所述塑料条剪切形成塑料粒后，随着所述剪切刀的旋转，所述自驱组件与所述触发槽相契合以使解除所述擦拭块与所述刀座的锁定，并随着所述剪切刀带动所述擦拭块绕所述造粒仓中轴线转动，而使所述擦拭块在所述自驱组件与触发槽的滑动配合下相对所述剪切刀滑动。

12、优选地，所述熔融挤出装置包括熔融机和挤出机，所述挤出机的出料口与所述挤出座固定安装，以使熔融料通过所述挤出座内的造粒模具挤出，且所述熔融机上开设有喂料口以用于喂料，所述熔融机和挤出机均固定安装在所述底架上以便于组装。

13、优选地，所述切刀组件还包括了刀轴，所述刀轴与所述造粒仓转动安装，且所述刀轴与所述刀座固定安装，所述刀座的两侧均开设有刀具槽，所述刀具槽的一侧固定安装有所述剪切刀，且所述自驱组件与所述刀具槽相卡接以使所述擦拭块锁定在所述刀具槽内；

14、所述刀轴的一端贯穿所述造粒仓通过同步轮和同步带与所述步进电机动力连接。

15、优选地，所述擦拭块上开设有安装槽，所述安装槽内固定安装有自驱组件，所述自驱组件包括自驱筒，所述自驱筒固定安装在所述安装槽内，所述自驱筒的内壁滑动安装有触发座，所述触发座贯穿并固定安装有导杆，所述导杆与所述自驱筒滑动配合，且所述导杆的一端通过连接弹簧滑动安装有锁定头，另一端固定安装有限位驱动头，所述触发座与所述自驱筒的内壁之间设置有触发弹簧，所述触发弹簧的两端分别固定安装在所述触发座与所述自驱筒的内壁上；

16、所述刀具槽的一侧开设有锁定孔，所述锁定孔与所述锁定头相适配。

17、优选地，所述内基盘固定安装在所述造粒仓的内壁上，且其与所述挤出座和刀轴相套接，所述触发槽为弧形，所述触发槽与所述限位驱动头相契合，并相对滑动配合，且所述触发槽与所述限位驱动头相分离的一端存在一个弧形段，以用于连接所述触发槽内壁底部和内基盘的表面。

18、优选地，所述造粒仓内还设置有复位组件，所述复位组件与所述擦拭块相连接，所述刀座在所述擦拭块相对剪切刀滑动至设定位置后，所述限位驱动头脱离所述触发槽，随着所述刀座的旋转，所述复位组件转动以驱动所述擦拭块复位至所述锁定孔与所述锁定头相卡接。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、1、本发明中聚丙烯与纤维素、氯化铵、琼脂、酵母、水混合时，氯化铵溶于水中，提供离子，促进纤维素分子链上的-oh(羟基)与琼脂分子链和酵母分子链上的-oh发生反应，纤维素分子链、琼脂分子链和酵母分子链连接，形成弱的聚合物链，制得易于生物降解的聚合物组合物，即生物可降解聚丙烯。与接触土壤时，生物可降解聚丙烯能够成为土壤中微生物的营养物，发生快速的生物降解。本发明还添加了少量的硬脂酸铈和松香酸，二者协同配合，进一步提高了生物可降解聚丙烯的生物可降解性。

21、2、本发明中脱氢枞酸与硬脂酸钠在聚丙烯挤出加工过程中发生原位反应，生成一种脱氢枞酸钠盐，该脱氢枞酸钠盐既能作为一种成核剂，又能对聚丙烯进行透明改性，是一种透明成核剂。原位反应生成的透明成核剂在基体中分散均匀，成核效率高。将脱氢枞酸钠盐与传统山梨醇类成核剂比较，其透明改性能力不逊于山梨醇类成核剂，同时还能克服山梨醇类成核剂在成核过程中产生聚甲醛有毒气体的缺点。且脱氢枞酸钠盐能够与松香酸协同配合，进一步提高聚丙烯的透明性。

22、3、本发明中的双螺杆挤出造粒机通过随着剪切刀的继续旋转，使自驱组件进入触发槽内，从而使自驱组件与刀座相脱离，由于自驱组件安装在擦拭块上，因此自驱组件相对刀座分离使擦拭块相对刀座解除了锁定，并且由于自驱组件此时与触发槽相契合，随着刀座、剪切刀的旋转，由于擦拭块安装在剪切刀上，且相对剪切刀滑动，因此自驱组件在触发槽的引导作用下，驱动擦拭块在剪切刀上进行滑动，实现对剪切刀的擦拭，避免剪切后的熔融混合料冷却后发生固化而粘黏在剪切刀的刃口上，影响了剪切刀的锋利程度，以及对后续塑料条的剪切产生干扰，导致无法快速将塑料条切断，而使塑料粒之间出现拉丝、连结等现象，严重影响塑料粒的品质。