兼具家用堆肥与海洋可降解的循环复合材料及制备方法与流程

本发明涉及生物可降解生产，尤其涉及兼具家用堆肥与海洋可降解的循环复合材料及制备方法。

背景技术：

1、生物可分解聚酯化合物在生物可分解塑料(biodegradable plastics)或生质塑料(biomass plastics)的应用方面扮演着非常重要的角色。多数的生物分解性塑料是采用生物材料作为来源，经混炼或聚合而得。如：

2、1.淀粉混炼塑料(starch compounded plastics)采用淀粉作为原料；

3、2.聚乳酸(polylactate，pla)采用经微生物发酵的乳酸作为原料；

4、3.微生物聚酯(microbial polyester)采用微生物发酵所得的聚羟基脂肪酸酯作为原料(polyhydroxyalkanoates，pha)；

5、4.pbs、pbat以石油副产品为原料的二元酸二元醇共聚物的聚丁二酸丁二醇酯(polybutylene succinate，pbs)与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯pbat(polybutyleneadipate terephthalate)等；

6、除了聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates，pha)，这些化合物不具有在海里可降解的特性。

7、然而pla最大问题在于其使用后的废弃物必须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，而pbat与pbs虽然可以在家用堆肥条件下降解，却无法在海洋里降解。

8、pha是目前市面上应用成熟且在海洋可降解条件下进行降解的材料，然而其目前仍属昂贵，不利于产业推广。pha也会加入其他可降解或填充料进行改性或降本，用以制作各类塑料制品，却也因加入的材料，导致所得到的配方不符合海洋可降解条件标准。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了兼具家用堆肥与海洋可降解的循环复合材料及制备方法，用以解决：

2、(1)、采用pla生产的生物可分解塑料产品使用后的废弃物必须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；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的问题；

3、(2)、采用pbat与pbs生产的生物可分解塑料产品使用后的废弃物虽然可以在家用堆肥条件下降解，却无法在海洋里降解的问题；

4、(3)、采用pha生产的生物可分解塑料产品使用后的废弃物是目前市面上应用成熟且在海洋可降解条件下进行降解的材料，然而其目前仍属昂贵，不利于产业推广；pha也会加入其他可降解或填充料进行改性或降本，用以制作各类塑料制品，却也因加入的材料，导致所得到的配方不符合海洋可降解条件标准的问题。

5、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

6、兼具家用堆肥与海洋可降解的循环复合材料及制备方法，按重量百分比计，包括以下组分：

7、pha20-40％，植物纤维素10-32％，海贝粉20-30％，牡蛎壳粉20-30％，增塑剂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农业废弃物进行制备，其中农业废弃物采用秸秆、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，所述海贝粉与牡蛎壳粉采用废弃的海贝与牡蛎壳，海贝与牡蛎壳经清洗，除臭与超细研磨而成粉末状后使用，粉末粒径为1250-2500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，加入润滑剂后，在纤维素粉、海贝粉与牡蛎壳粉比例较高时，可减少高粉体比例的能耗。

13、兼具家用堆肥与海洋可降解的循环复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

14、步骤一：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，再将所得高纯度纤维素进行研磨，制成粉体；

15、步骤二：将废弃物海贝壳，进行粗粉碎，清洗，放进高温灭菌锅或uv杀菌后，再进行80-120℃烘干1-2小时，再进行研磨至1250目以上，制成粉体；

16、步骤三：将废弃物牡蛎壳，进行粗粉碎，清洗，放进高温灭菌锅或uv杀菌后，再进行80-120℃烘干1-2小时，再进行研磨至1250目以上，制成粉体；

17、步骤四：根据不同制品与规格，将研磨好的纤维素粉，海贝粉，牡蛎壳粉，pha，润滑剂，扩链剂，按照不同比例，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；

18、步骤五：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，区域一130℃-150℃，区域二至四为160℃至180℃，区域五与六为190℃至200℃；

19、步骤六：然后再进行挤出加工制成吸管。

20、步骤六中的加工方式还可以为以下加工：

21、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；

22、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；

23、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。

24、优选地，步骤一中农业废弃物进行清洗干燥，做粗破碎，5-20目，接着酸硷检测，呈现过酸做酵素水解的步骤把酸反应掉，若为中性则接续深等研磨，温度范围0℃～(-192℃)，再来二次干燥，温度低于80℃，湿度范围0-20％；接着深等研磨，200-1500目，制成粉体。

25、本发明提供的是兼具家用堆肥与海洋可降解的循环复合材料及制备方法，通过将pha、植物纤维素、海贝粉、牡蛎壳粉、增塑剂、扩链剂与润滑剂采用本案提及的制备方法按照适当比例进行配制加工，材料在实际做成制品的耐温程度，根据各成分比例不同，为100℃至130℃，较一般市面上销售的pla相关制品热变形温度高；通过采用本案的配料制备的生物可分解塑料既可以实现在家用堆肥条件下进行降解，也可以实现在海洋里进行降解，于ph>8，或海水环境下，astm d6691塑料材料在水中好氧生物降解的测定，240天降解率>90％，于家用堆肥环境下，astm d5988测定土壤中塑料材料需氧生物降解的标准试验方法，120天降解率>90％；在pha中加入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，同时，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；使用海贝粉与牡蛎壳粉，其粉末粒径为1250-2500目，其来源为废弃的海贝与牡蛎壳，成本低廉，而于本发明之配方比例较高，故成本大幅降低；本发明使用皆为生物基原料，并使用高比例废弃物作为原料，故配料与制品皆属于生物基兼具循环的低碳材料配方；采用适当的润滑剂比例，在纤维素粉，海贝粉与牡蛎壳粉比例较高时，可减少高粉体比例的能耗，在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后刚性可维持在日用品范围，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，并加快产品于海水里的降解速度；使用pha，天然纤维素，海贝壳粉与牡蛎壳粉皆可在海洋可降解条件与家用堆肥条件下进行降解，其中，天然纤维素，海贝壳粉与牡蛎壳粉等填充料可加速pha的降解速度，天然植物纤维素，海贝粉与牡蛎壳粉等为耐高温材料，在一般日用品操作温度130℃以内不会有变形软化问题；采用的植物纤维素，海贝壳粉，牡蛎壳粉等来源为废弃物，而废弃物经过经提纯后，纤维素比例较高，三者搭配可大幅提升产品结晶性，提升耐热变形性质；本发明因其所采用材料皆为家用堆肥与海洋可降解条件下进行降解，所以制成的产品可在家用堆肥与海洋可降解环境下进行降解，可彻底解决海洋垃圾问题；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，并加快产品于海水里的降解速度。