一种改性可降解塑料的制作方法

文档序号:36473993发布日期:2023-12-22 00:39阅读:32来源:国知局

本发明属于塑料制品,具体涉及一种改性可降解塑料。


背景技术:

1、塑料制品因其价格低廉和使用方便等优良特性得到了广泛的使用。在给人们带来了巨大便利的同时,也造成了以“白色污染”为代表的环境问题。聚苯乙烯(ps)是目前使用最为广泛的通用塑料之一,ps的热稳定性能和流动性能优异,容易加工成型和二次加工,因而常用于制备一次性餐具和保温泡沫或商品包装等,但是ps废弃后在环境中自降解周期较长,若不能科学地对废旧ps进行回收处理,不仅会造成环境污染,还会造成资源浪费,目前ps废旧塑料一般通过掩埋或焚烧处理,这不仅导致资源浪费,更造成了严重的环境污染。

2、微生物是自然界中的分解者,几乎所有天然存在的化合物都可以被微生物利用和降解,而人工合成的塑料高分子也可以被微生物降解利用,不会造成二次污染,且不需要太多的能源消耗,结合现有聚苯乙烯塑料存在韧性差以及生物可降解性能差的问题,有必要提供一种改性聚苯乙烯可降解塑料。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性可降解塑料,以解决现有聚苯乙烯塑料难以兼具可生物降解性能和韧性等性能的缺陷。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

3、一种改性可降解塑料,包括以下重量份原料:氨基酸改性聚苯乙烯60-80份、马来酸酐接枝sbs12-16份、改性秸秆粉5-10份、抗氧剂0.1-1份;

4、该改性可降解塑料通过以下步骤制成:

5、按照上述配方比例,将氨基酸改性聚苯乙烯、马来酸酐接枝sbs、改性秸秆粉和抗氧剂加入高速混合机中混合10-15min,之后转移至双螺杆挤出机中进行混炼、挤出,冷却切粒后,得到改性可降解塑料。

6、优选地,氨基酸改性聚苯乙烯通过以下步骤获得:

7、步骤a1、将l-酪氨酸、丙烯酸羟乙酯、对甲苯磺酸、对羟基苯甲醚和甲苯加入烧瓶中,升温至回流反应10h,减压蒸馏去除甲苯和对羟基苯甲醚,得到氨基酸基单体;

8、在上述过程中,l-络氨酸、丙烯酸羟乙酯、对甲苯磺酸、对羟基苯甲醚和甲苯的用量比为0.2-0.22mol:0.2mol:1.2-1.7g:0.03g:350-500ml,在阻聚剂和催化剂的作用下,使l-酪氨酸和丙烯酸羟乙酯发生酯化反应,得到含有丙烯基结构的氨基酸基单体;

9、步骤a2、将磷酸钙和去离子水混合,加入过氧化二苯甲酰和苯乙烯,搅拌均匀后,90-100℃下反应1-2h,加入氨基酸基单体,100-110℃下反应4-6h,过滤,滤饼用蒸馏水洗涤后烘干,得到氨基酸改性聚苯乙烯;

10、在上述过程中,磷酸钙、去离子水、过氧化二苯甲酰、苯乙烯和氨基酸基单体的用量比为0.08-0.12g:60-80ml:0.08-0.24g:8.2-8.8g:1.1-1.5g,使氨基酸基单体与苯乙烯共聚得到氨基酸改性聚苯乙烯。

11、优选地,改性秸秆粉通过以下步骤获得:

12、步骤b1、将秸秆粉置于反应釜中,加入乙醇胺溶液,30℃下搅拌反应5-6h,抽滤,滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性,105℃下干燥至恒重,得到预处理秸秆;

13、在上述过程中,小麦秸秆和乙醇胺溶液用量比为1g:10ml,乙醇胺溶液的体积分数为50%,秸秆粉由小麦秸秆洗净烘干后过40目筛得到,乙醇胺溶液能够有效脱出秸秆粉中半纤维素和木质素,增加秸秆内部空隙的同时暴露出更多的活性基团,为后续处理奠定基础;

14、步骤b2、将预处理秸秆置于dmso中,加入4-二甲氨基吡啶和三乙胺,搅拌后加入4-氨基苯甲酰氯,100℃下反应6-8h,抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤后干燥,得到改性秸秆粉;

15、在上述过程中,预处理秸秆、dmso、4-二甲氨基吡啶、三乙胺和4-氨基苯甲酰氯的用量比为25g:100ml:0.25g:3.2-6.4g:5-10g,以预处理秸秆和4-氨基苯甲酰氯为原料,通过酯化反应在预处理秸秆上引入可降解酯基、活性氨基、苯环等结构,得到改性秸秆粉。

16、优选地,抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称抗氧剂168)或双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂627a)中的一种或几种的混合。

17、优选地,马来酸酐接枝sbs由广东川亨新材料科技有限公司提供,型号:ch9909。

18、优选地,双螺杆挤出机中各挤出机的挤出温度分别为180-190℃、180-190℃、185-195℃、185-195℃、190-200℃、190-200℃、200-210℃、210-220℃、210-220℃、220-230℃。

19、本发明的有益效果:

20、1、本发明以氨基酸改性聚苯乙烯、马来酸酐接枝sbs、改性秸秆粉和抗氧剂为原料,通过熔融挤出得到改性可降解塑料,其中马来酸酐接枝sbs与氨基酸改性聚苯乙烯具有相同的结构单元(苯乙烯),二者具有良好的相容性,引入马来酸酐接枝sbs后,其分子链上的苯乙烯结构与氨基酸改性聚苯乙烯形成一种相,丁二烯段与苯乙烯结构形成通过化学键相连,马来酸酐接枝sbs均匀分散在氨基酸改性聚苯乙烯中,作为应力集中点,引入银纹和剪切带吸收冲击能力,阻止银纹进一步发展成裂纹,显著增强复合材料的冲击强度,此外,在熔融挤出过程中,马来酸酐接枝sbs结构中的酸酐基团能够与氨基酸改性聚苯乙烯、改性秸秆粉结构中的氨基、羟基等基团反应,在复合材料中形成更多易于酶解的酯键与酰胺键,提高复合材料的生物降解效率,且提高改性秸秆粉与氨基酸改性聚苯乙烯之间的结合力,进一步增加复合材料的机械强度,因此,本发明制备的复合材料不仅具有良好的力学性能,还具有优异的生物可降解性能。

21、2、本发明通过在聚苯乙烯基体中引入氨基酸基单体得到氨基酸改性聚苯乙烯,引入c=o、c-or等微生物酶作用位点,使其含有易于水解、酶解的酯键和氨基酸结构,从根本上解决聚苯乙烯难以生物降解的问题。

22、3、本发明首先利用乙醇胺溶液预处理秸秆粉,之后利用4-氨基苯甲酰氯进行化学修饰,一是降低预处理秸秆粉的亲水性,提高其与氨基酸改性聚苯乙烯的相容性,二是引入酯基,增加复合材料的生物酶作用位点,提高生物降解率,三是引入活性氨基,赋予改性秸秆粉交联反应能力,充分发挥增强作用的同时增加复合材料的生物降解性能。



技术特征:

1.一种改性可降解塑料,其特征在于,包括以下重量份原料:氨基酸改性聚苯乙烯60-80份、马来酸酐接枝sbs12-16份、改性秸秆粉5-10份、抗氧剂0.1-1份;

2.根据权利要求1所述的一种改性可降解塑料,其特征在于,磷酸钙、去离子水、过氧化二苯甲酰、苯乙烯和氨基酸基单体的用量比为0.08-0.12g:60-80ml:0.08-0.24g:8.2-8.8g:1.1-1.5g。

3.根据权利要求1所述的一种改性可降解塑料,其特征在于,氨基酸基单体通过以下步骤制成:

4.根据权利要求3所述的一种改性可降解塑料,其特征在于,l-络氨酸、丙烯酸羟乙酯、对甲苯磺酸、对羟基苯甲醚和甲苯的用量比为0.2-0.22mo l:0.2mo l:1.2-1.7g:0.03g:350-500ml。

5.根据权利要求1所述的一种改性可降解塑料,其特征在于,改性秸秆粉通过以下步骤获得:

6.根据权利要求5所述的一种改性可降解塑料,其特征在于,步骤b1中小麦秸秆和乙醇胺溶液用量比为1g:10ml,乙醇胺溶液的体积分数为50%,秸秆粉由小麦秸秆洗净烘干后过40目筛得到。

7.根据权利要求5所述的一种改性可降解塑料,其特征在于,步骤b2中预处理秸秆、dmso、4-二甲氨基吡啶、三乙胺和4-氨基苯甲酰氯的用量比为25g:100ml:0.25g:3.2-6.4g:5-10g。


技术总结
本发明公开了一种改性可降解塑料,属于塑料制品技术领域,包括以下重量份原料:氨基酸改性聚苯乙烯60‑80份、马来酸酐接枝SBS 12‑16份、改性秸秆粉5‑10份、抗氧剂0.1‑1份,该改性可降解塑料通过以下步骤制成:将氨基酸改性聚苯乙烯、马来酸酐接枝SBS、改性秸秆粉和抗氧剂加入高速混合机中混合,之后转移至双螺杆挤出机中进行混炼、挤出,冷却切粒后即可,其中马来酸酐接枝SBS均匀分散在氨基酸改性聚苯乙烯中,显著增强复合材料的冲击强度,在熔融挤出过程中,与氨基酸改性聚苯乙烯、改性秸秆粉结构中的氨基、羟基等基团反应,在复合材料中形成更多易于酶解的酯键与酰胺键,提高复合材料的生物降解效率。

技术研发人员:凡殿才,高明林,田家乐,王先亮,张培培
受保护的技术使用者:安徽昊源化工集团有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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