一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺的制作方法

1.本发明涉及可降解塑料制品技术领域，特别涉及一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺。


背景技术：

2.塑料袋一般是指以聚丙烯、聚酯、尼龙等为主要原料制成的袋子，是人们日常生活中必不可少的物品，常被用来装其他物品。其具有价格低廉、重量极轻、容量大、便于收纳的优点，但是，同时这些塑料袋存在降解周期极长、处理困难的缺点。即塑料袋给人们带来方便的同时，也给环境带来了难以收拾的后患。
3.目前，很多国家都采取焚烧或再加工制造的办法处理废弃塑料。焚烧所产生的有害烟尘和有毒气体，会造成对大气环境造成污染。面对日益严重的塑料污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料性能又能减少污染的塑料替代品，因此，可降解塑料应运而生。这种新型功能的塑料的特点是在达到一定使用寿命废弃后,在普通的环境条件下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发生降解，对自然环境无害或少害。
4.为此，提出一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺，该可降解塑性材料成品具有可完全降解、绿色环保以及成本低廉的优势。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
7.一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺，包括以下步骤：
8.(1)制备微纳米粉，将绿色可回收垃圾置于陶瓷研磨机中制备微纳米粉；(2)混料，向步骤(1)中的微纳米粉中加入基材改性，并搅拌均匀后置于自动上料系统中；(3)造粒，将自动上料系统中的混合物输送至挤出机和造粒机设备中挤出造粒，制备可降解塑性材料颗粒；(4)吹膜，通过螺杆捏合混炼，对可降解塑性材料颗粒进行吹膜处理，制得可降解塑性材料薄膜；(5)制袋，将可降解塑性材料薄膜经制袋机制成可降解塑性材料产品；(6)彩印，利用彩印机对可降解塑性材料产品的表面进行彩印处理，制成可降解塑性材料成品。
9.具体的，所述步骤(1)中的绿色可回收垃圾为绿化垃圾、秸秆、芦苇和果树剪枝的绿色植物枝条中的一种。
10.进一步的，本发明涉及的绿化垃圾主要包括树叶、草屑、树木与灌木剪枝等，其主要成分为木质纤维，该成分为可生化降解的有机物，利用陶瓷研磨机，一方面能够粉碎绿色垃圾，易于调整绿色垃圾的细度，另一方面能够打破绿色垃圾中木质纤维的三维结构，引发去纤维化和纤维化效应，缩短木质纤维的长度，改善木质纤维的聚合度。
11.具体的，所述步骤(1)中的微纳米粉的粒径为5000～8000目。
12.具体的，所述步骤(2)中的基材包括pbat、pla、pbs和pha，所述pbat、pla、pbs和pha的质量比为(1～2)：(3～6)：(2～3)：(1～2)。
13.进一步的，本发明涉及基材改性的目的在于：(1)将纤维微纳米粉粘合起来；(2)将纤维微纳米粉和基材(pbat、pla、pbs和pha)粘合起来；(3)将纤维微纳米粉高分子和基材高分子粘合起来(纤维微纳米粉分子和基材分子发生化学反应)。
14.进一步的，本发明采用特定比例的基材，既保证了塑料成品的可降解性，又能够保证塑料成品的力学性能；本发明采用pha、pbat和pla作为降解材料，pha和pla具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力学性能和易加工性，并且pla成本低廉，复掺pbat，能够弥补pbat耐热性差的缺点，同时，改善塑料成品的力学性能，另外，pha与pla相比，pha结构多元化，通过改变菌种、给料、发酵过程可以很方便地改变pha的组成，而组成结构多样性带来的性能多样化使其在应用中具有明显的优势；pbs搭配特定比例的pha、pbat和pla，可以使制备的塑料成品具有良好的生物相容性和生物可吸收性、良好的耐热性能以及力学性能。
15.具体的，所述步骤(3)中的挤出机采用双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机的螺杆剪切作用使基材均匀分布在微纳米粉基体中，同时经熔融后自挤出端口挤出得到线条状的混合物，随后利用造粒机的切粒装置，将挤出的线条状的混合物切成可降解塑性材料颗粒。
16.具体的，所述可降解塑性材料颗粒的粒径为3～5mm。
17.具体的，所述双螺杆挤出机的加料段温度为80～100℃，所述双螺杆挤出机的中段温度为120～130℃，所述双螺杆挤出机的挤出温度为160～190℃，所述双螺杆挤出机的转速为100～300r/min。
18.具体的，所述步骤(4)吹膜工序采用吹膜机，所述吹膜机的料桶温度为150～160℃，所述吹膜机的模口温度为170～180℃，所述吹膜机的吹胀比为2～3。
19.具体的，所述步骤(5)中的制袋工序采用制袋机对可降解塑性材料薄膜进行分切和封口处理，制成可降解塑性材料产品。
20.进一步的，本发明采用的绿色垃圾和基材均为粉末状原材料，能够避免可降解塑性材料颗粒在吹膜时，制备的可降解塑性材料薄膜上产生微小疙瘩，保证了可降解塑性材料薄膜的成品质量。
21.本发明的有益效果为：本发明制得的可降解塑性材料成品具有可完全降解、绿色环保、成本低廉以及力学强度高的优势。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。
23.实施例1
24.一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺，包括以下步骤：
25.(1)制备微纳米粉，将绿色可回收垃圾置于陶瓷研磨机中制备微纳米粉；(2)混料，向步骤(1)中的微纳米粉中加入基材改性，并搅拌均匀后置于自动上料系统中；(3)造粒，将自动上料系统中的混合物输送至挤出机和造粒机设备中挤出造粒，制备可降解塑性材料颗粒；(4)吹膜，通过螺杆捏合混炼，对可降解塑性材料颗粒进行吹膜处理，制得可降解塑性材
料薄膜；(5)制袋，将可降解塑性材料薄膜经制袋机制成可降解塑性材料产品；(6)彩印，利用彩印机对可降解塑性材料产品的表面进行彩印处理，制成可降解塑性材料成品。
26.具体的，所述步骤(1)中的微纳米粉的粒径为5000目。
27.具体的，所述步骤(2)中的基材包括pbat、pla、pbs和pha，所述pbat、pla、pbs和pha的质量比为1：3：2：1。
28.具体的，所述步骤(3)中的挤出机采用双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机的螺杆剪切作用使基材均匀分布在微纳米粉基体中，同时经熔融后自挤出端口挤出得到线条状的混合物，随后利用造粒机的切粒装置，将挤出的线条状的混合物切成可降解塑性材料颗粒。
29.具体的，所述可降解塑性材料颗粒的粒径为3mm。
30.具体的，所述双螺杆挤出机的加料段温度为80℃，所述双螺杆挤出机的中段温度为120℃，所述双螺杆挤出机的挤出温度为160℃，所述双螺杆挤出机的转速为100～300r/min。
31.具体的，所述步骤(4)吹膜工序采用吹膜机，所述吹膜机的料桶温度为150℃，所述吹膜机的模口温度为170℃，所述吹膜机的吹胀比为2。
32.具体的，所述步骤(5)中的制袋工序采用制袋机对可降解塑性材料薄膜进行分切和封口处理，制成可降解塑性材料产品。
33.实施例2
34.一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺，包括以下步骤：
35.(1)制备微纳米粉，将绿色可回收垃圾置于陶瓷研磨机中制备微纳米粉；(2)混料，向步骤(1)中的微纳米粉中加入基材改性，并搅拌均匀后置于自动上料系统中；(3)造粒，将自动上料系统中的混合物输送至挤出机和造粒机设备中挤出造粒，制备可降解塑性材料颗粒；(4)吹膜，通过螺杆捏合混炼，对可降解塑性材料颗粒进行吹膜处理，制得可降解塑性材料薄膜；(5)制袋，将可降解塑性材料薄膜经制袋机制成可降解塑性材料产品；(6)彩印，利用彩印机对可降解塑性材料产品的表面进行彩印处理，制成可降解塑性材料成品。
36.具体的，所述步骤(1)中的微纳米粉的粒径为8000目。
37.具体的，所述步骤(2)中的基材包括pbat、pla、pbs和pha，所述pbat、pla、pbs和pha的质量比为2：6：3：2。
38.具体的，所述步骤(3)中的挤出机采用双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机的螺杆剪切作用使基材均匀分布在微纳米粉基体中，同时经熔融后自挤出端口挤出得到线条状的混合物，随后利用造粒机的切粒装置，将挤出的线条状的混合物切成可降解塑性材料颗粒。
39.具体的，所述可降解塑性材料颗粒的粒径为5mm。
40.具体的，所述双螺杆挤出机的加料段温度为100℃，所述双螺杆挤出机的中段温度为130℃，所述双螺杆挤出机的挤出温度为190℃，所述双螺杆挤出机的转速为100～300r/min。
41.具体的，所述步骤(4)吹膜工序采用吹膜机，所述吹膜机的料桶温度为160℃，所述吹膜机的模口温度为180℃，所述吹膜机的吹胀比为3。
42.具体的，所述步骤(5)中的制袋工序采用制袋机对可降解塑性材料薄膜进行分切和封口处理，制成可降解塑性材料产品。
43.实施例3
44.一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺，包括以下步骤：(1)制备微纳米粉，将绿色可回收垃圾置于陶瓷研磨机中制备微纳米粉；(2)混料，向步骤(1)中的微纳米粉中加入基材改性，并搅拌均匀后置于自动上料系统中；(3)造粒，将自动上料系统中的混合物输送至挤出机和造粒机设备中挤出造粒，制备可降解塑性材料颗粒；(4)吹膜，通过螺杆捏合混炼，对可降解塑性材料颗粒进行吹膜处理，制得可降解塑性材料薄膜；(5)制袋，将可降解塑性材料薄膜经制袋机制成可降解塑性材料产品；(6)彩印，利用彩印机对可降解塑性材料产品的表面进行彩印处理，制成可降解塑性材料成品。
45.具体的，所述步骤(1)中的微纳米粉的粒径为7500目。
46.具体的，所述步骤(2)中的基材包括pbat、pla、pbs和pha，所述pbat、pla、pbs和pha的质量比为1.5：5：2.3：1.3。
47.具体的，所述步骤(3)中的挤出机采用双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机的螺杆剪切作用使基材均匀分布在微纳米粉基体中，同时经熔融后自挤出端口挤出得到线条状的混合物，随后利用造粒机的切粒装置，将挤出的线条状的混合物切成可降解塑性材料颗粒。
48.具体的，所述可降解塑性材料颗粒的粒径为4mm。
49.具体的，所述双螺杆挤出机的加料段温度为90℃，所述双螺杆挤出机的中段温度为125℃，所述双螺杆挤出机的挤出温度为170℃，所述双螺杆挤出机的转速为100～300r/min。
50.具体的，所述步骤(4)吹膜工序采用吹膜机，所述吹膜机的料桶温度为155℃，所述吹膜机的模口温度为175℃，所述吹膜机的吹胀比为2.8。
51.具体的，所述步骤(5)中的制袋工序采用制袋机对可降解塑性材料薄膜进行分切和封口处理，制成可降解塑性材料产品。
52.对比例1
53.一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺，包括以下步骤：(1)制备微纳米粉，将绿色可回收垃圾置于陶瓷研磨机中制备微纳米粉；(2)混料，向步骤(1)中的微纳米粉中加入基材改性，并搅拌均匀后置于自动上料系统中；(3)造粒，将自动上料系统中的混合物输送至挤出机和造粒机设备中挤出造粒，制备可降解塑性材料颗粒；(4)吹膜，通过螺杆捏合混炼，对可降解塑性材料颗粒进行吹膜处理，制得可降解塑性材料薄膜；(5)制袋，将可降解塑性材料薄膜经制袋机制成可降解塑性材料产品；(6)彩印，利用彩印机对可降解塑性材料产品的表面进行彩印处理，制成可降解塑性材料成品。
54.具体的，所述步骤(1)中的微纳米粉的粒径为3600目。
55.具体的，所述步骤(2)中的基材包括pbat、pla、pbs和pha，所述pbat、pla、pbs和pha的质量比为0.8：2.6：1.5：0.5。
56.具体的，所述步骤(3)中的挤出机采用双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机的螺杆剪切作用使基材均匀分布在微纳米粉基体中，同时经熔融后自挤出端口挤出得到线条状的混合物，随后利用造粒机的切粒装置，将挤出的线条状的混合物切成可降解塑性材料颗粒。
57.具体的，所述可降解塑性材料颗粒的粒径为2mm。
58.具体的，所述双螺杆挤出机的加料段温度为70℃，所述双螺杆挤出机的中段温度为110℃，所述双螺杆挤出机的挤出温度为150℃，所述双螺杆挤出机的转速为100～300r/min。
59.具体的，所述步骤(4)吹膜工序采用吹膜机，所述吹膜机的料桶温度为140℃，所述吹膜机的模口温度为160℃，所述吹膜机的吹胀比为1。
60.具体的，所述步骤(5)中的制袋工序采用制袋机对可降解塑性材料薄膜进行分切和封口处理，制成可降解塑性材料产品。
61.对比例2
62.一种使用微纳粉加工成可降解塑料替代物的工艺，包括以下步骤：(1)制备微纳米粉，将绿色可回收垃圾置于陶瓷研磨机中制备微纳米粉；(2)混料，向步骤(1)中的微纳米粉中加入基材改性，并搅拌均匀后置于自动上料系统中；(3)造粒，将自动上料系统中的混合物输送至挤出机和造粒机设备中挤出造粒，制备可降解塑性材料颗粒；(4)吹膜，通过螺杆捏合混炼，对可降解塑性材料颗粒进行吹膜处理，制得可降解塑性材料薄膜；(5)制袋，将可降解塑性材料薄膜经制袋机制成可降解塑性材料产品；(6)彩印，利用彩印机对可降解塑性材料产品的表面进行彩印处理，制成可降解塑性材料成品。
63.具体的，所述步骤(1)中的微纳米粉的粒径为8500目。
64.具体的，所述步骤(2)中的基材包括pbat、pla、pbs和pha，所述pbat、pla、pbs和pha的质量比为3：7：4：4。
65.具体的，所述步骤(3)中的挤出机采用双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机的螺杆剪切作用使基材均匀分布在微纳米粉基体中，同时经熔融后自挤出端口挤出得到线条状的混合物，随后利用造粒机的切粒装置，将挤出的线条状的混合物切成可降解塑性材料颗粒。
66.具体的，所述可降解塑性材料颗粒的粒径为6mm。
67.具体的，所述双螺杆挤出机的加料段温度为110℃，所述双螺杆挤出机的中段温度为140℃，所述双螺杆挤出机的挤出温度为200℃，所述双螺杆挤出机的转速为100～300r/min。
68.具体的，所述步骤(4)吹膜工序采用吹膜机，所述吹膜机的料桶温度为170℃，所述吹膜机的模口温度为190℃，所述吹膜机的吹胀比为4。
69.具体的，所述步骤(5)中的制袋工序采用制袋机对可降解塑性材料薄膜进行分切和封口处理，制成可降解塑性材料产品。
70.对实施例1～3和对比例1～2进行力学测试和生物降解测试，参照iso标准527/1、iso 178、iso 180-1a、iso 180-1c和gb/t19277.1-2011进行测试，测试结果如下表1。
71.表1测试结果
72.[0073][0074]
由表1的测试结果可以看出，实施例1～3的可降解塑性材料产品具有良好的力学性能，并且在相同时间的堆肥降解，实施例3中可降解塑性材料产品的降解的效果更好。
[0075]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。