一种生物基全降解吸管及其制备方法与流程

文档序号:29788672发布日期:2022-04-23 16:11阅读:243来源:国知局

1.本发明涉及吸管产品技术领域,特指一种生物基全降解吸管及其制备方法。


背景技术:

2.目前,人们在饮用水或者其他液体时,都会利用到吸管,吸管是人们生活中不可缺少的物品,使用吸管吸取水或者其他液体已经成为消费者的一种生活习惯,以致吸管被广泛使用。
3.现有的吸管的材料多为不同的塑料材质,其不易降解,因此会污染环境,并不符合环保要求。
4.有鉴于此,本发明人提出以下技术方案。


技术实现要素:

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种生物基全降解吸管及其制备方法。
6.为了解决上述技术问题,本发明采用了下述技术方案:该生物基全降解吸管包括有以下按重量份配比的原料:pbat热塑性生物降解塑料18-30%、pga 20-30%、石墨烯改性环氧树脂10-20%、银纳米离子粉1-3%、蛋壳粉2-5%、麻纤维粉末3-8%、增塑剂2-8%、白炭黑3-8%、淀粉母粒15-30%、聚乙烯共聚物5-10%,其中,该淀粉母粒包括有以下按重量份配比的原料:非粮淀粉60-70%、硅烷偶联剂1-3%、石蜡1-3%、甘油20-30%、柠檬酸0.1-0.3%和环氧大豆油2-5%、色料1-5%、抗氧剂1-3%。
7.进一步而言,上述技术方案中,其包括有以下按重量份配比的原料:pbat热塑性生物降解塑料20%、pga 20%、石墨烯改性环氧树脂15%、银纳米离子粉2%、蛋壳粉2%、麻纤维粉末5%、增塑剂5%、白炭黑6%、淀粉母粒15%、聚乙烯共聚物10%,其中,该淀粉母粒包括有以下按重量份配比的原料:非粮淀粉60%、硅烷偶联剂1%、石蜡1%、甘油30%、柠檬酸0.1%和环氧大豆油3.9%、色料2%、抗氧剂2%。
8.进一步而言,上述技术方案中,其包括有以下按重量份配比的原料:pbat热塑性生物降解塑料30%、pga 20%、石墨烯改性环氧树脂10%、银纳米离子粉2%、蛋壳粉2%、麻纤维粉末5%、增塑剂5%、白炭黑6%、淀粉母粒15%、聚乙烯共聚物5%,其中,该淀粉母粒包括有以下按重量份配比的原料:非粮淀粉70%、硅烷偶联剂1%、石蜡1.9%、甘油21%、柠檬酸0.1%和环氧大豆油2%、色料2%、抗氧剂2%。
9.进一步而言,上述技术方案中,其包括有以下按重量份配比的原料:pbat热塑性生物降解塑料25%、pga 25%、石墨烯改性环氧树脂10%、银纳米离子粉2%、蛋壳粉3%、麻纤维粉末5%、增塑剂5%、白炭黑5%、淀粉母粒15%、聚乙烯共聚物5%,其中,该淀粉母粒包括有以下按重量份配比的原料:非粮淀粉65%、硅烷偶联剂2%、石蜡2%、甘油23%、柠檬酸0.2%和环氧大豆油2.8%、色料3%、抗氧剂2%。
10.为了解决上述技术问题,本发明采用了下述技术方案:该生物基全降解吸管的制
备方法包括以下步骤:
11.s001:按照重量份配比称取上述各原料,并放入至混合机器中进行混合均匀,其中,依次将pbat热塑性生物降解塑料、pga、淀粉母粒放入至混合机器中混合均匀,再将银纳米离子粉、蛋壳粉、麻纤维粉末放入至混合机器中混合均匀,最后再将石墨烯改性环氧树脂、增塑剂、白炭黑、聚乙烯共聚物放入至混合机器中混合均匀,形成混合料;
12.s002:将上述混合料加入至炼制机中进行炼制,混合料在炼制机中炼制时,炼制机内部的温度变化主要分为四个阶段,其中,第一阶段:25℃-45℃;第二阶段:45℃-60℃;第三阶段:60℃-120℃,第四阶段:120℃-140℃其中第一阶段和第二阶段之间临界温度时需要停止升温10分钟,第二阶段和第三阶段临界温度时需要停止升温15分钟,第三阶段温度达到80℃时,停止升温炼制20分钟并保持炼制机的温度不变,第三阶段温度达到120℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变,第四阶段温度达到130℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变;
13.s003:将s002得到的原料通入至造粒机器中,制得生物降解塑料粒,造粒机器的出料口处设置有冷却装置,并通过该冷却装置对造粒机器产出的高温的生物降解塑料粒降温;
14.s004:将生物降解塑料粒进行加热至熔融状态,并注入吸管模具中,然后在冷却后开模,制成生物基全降解吸管。
15.进一步而言,上述技术方案中,所述冷却装置为水冷装置,其包括有冷水箱、设置于该冷水箱中的网孔隔板以及设置于该冷水箱上端的抽水管和与该抽水管连接的水泵,该网孔隔板具有一孔位,造粒机器的出料口套设有一出料管,该出料管穿过该网孔隔板的孔位伸入该冷水箱内,该冷水箱底部设置有冷水入口管,并通过该冷水入口管通入冷却水。
16.为了解决上述技术问题,本发明采用了下述技术方案:该生物基全降解吸管的制备方法包括以下步骤:
17.s001:按照重量份配比称取上述各原料,并放入至混合机器中进行混合均匀,其中,依次将pbat热塑性生物降解塑料、pga、淀粉母粒放入至混合机器中混合均匀,再将银纳米离子粉、蛋壳粉、麻纤维粉末放入至混合机器中混合均匀,最后再将石墨烯改性环氧树脂、增塑剂、白炭黑、聚乙烯共聚物放入至混合机器中混合均匀,形成混合料;
18.s002:将上述混合料加入至炼制机中进行炼制,混合料在炼制机中炼制时,炼制机内部的温度变化主要分为三个阶段,其中,第一阶段:25℃-45℃;第二阶段:45℃-60℃;第三阶段:60℃-120℃,其中第一阶段和第二阶段之间临界温度时需要停止升温10分钟,第二阶段和第三阶段临界温度时需要停止升温15分钟,第三阶段温度达到80℃时,停止升温炼制20分钟并保持炼制机的温度不变,第三阶段温度达到120℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变,第四阶段温度达到130℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变;
19.s003:将s002得到的原料通入至加热装置,加热装置将原料加热至熔融状态后直接注入吸管模具中,然后在冷却后开模,制成生物基全降解吸管。
20.采用上述技术方案后,本发明与现有技术相比较具有如下有益效果:本发明生物基全降解吸管配比合理,能够提高降解速度,集优异的气体阻隔性、良好生物相容性、优良的机械性能和出色的可降解性为一体,制作产品质量更佳,其强度22.27mpa,强度
14.29mpa。本发明采用银纳米离子粉、白炭黑能够更好的促进蛋壳粉、麻纤维粉末和淀粉母粒混练反应,够使各原料的相容性更好,从而提高材料的综合性能,且更加环保;本发明采用pbat热塑性生物降解塑料、pga制成生物基全降解吸管,其降解性极好,且增加石墨烯改性环氧树脂和增塑剂可使材料结合更紧密,材料综合性能更优,以致制成的生物基全降解吸管具有更好的强度,稳定性更强,质量更好。本发明产品环保无毒,各项性能指标均达到国家标准,具有强度高、稳定性好、生物降解性能好的优点,可以解决现有生物降解材料力学性能差、无法满足日常使用的问题,具有良好的市场应用价值。
具体实施方式:
21.下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
22.本发明为一种生物基全降解吸管,其包括有以下按重量份配比的原料:pbat热塑性生物降解塑料18-30%、pga 20-30%、石墨烯改性环氧树脂10-20%、银纳米离子粉1-3%、蛋壳粉2-5%、麻纤维粉末3-8%、增塑剂2-8%、白炭黑3-8%、淀粉母粒15-30%、聚乙烯共聚物5-10%,其中,该淀粉母粒包括有以下按重量份配比的原料:非粮淀粉60-70%、硅烷偶联剂1-3%、石蜡1-3%、甘油20-30%、柠檬酸0.1-0.3%和环氧大豆油2-5%、色料1-5%、抗氧剂1-3%。
23.pga(聚乙醇酸)是一种具有良好生物降解性和生物相容性的合成高分子材料。pga相对pla的而言,具有以下优点:价格更加便宜,以控制产品的成本,熔点更高(220℃)左右,结晶度高(50%左右)、强度更大(拉伸强度110mpa左右),优异的气体阻隔性、良好生物相容性、优良的机械性能和出色的可降解性为一体,不存在pla耐热性低(不超过60℃)的不足,降解速度最快,可在几个月内降解,阻隔性能好,对o2和水蒸气的是pla的1000倍。
24.本发明生物基全降解吸管配比合理,能够提高降解速度,集优异的气体阻隔性、良好生物相容性、优良的机械性能和出色的可降解性为一体,制作产品质量更佳,其强度22.27mpa,强度14.29mpa。本发明采用银纳米离子粉、白炭黑能够更好的促进蛋壳粉、麻纤维粉末和淀粉母粒混练反应,够使各原料的相容性更好,从而提高材料的综合性能,且更加环保;本发明采用pbat热塑性生物降解塑料、pga制成生物基全降解吸管,其降解性极好,且增加石墨烯改性环氧树脂和增塑剂可使材料结合更紧密,材料综合性能更优,以致制成的生物基全降解吸管具有更好的强度,稳定性更强,质量更好。本发明产品环保无毒,各项性能指标均达到国家标准,具有强度高、稳定性好、生物降解性能好的优点,可以解决现有生物降解材料力学性能差、无法满足日常使用的问题,具有良好的市场应用价值。
25.实施例1:
26.所述生物基全降解吸管包括有以下按重量份配比的原料:pbat热塑性生物降解塑料20%、pga 20%、石墨烯改性环氧树脂15%、银纳米离子粉2%、蛋壳粉2%、麻纤维粉末5%、增塑剂5%、白炭黑6%、淀粉母粒15%、聚乙烯共聚物10%,其中,该淀粉母粒包括有以下按重量份配比的原料:非粮淀粉60%、硅烷偶联剂1%、石蜡1%、甘油30%、柠檬酸0.1%和环氧大豆油3.9%、色料2%、抗氧剂2%。
27.该生物基全降解吸管的制备方法包括以下步骤:
28.s001:按照重量份配比称取上述各原料,并放入至混合机器中进行混合均匀,其中,依次将pbat热塑性生物降解塑料、pga、淀粉母粒放入至混合机器中混合均匀,再将银纳
米离子粉、蛋壳粉、麻纤维粉末放入至混合机器中混合均匀,最后再将石墨烯改性环氧树脂、增塑剂、白炭黑、聚乙烯共聚物放入至混合机器中混合均匀,形成混合料;
29.s002:将上述混合料加入至炼制机中进行炼制,混合料在炼制机中炼制时,炼制机内部的温度变化主要分为四个阶段,其中,第一阶段:25℃-45℃;第二阶段:45℃-60℃;第三阶段:60℃-120℃,第四阶段:120℃-140℃其中第一阶段和第二阶段之间临界温度时需要停止升温10分钟,第二阶段和第三阶段临界温度时需要停止升温15分钟,第三阶段温度达到80℃时,停止升温炼制20分钟并保持炼制机的温度不变,第三阶段温度达到120℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变,第四阶段温度达到130℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变;炼制机采用四个阶段温度对混合料进行炼制,操控更加方便,如发现有问题时,可及时处理,且混合炼制效果更加理想,保证产品质量。
30.s003:将s002得到的原料通入至造粒机器中,制得生物降解塑料粒,造粒机器的出料口处设置有冷却装置,并通过该冷却装置对造粒机器产出的高温的生物降解塑料粒降温;制得的生物降解塑料粒可预存放,当需要制作生物基全降解吸管时,在拿出来制作,使用起来更加方便。
31.s004:将生物降解塑料粒进行加热至熔融状态,并注入吸管模具中,然后在冷却后开模,制成生物基全降解吸管。
32.所述冷却装置为水冷装置,其包括有冷水箱、设置于该冷水箱中的网孔隔板以及设置于该冷水箱上端的抽水管和与该抽水管连接的水泵,该网孔隔板具有一孔位,造粒机器的出料口套设有一出料管,该出料管穿过该网孔隔板的孔位伸入该冷水箱内,该冷水箱底部设置有冷水入口管,并通过该冷水入口管通入冷却水。当造粒机器产出的高温的生物降解塑料粒通过出料管送入冷水箱后,由冷却水进行快速降温,且升温后的冷却水由水泵配合抽水管将抽走,而冷水入口管不断的将冷却水沿冷水箱底部送入,以此保证冷却水始终保证处于低温,保证快速对生物降解塑料粒进行降温。
33.实施例2:
34.所述生物基全降解吸管包括有以下按重量份配比的原料:pbat热塑性生物降解塑料30%、pga 20%、石墨烯改性环氧树脂10%、银纳米离子粉2%、蛋壳粉2%、麻纤维粉末5%、增塑剂5%、白炭黑6%、淀粉母粒15%、聚乙烯共聚物5%,其中,该淀粉母粒包括有以下按重量份配比的原料:非粮淀粉70%、硅烷偶联剂1%、石蜡1.9%、甘油21%、柠檬酸0.1%和环氧大豆油2%、色料2%、抗氧剂2%。
35.该生物基全降解吸管的制备方法包括以下步骤:
36.s001:按照重量份配比称取上述各原料,并放入至混合机器中进行混合均匀,其中,依次将pbat热塑性生物降解塑料、pga、淀粉母粒放入至混合机器中混合均匀,再将银纳米离子粉、蛋壳粉、麻纤维粉末放入至混合机器中混合均匀,最后再将石墨烯改性环氧树脂、增塑剂、白炭黑、聚乙烯共聚物放入至混合机器中混合均匀,形成混合料;
37.s002:将上述混合料加入至炼制机中进行炼制,混合料在炼制机中炼制时,炼制机内部的温度变化主要分为四个阶段,其中,第一阶段:25℃-45℃;第二阶段:45℃-60℃;第三阶段:60℃-120℃,第四阶段:120℃-140℃其中第一阶段和第二阶段之间临界温度时需要停止升温10分钟,第二阶段和第三阶段临界温度时需要停止升温15分钟,第三阶段温度达到80℃时,停止升温炼制20分钟并保持炼制机的温度不变,第三阶段温度达到120℃时,
停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变,第四阶段温度达到130℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变;炼制机采用四个阶段温度对混合料进行炼制,操控更加方便,如发现有问题时,可及时处理,且混合炼制效果更加理想,保证产品质量。
38.s003:将s002得到的原料通入至造粒机器中,制得生物降解塑料粒,造粒机器的出料口处设置有冷却装置,并通过该冷却装置对造粒机器产出的高温的生物降解塑料粒降温;
39.s004:将生物降解塑料粒进行加热至熔融状态,并注入吸管模具中,然后在冷却后开模,制成生物基全降解吸管。
40.所述冷却装置为水冷装置,其包括有冷水箱、设置于该冷水箱中的网孔隔板以及设置于该冷水箱上端的抽水管和与该抽水管连接的水泵,该网孔隔板具有一孔位,造粒机器的出料口套设有一出料管,该出料管穿过该网孔隔板的孔位伸入该冷水箱内,该冷水箱底部设置有冷水入口管,并通过该冷水入口管通入冷却水。当造粒机器产出的高温的生物降解塑料粒通过出料管送入冷水箱后,由冷却水进行快速降温,且升温后的冷却水由水泵配合抽水管将抽走,而冷水入口管不断的将冷却水沿冷水箱底部送入,以此保证冷却水始终保证处于低温,保证快速对生物降解塑料粒进行降温。
41.实施例3:
42.所述生物基全降解吸管包括有以下按重量份配比的原料:pbat热塑性生物降解塑料25%、pga 25%、石墨烯改性环氧树脂10%、银纳米离子粉2%、蛋壳粉3%、麻纤维粉末5%、增塑剂5%、白炭黑5%、淀粉母粒15%、聚乙烯共聚物5%,其中,该淀粉母粒包括有以下按重量份配比的原料:非粮淀粉65%、硅烷偶联剂2%、石蜡2%、甘油23%、柠檬酸0.2%和环氧大豆油2.8%、色料3%、抗氧剂2%。
43.该生物基全降解吸管的制备方法包括以下步骤:
44.s001:按照重量份配比称取上述各原料,并放入至混合机器中进行混合均匀,其中,依次将pbat热塑性生物降解塑料、pga、淀粉母粒放入至混合机器中混合均匀,再将银纳米离子粉、蛋壳粉、麻纤维粉末放入至混合机器中混合均匀,最后再将石墨烯改性环氧树脂、增塑剂、白炭黑、聚乙烯共聚物放入至混合机器中混合均匀,形成混合料;
45.s002:将上述混合料加入至炼制机中进行炼制,混合料在炼制机中炼制时,炼制机内部的温度变化主要分为四个阶段,其中,第一阶段:25℃-45℃;第二阶段:45℃-60℃;第三阶段:60℃-120℃,第四阶段:120℃-140℃其中第一阶段和第二阶段之间临界温度时需要停止升温10分钟,第二阶段和第三阶段临界温度时需要停止升温15分钟,第三阶段温度达到80℃时,停止升温炼制20分钟并保持炼制机的温度不变,第三阶段温度达到120℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变,第四阶段温度达到130℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变;炼制机采用四个阶段温度对混合料进行炼制,操控更加方便,如发现有问题时,可及时处理,且混合炼制效果更加理想,保证产品质量。
46.s003:将s002得到的原料通入至造粒机器中,制得生物降解塑料粒,造粒机器的出料口处设置有冷却装置,并通过该冷却装置对造粒机器产出的高温的生物降解塑料粒降温;
47.s004:将生物降解塑料粒进行加热至熔融状态,并注入吸管模具中,然后在冷却后开模,制成生物基全降解吸管。
48.所述冷却装置为水冷装置,其包括有冷水箱、设置于该冷水箱中的网孔隔板以及设置于该冷水箱上端的抽水管和与该抽水管连接的水泵,该网孔隔板具有一孔位,造粒机器的出料口套设有一出料管,该出料管穿过该网孔隔板的孔位伸入该冷水箱内,该冷水箱底部设置有冷水入口管,并通过该冷水入口管通入冷却水。当造粒机器产出的高温的生物降解塑料粒通过出料管送入冷水箱后,由冷却水进行快速降温,且升温后的冷却水由水泵配合抽水管将抽走,而冷水入口管不断的将冷却水沿冷水箱底部送入,以此保证冷却水始终保证处于低温,保证快速对生物降解塑料粒进行降温。
49.实施例4:
50.将实施例1-3中生物基全降解吸管的制备方法替换为以下制备方法:
51.生物基全降解吸管的制备方法包括以下步骤:
52.s001:按照重量份配比称取上述各原料,并放入至混合机器中进行混合均匀,其中,依次将pbat热塑性生物降解塑料、pga、淀粉母粒放入至混合机器中混合均匀,再将银纳米离子粉、蛋壳粉、麻纤维粉末放入至混合机器中混合均匀,最后再将石墨烯改性环氧树脂、增塑剂、白炭黑、聚乙烯共聚物放入至混合机器中混合均匀,形成混合料;
53.s002:将上述混合料加入至炼制机中进行炼制,混合料在炼制机中炼制时,炼制机内部的温度变化主要分为三个阶段,其中,第一阶段:25℃-45℃;第二阶段:45℃-60℃;第三阶段:60℃-120℃,其中第一阶段和第二阶段之间临界温度时需要停止升温10分钟,第二阶段和第三阶段临界温度时需要停止升温15分钟,第三阶段温度达到80℃时,停止升温炼制20分钟并保持炼制机的温度不变,第三阶段温度达到120℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变,第四阶段温度达到130℃时,停止升温炼制10分钟并保持炼制机的温度不变;炼制机采用四个阶段温度对混合料进行炼制,操控更加方便,如发现有问题时,可及时处理,且混合炼制效果更加理想,保证产品质量。
54.s003:将s002得到的原料通入至加热装置,加热装置将原料加热至熔融状态后直接注入吸管模具中,然后在冷却后开模,制成生物基全降解吸管。
55.本实施将炼制机中进行炼制后的原料直接通入至加热装置进行加热,当加热装置将原料加热至熔融状态后直接注入吸管模具中,然后在冷却后开模,制成生物基全降解吸管,其步骤更加简单,节省了造粒的步骤,可降低生产难度,节省成本,提高工作效率。
56.当然,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并非来限制本发明实施范围,凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均应包括于本发明申请专利范围内。
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