一种含咖啡渣的高弹性TPV可降解料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及可降解材料，尤其涉及ipc c08l101，更具体地涉及，一种含咖啡渣的高弹性tpv可降解料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、tpv是一种热塑性硫化胶，既具有高弹性、高韧性，工艺简单、低耗能、产品生产效率高等橡胶特点，又具有塑料的可塑性的热塑性弹性体。近年来，石化资源的过度使用带来的环境污染问题备受科研人员关注。

2、现有专利cn202010430354.5公开了含自然纤维粉的热塑性橡胶复合材料及其制备方法，包括以下质量百分比的原料：热塑性橡胶40％-60％、自然纤维粉20％-51％、融合剂3％-8％、流动剂0.5％-1.5％、硫化剂0.1％-0.5％。该专利采用上述含自然纤维粉的热塑性橡胶复合材料及其制备方法，提高了产品的弹性强度，增加了耐气候性能及注射流动性能。但其硬度方面还有待提升。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的问题，本发明第一方面提供了一种含咖啡渣的高弹性tpv可降解料，其制备原料，按重量份计，包括70～80份tpv、10～15份咖啡渣、0.5～1份改性剂、0.5～1份抗氧剂、3～6份润滑剂。

2、进一步优选的，所述含咖啡渣的高弹性tpv可降解料，其制备原料，按重量份计，包括78份tpv、15份咖啡渣、0.8份改性剂、0.6份抗氧剂、5.6份润滑剂。

3、本发明中，通过将咖啡渣和tpv材料共混，提高了咖啡渣的附加值，减少了浪费，同时提供了一种可降解的tpv，更加符合环保意识。现代社会，咖啡每天存在大量消耗，产生了大量的咖啡渣，咖啡渣的一般处理方式，为运输掩埋或作为动物饲料，还是作为一种低附加值的产品在市场上流通。本发明人创造性的将咖啡渣和tpv材料结合，得到了一种高弹性，可降解、低毒性、硬度适中、可重复加工的tpv可降解材料，提高了咖啡渣的附加值，而且咖啡渣属于可再生资源，利用咖啡渣减少了对石油的依赖性。

4、本发明中，通过添加10～15份的咖啡渣，既充分利用了咖啡渣，又维持了tpv可降解料的物理性能。本发明人发现，在添加了咖啡渣后，由于咖啡渣中含有大量的纤维素和木质素，纤维素和木质素的极性较小，与tpv共混造粒后的断裂拉伸性能差，硬度变大，造成tpv可降解材料变脆，不易加工。本发明人在经过大量的实验后，发现在咖啡渣添加量达到15份以上时断裂伸长率大幅度降低，而硬度同比咖啡渣添加量增加而增加。因此，为保证添加量的充足而又不影响产品粒子的性能，确定采用15份咖啡渣的添加量。

5、优选的，所述tpv的断裂伸长率为350～600％；进一步优选的，为400～600％。

6、优选的，所述tpv的邵氏a硬度为40～80；进一步优选的为60～70。

7、优选的，所述改性剂包括硅烷偶联剂、苯乙烯马来酸酐(sma)、聚乙二醇(pvoh)中的一种或多种。

8、优选的，所述的硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、环氧丙基丙氧基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

9、优选的，所述硅烷偶联剂的型号为kbm-1003、kbm-403、kbm-3103c、kbm-503、kbm-403、kbm-303、kbm-903、kbm-603中的一种或多种。

10、本发明中，通过选用硅烷偶联剂、sma(苯乙烯马来酸酐)、pvoh(聚乙烯醇)，减小了断裂伸长率的下降率，其中改性剂为硅烷偶联剂时，其改性效果最佳。本发明人创造性发现，由于咖啡渣中大量的纤维素和木质素的存在，且其极性较小，使用硅烷改性剂后，硅烷改性剂上其他功能性官能团取代纤维素和木质素上的羟基基团，增强纤维素及木质素的极性，以提升其与石油基塑料的结合力与界面性能，达到增强石油基塑料物理性能的作用。本发明人首次将硅烷偶联剂用于含有咖啡渣的tpv可降解材料，提升了tpv可降解材料的断裂伸长率。

11、优选的，所述抗氧剂包括大豆油、桐油、蓖麻油及亚麻油中的一种或多种。

12、优选的，所述大豆油包括环氧大豆油。

13、优选的，所述大豆油购自广东翁江化学试剂有限公司。

14、优选的，所述润滑剂包括pe蜡与硬脂酸的复配物。

15、优选的，所述pe蜡与硬脂酸的复配物中pe蜡与硬脂酸的重量比为(0.5～3)：1；进一步优选的，为3：1、2：1、1：1或1：2。

16、优选的，所述pe蜡与硬脂酸的复配物购自上海十环新材料科技有限公司。

17、本发明中，通过添加70～80份tpv、10～15份咖啡渣、0.5～1份改性剂、0.5～1份抗氧剂、3～6份润滑剂，得到了一种高弹性，可降解、低毒性、硬度适中、可重复加工的tpv可降解材料。在本体系中，0.5～1份改性剂、0.5～1份抗氧剂、3～6份润滑剂，共同作用，在保证咖啡渣大量应用的同时，提升了tpv可降解材料的断裂伸长率。

18、本发明第二方面提供了一种含咖啡渣的高弹性tpv可降解料的制备方法，包括以下步骤：

19、s1：咖啡渣预处理：取咖啡渣放入烘干炉中加入干燥剂烘干，后放入研磨机中研磨成100～150目的细粉，待用；

20、s2：原料混合均匀：按照制备原料重量份将tpv、改性剂、抗氧剂、润滑剂加入高速搅拌机中使之混合均匀，得到混合物；

21、s3：咖啡渣加入侧喂料设备：按照制备原料重量份将咖啡渣加入双螺杆挤出设备中端的侧喂料设备内并调整好下料速率；

22、s4：双螺杆挤出设备内混炼：将步骤s2得到的混合物加入双螺杆挤出机内混炼，同时开启侧喂料下料；双螺杆挤出机温度共有六段，设置第一段和第二段挤出温度在160～170℃，第三段至第六段挤出温度在170～190℃；混合物在双螺杆挤出机中的总停留时间为1～2min，双螺杆挤出机转速为300～400r·min-1，得到物料；

23、s5：将得到的物料挤出后冷却、切粒，即得到含咖啡渣的高弹性tpv可降解料。

24、优选的，所述s4中双螺杆挤出机温度共有六段，双螺杆每段的温度分别为：t1＝160℃，t2＝170℃，t3＝175℃，t4＝180℃，t5＝185℃，t6＝190℃。

25、优选的，所述s4中双螺杆挤出机转速为350r·min-1。

26、本发明中，在双螺杆挤出机混炼，设置双螺杆每段的温度分别为：t1＝160℃，t2＝170℃，t3＝175℃，t4＝180℃，t5＝185℃，t6＝190℃时，提升了tpv可降解材料的断裂伸长率。温度过高，容易使熔料分解，降低物理性能。

27、本发明第三方面提供了一种含咖啡渣的高弹性tpv可降解料的应用，应用于橡胶制品。所述的橡胶制品包括胶条、减震垫、防护薄膜。

28、有益效果

29、1、本发明中，通过将咖啡渣和tpv材料共混，提高了咖啡渣的附加值，减少了浪费，同时提供了一种可降解的tpv，更加符合环保意识。

30、2、本发明中，通过添加10～15份的咖啡渣，既充分利用了咖啡渣，又维持了tpv可降解料的物理性能。

31、3、本发明中，通过选用硅烷偶联剂、sma(苯乙烯马来酸酐)、pvoh(聚乙烯醇)，减小了断裂伸长率的下降率，其中改性剂为硅烷偶联剂时，其改性效果最佳。

32、4、本发明中，通过添加70～80份tpv、10～15份咖啡渣、0.5～1份改性剂、0.5～1份抗氧剂、3～6份润滑剂，得到了一种高弹性，可降解、低毒性、硬度适中、可重复加工的tpv可降解材料。

33、5、本发明中，在双螺杆挤出机混炼，设置双螺杆每段的温度分别为：t1＝160℃，t2＝170℃，t3＝175℃，t4＝180℃，t5＝185℃，t6＝190℃时，提升了tpv可降解材料的断裂伸长率。