一种扑克牌用可生物降解复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及可生物降解材料领域，具体地，涉及一种扑克牌用可生物降解复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、塑料扑克牌作为一种娱乐工具，在全球范围内拥有庞大的用户群体。它们轻便、耐用、防水、不易磨损，因此受到许多人的喜爱。然而，塑料扑克牌也存在一些缺点，其中最显著的是它们不能降解。不能降解意味着塑料扑克牌在使用后无法被自然环境中的微生物分解，因此会对环境造成长期污染。塑料扑克牌通常是由聚氯乙烯(pvc)等塑料材料制成的，这些材料在自然环境中需要数百年甚至数千年才能分解。在这段时间内，它们可能会对土壤、水源和生态系统造成负面影响。

2、因此，尽管塑料扑克牌具有许多优点，但由于它们不能降解的缺点，我们需要采取其他措施来减少塑料扑克牌对环境的影响或寻找更环保的替代品。例如，可以鼓励人们将使用过的扑克牌回收再利用，以减少塑料垃圾的产生，或者推广使用可降解材料制成的扑克牌。

3、聚乳酸(pla)作为目前使用最为广泛的可降解材料，具有来源广泛、易于加工、力学性能好等一系列优点。但是，作为塑料扑克牌原料，pla分子链极性低，印刷染色困难；pla韧性差，做成扑克牌易断裂；同时，直接使用pla做成的塑料扑克牌其手感与pvc牌仍有较大差距。

技术实现思路

1、针对上述pla作为扑克牌原料印刷染色困难、韧性差及手感差的问题，本发明提供了一种扑克牌用可生物降解复合材料及其制备方法，该复合材料能够保证材料在堆肥、填埋以及水体中可生物降解的基础上，维持与pvc扑克牌材料接近的印刷性能、力学性能和手感。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种扑克牌用可生物降解复合材料。该复合材料，按质量份计，包括以下组分：聚乳酸75～80份，改性空心玻璃微珠10～15份，增韧剂8～12份，增容剂0.1～0.2份，抗氧剂0.1～0.5份；所述改性空心玻璃微珠为聚多巴胺接枝空心玻璃微珠，接枝量为8～10wt％(聚多巴胺的质量分数)。

3、上述改性空心玻璃微珠利用多巴胺在空心玻璃微珠的表面形成一层聚多巴胺，改善其在pla及增韧剂等中的相容性，同时，聚多巴胺能够提供高活性的官能团，可以与pla等产生较强的相互作用，改善空心玻璃微珠的分散性。并且由于聚多巴胺具备的强黏性，使得材料表面具有很强的粘附性，能提升材料的印刷性能。

4、上述复合材料以pla为主要原料，添加表面改性的空心玻璃微珠提升其印刷性能与手感，添加可降解增韧剂调控其韧性，添加增容剂改善pla与增韧剂的相容性，使其能够替代目前不可降解的pvc扑克牌用材料，以作为制备扑克牌的原料，在堆肥、填埋以及水体中可生物降解的基础上，具有与pvc扑克牌用材料接近的印刷性能、力学性能和手感，同时，pla具备一定的天然抑菌性能，也能够在一定程度上保护使用者健康。

5、优选地，所述增韧剂为聚己内酯(pcl)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)或聚羟基脂肪酸酯(pha)。

6、优选地，所述增容剂为过氧化二异丙苯(dcp)。增容剂主要使用的是自由基引发剂，如dcp、偶氮二异丁腈(aibn)等，需要其分解温度在pvc等材料的加工温度范围之内，本发明的实施例优选过氧化二异丙苯作为增容剂。

7、优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。

8、本发明另一方面提供一种上述复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

9、s1、空心玻璃微珠的改性：将空心玻璃微珠与多巴胺类改性剂分散于缓冲溶液中，反应后得到所述改性空心玻璃微珠；

10、s2、熔融共混：将所述聚乳酸、增韧剂、增容剂、抗氧剂及步骤s1中所制得的改性空心玻璃微珠，在螺杆挤出机中熔融共混，之后冷却、造粒、烘干，得到所述复合材料。

11、上述制备方法中，通过步骤s1将改性剂接枝在空心玻璃微珠的表面，形成改性空心玻璃微珠，其加入能够改善材料印刷着色的牢固程度，并提高材料的模量、强度。步骤s2中，增韧剂的加入可以改善体系的脆性，否则由于pla本身有很强的脆性，加入改性空心玻璃微珠之后脆性进一步增加，难以使用。增容剂的加入能够改善pla与增韧剂的相容性，从而进一步提高材料的模量、强度，并且韧性也会有进一步提升。

12、具体地，步骤s1中，所述改性剂为盐酸多巴胺，所述空心玻璃微珠与盐酸多巴胺的质量比为1:2～3。

13、多巴胺反应速度快，能够在空心玻璃微珠表面提供大量官能团，且在300℃以下分解很少，能够用于pla熔融共混。

14、具体地，步骤s1中，所述缓冲溶液的ph为8～9，所述反应为20～28℃下反应4～7h。

15、具体地，步骤s2中，所述熔融共混的温度为170～185℃，所述螺杆挤出机的螺杆长径比为32～52，转速为100～400rpm。

16、通过上述技术方案，本发明实现了以下有益效果：

17、1、本发明提供了一种可生物降解的塑料扑克牌配方，改性空心玻璃微珠、pcl等增韧剂以及增容剂dcp等助剂的加入能够提高材料的力学性能与韧性，同时维持较好的印刷性能，使其能够替代目前不可降解的pvc扑克牌用材料，对环境友好，符合绿色化学发展理念。

18、2、本发明的可生物降解复合材料的制备方法简单，易操作，适合规模化生产，所用原料易得，成本低。

技术特征：

1.一种扑克牌用可生物降解复合材料，其特征在于，按质量份计，包括以下组分：聚乳酸75～80份，改性空心玻璃微珠10～15份，增韧剂8～12份，增容剂0.1～0.2份，抗氧剂0.1～0.5份；所述改性空心玻璃微珠为聚多巴胺接枝空心玻璃微珠，接枝量为8～10wt％。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述增韧剂为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯或聚羟基脂肪酸酯。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述增容剂为过氧化二异丙苯。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。

5.一种如权利要求1至4中任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述改性剂为盐酸多巴胺，所述空心玻璃微珠与盐酸多巴胺的质量比为1:2～3。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述缓冲溶液的ph为8～9，所述反应为20～28℃下反应4～7h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述熔融共混的温度为170～185℃，所述螺杆挤出机的螺杆长径比为32～52，转速为100～400rpm。

技术总结
本发明公开了一种扑克牌用可生物降解复合材料及其制备方法，该复合材料按质量份计，包括以下组分：聚乳酸75～80份，改性空心玻璃微珠10～15份，增韧剂8～12份，增容剂0.1～0.2份，抗氧剂0.1～0.5份；所述改性空心玻璃微珠为聚多巴胺接枝空心玻璃微珠，接枝量为8～10wt％。该扑克牌用复合材料以可生物降解的聚乳酸为主要原料，改性空心玻璃微珠、增韧剂以及增容剂等助剂的加入能够提高材料的力学性能与韧性，同时维持较好的印刷性能，使其能够替代目前不可降解的PVC扑克牌用材料，对环境友好，符合绿色化学发展理念。同时本发明提供的该复合材料的制备方法简单，易操作，适合规模化生产，所用原料易得，成本低。

技术研发人员：高璐,殷明
受保护的技术使用者：扬州金艺商务印刷有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14