本發(fā)明涉及降解塑料
技術領域：
，尤其涉及一種木質素改性PBSA生物降解塑料及其制備方法。
背景技術：
：目前，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，塑料制品的消費量在不斷增高，合成塑料在生產(chǎn)和生活中扮演著越來越重要的角色。但是由于絕大部分塑料制品廢棄后無法降解，長期存在，不斷累積造成了嚴重的白色污染，隨著污染的不斷加重以及人們環(huán)保意識的不斷增強，尋求一種既能滿足人們使用需求又能滿足環(huán)保需求的塑料制品顯得越來越迫切并引起了研究人員的廣泛興趣，其中可降解樹脂由于其降解特性和經(jīng)濟特性，已經(jīng)成為了研究的熱點，聚丁二酸/己二酸丁二酯(PBSA)是可完全生物降解聚合物，它可以在細菌或酶的作用下，可降解成為H2O和CO2等物質，對環(huán)境無害。PBSA熔點適中性能良好，可取代通用聚乙烯或聚丙烯而進入通用塑料領域，徹底解決傳統(tǒng)塑料對環(huán)境造成的污染。PBSA廣泛應用于包裝膜(購物袋、垃圾袋等)、紙的鍍膜、醫(yī)療用品、泡沫材料、農(nóng)用地膜等領域。木質素是一種廣泛存在于植物體中的無定型的、分子結構中含有氧代苯丙醇或其衍生物結構單元的芳香性高聚物。由于木質素的分子結構存在著芳香基。酚羥基、醇羥基、碳基共軛雙鍵等活性基團，因此可以通過氧化、還原、水解、醇解、酸解甲氧基、羧基、酞化、磺化、烷基化、鹵化、縮聚或者接枝共聚等多種反應方式進行改性。木質素具有較好的力學性能以及木質的外觀屬性，同時來源于生物質資源、同時在堆肥條件下具有較快地降解性能，是未來比較綠色環(huán)保的一種材料。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種木質素改性PBSA生物降解塑料及其制備方法。本發(fā)明提供了一種木質素改性PBSA生物降解塑料的制備方法，其通過本在生物降解材PBSA的基礎上引入生物質材料木質素經(jīng)復合改性后制得的木質素改性PBSA生物降解塑料，在符合完全降解的要求的同時，增強了純PBSA樹脂的力學性能，且有效的降低了該種塑料得成本，使之更有利于向市場推廣。本發(fā)明還提供了一種木質素改性PBSA生物降解塑料，通過添加的各種功能性助劑的聯(lián)合作用，在微觀上可以有效的將木質素表面的反應性基團和PBAT聚合物鏈段的功能性基團可以結合在一起，在宏觀上可將這兩種材料較好的融合在一起從而制備性能優(yōu)異的木質素改性PBSA生物降解膜材料。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：本發(fā)明的第一個方面是提供一種木質素改性PBSA生物降解塑料的制備方法，包括以下步驟：(1)將一定量的聚丁二酸/己二酸丁二醇酯、木質素進行真空干燥；(2)在高混機內加入干燥好的聚丁二酸/己二酸丁二醇酯、木質素以及擴鏈劑、抗氧劑、增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑，進行充分混合后，得混合物料。(3)將所得混合物料經(jīng)雙螺桿擠出機器擠出造粒，得木質素-PBSA復合塑料粒；(4)將所得木質素-PBSA復合塑料粒在一定溫度下進行吹膜，制得木質素改性PBSA生物降解塑料。進一步地，所述聚丁二酸/己二酸丁二醇酯采用通過石油基路線原料合成的聚丁二酸/己二酸丁二醇酯；優(yōu)選地，所述采用的原料PBSA為日本昭和公司的產(chǎn)品，牌號為3A40的聚丁二酸/己二酸丁二醇酯。進一步地，所述步驟(1)中木質素為原粉，其粒徑為100～800目；其粒徑優(yōu)選為150～600目；優(yōu)選為200～500目；更優(yōu)選為300～400目。進一步地，所述步驟(1)中的干燥工藝為：干燥溫度為25～40℃，干燥時間為1.5h～3h，真空度為0～5000Pa(絕對壓強)；優(yōu)選地，干燥溫度為28～36℃，干燥時間為2h～2.5h，真空度為100～3000Pa(絕對壓強)；更為優(yōu)選地，干燥溫度為30～32℃，干燥時間為2.3h，真空度為1000～2000Pa(絕對壓強)。進一步地，所述步驟(2)中，所述熱穩(wěn)定劑選自順丁烯二酸酐、環(huán)氧大豆油中的一種；所述潤滑劑選自硬脂酸鈣、硬酯酸鋅、油酸酰胺類潤滑劑中的一種或二種以上混合物；所述增塑劑選自檸檬酸三丁酯、檸檬酸三乙酯、乙酰檸檬酸三正丁酯、三醋酸甘油酯、癸二酸二丁酯中的一種或二種以上復配物；所述抗氧化劑選自丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、丁基對二苯酚、亞磷酸苯二異癸酯、季戊四醇雙亞磷酸酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸季戊四醇酯、亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、3,5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸十八碳酸酯中的一種或兩種以上復配物；所述擴鏈劑選自對苯二酚二羥乙基醚、間苯二酚二羥乙基醚、雙酚A、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、一縮乙二醇中的一種或兩種以上復配物。進一步地，所述步驟(3)中所述高混機的混合溫度為100～110℃，轉速為800～1000r/min，混合時間為10～20min。進一步地，所述步驟(3)中雙螺桿擠出機器的擠出溫度為130～200℃；優(yōu)選為140～180℃；更優(yōu)選為160～170℃。進一步地，所述步驟(4)中吹膜溫度為130～170℃；優(yōu)選為140～160℃；更優(yōu)選為150～155℃。進一步地，在該木質素改性PBSA生物降解塑料的制備方法中，按重量份數(shù)計，各原料用量配比如下：優(yōu)選地，在該木質素改性PBSA生物降解塑料的制備方法中，按重量份數(shù)計，各原料用量配比如下：進一步地，其中各原料的重量份數(shù)均按照原料的有效含量為100％計算，實際用量需按照原料的實際有效含量折算。本發(fā)明的第二個方面是提供一種上述方法制備的木質素改性PBSA生物降解塑料。本發(fā)明的第三個方面是提供一種上述的木質素改性PBSA生物降解塑料在制備生物降解購物袋、垃圾袋、地膜、蔬菜大棚膜中的應用。本發(fā)明采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：本發(fā)明方法通過采用來源于自然界廣泛存在的生物質來制備的木質素原材料，對PBSA生物降解樹脂進行改性修飾制得木質素-PBSA復合生物降解塑料，可廣泛用于購物袋、垃圾袋、地膜、大棚膜等膜材料；該木質素改性PBSA生物降解塑料相對于傳統(tǒng)的純PBSA樹脂制備的膜材料在同樣解決白色污染的同時，可以有效的減少石油基材料(目前產(chǎn)業(yè)化的PBSA的原料己二酸、丁二酸、丁二醇都是從石油煉制而成的)的消耗，以及有效提升了膜材料的力學性能；本發(fā)明所采用的原材料廉價易得，制備工藝簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，更有利于市場推廣。具體實施方式下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。實施例1木質素改性PBSA生物降解塑料的制備(一)按重量份數(shù)計，采用的各原料用量配比如下：(二)具體制備方法，包括以下步驟：(1)將一定量的PBSA、木質素粉(200目)在25℃、0～5000Pa條件下干燥2.5h；(2)在高混機內加入干燥好的PBSA、木質素粉以及1,6-己二醇、丁基對二苯酚、檸檬酸三乙酯、環(huán)氧大豆油、硬脂酸鈣，控制物料溫度為100-105℃，混合15分鐘，轉速為900r/min；(3)將所得混合物料經(jīng)過雙螺桿擠出機器擠出造粒，控制擠出溫度為130～140℃，制得木質素-PBSA復合塑料粒子；(4)將該木質素-PBSA復合塑料經(jīng)過吹膜，控制吹膜溫度為140～145℃，制得各種木質素改性PBSA生物降解塑料。實施例2木質素改性PBSA生物降解塑料的制備(一)按重量份數(shù)計，采用的各原料用量配比如下：(二)具體制備方法，包括以下步驟：(1)將一定量的PBSA、木質素(150目)在25℃、0～5000Pa條件下干燥3h；(2)在高混機內加入干燥好的PBSA、木質素以及乙酰檸檬酸三正丁酯、間苯二酚二羥乙基醚、丁基對二苯酚、環(huán)氧大豆油、硬脂酸鈣，控制物料溫度為110℃，混合20分鐘，轉速為1000r/min；(3)將所得混合物料經(jīng)過雙螺桿擠出機器擠出造粒，控制擠出溫度為150～156℃，制得木質素-PBSA復合塑料粒子；(4)將該木質素-PBSA復合塑料經(jīng)過吹膜，控制吹膜溫度為150～155℃，制得各種木質素改性PBSA生物降解塑料。實施例3木質素改性PBSA生物降解塑料的制備(一)按重量份數(shù)計，采用的各原料用量配比如下：(二)具體制備方法，包括以下步驟：(1)將一定量的PBSA、木質素(200目)在25℃、0～5000Pa條件下干燥3h；(2)在高混機內加入干燥后的PBSA、木質素、順丁烯二酸酐、三醋酸甘油酯、丁基對二苯酚、1,4-丁二醇、硬脂酸鋅，控制物料溫度為105℃，混合25分鐘，轉速為1000r/min；(3)將所得混合物料經(jīng)過雙螺桿擠出機器擠出造粒，控制擠出溫度為170～180℃，制得木質素-PBSA復合塑料粒子；(4)將該木質素-PBSA復合塑料經(jīng)過吹膜，控制吹膜溫度為145～150℃，制得各種木質素改性PBSA生物降解塑料。實施例4木質素改性PBSA生物降解塑料的制備(一)按重量份數(shù)計，采用的各原料用量配比如下：(二)具體制備方法，包括以下步驟：(1)將一定量的PBSA、木質素(300目)在25℃、0～5000Pa條件下干燥3h；(2)在高混機內加入干燥后的PBSA、木質素以及三醋酸甘油酯、雙酚A、亞磷酸苯二異癸酯、環(huán)氧大豆油、硬脂酸鋅，控制物料溫度為105℃，混合25分鐘，轉速為800r/min；(3)將所得混合物料經(jīng)過雙螺桿擠出機器擠出造粒，控制擠出溫度為190～200℃，制得木質素-PBSA復合塑料粒子；(4)將該木質素-PBSA復合塑料經(jīng)過吹膜，控制吹膜溫度為160～170℃，制得各種木質素改性PBSA生物降解塑料。對比例1將未改性的日本昭和的牌號3A40的聚丁二酸/己二酸丁二醇酯(PBSA)作為對比例1。性能測試采用萬能電子拉力試驗機(SUN500型，由意大利GALDABINI公司制造)按照GB/T1040.2-2006標準對上述實施例1-4，對比例1材料的拉伸強度、斷裂伸長率進行測定，并按照國標GB/T16716.7-2012標準對上述材料進行生物堆肥降解實驗，具體檢測結果如表1所示：表1實施例1～4和對比例1的各性能應用測試數(shù)據(jù)拉伸強度/MPa斷裂伸長率/％6個月堆肥降解率％實施例12833099實施例23333598實施例33634098實施例44036097對比例12432099由上述表1中的應用測試結果可以看出：與未經(jīng)改性的降解材料純聚丁二酸/己二酸丁二醇酯(PBSA)對比例1相比，經(jīng)過木質素改性的實施例1～4在降解性能基本不變的情況下，經(jīng)過木質素改性的PBSA在力學性能上有了提升，拉伸強度的增長率分別為16.6％、37.5％、50.0％和66.7％，得到了增強，其中由上述拉伸強度增強率可知隨著木質素含量的增大，這種增強越來越明顯。因此，本發(fā)明制得的木質素改性PBSA生物降解塑料在符合完全降解的要求的同時，有效增強了純PBSA樹脂的力學性能，且降低了生產(chǎn)成本，使之更有利于向市場推廣，相對現(xiàn)有未改性的純聚丁二酸/己二酸丁二醇酯具有明顯的技術優(yōu)勢。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內。當前第1頁1 2 3