本发明属于吸塑降解材料,具体的,涉及一种吸塑成型可降解改性材料及其制备方法。
背景技术:
1、吸塑成型也称真空吸塑成型,将塑料板材加热到粘弹性状态,通过真空吸引与模具表面贴合,冷却后获得所需产品形状的成型方法。而一次性的塑料容器是较为常见的塑料制品,因其价格低廉,轻便易携带,广泛应用于食品,电子、医疗等行业,因其多为薄壁结构,故宜采用吸塑成型的方式进行批量化生产,这样有利于进一步降低生产成本,且可以尽量避免原材料的浪费。
2、如公开号为cn113185809a的中国发明专利,公开了一种用于薄壁注塑产品的耐热全生物降解复合材料,按质量份计,由以下组分制备而成:全生物降解树脂60-75份、纤维状填充物10-20份、偶联剂1-3份、分散剂1-3份、协同剂1-3份、润滑剂0.2-0.8份、甘油类环氧树脂1-5份。
3、上述现有技术公开了一种用于薄壁产品注塑生产的复合材料,其主要用于注塑用途,并且是为了解决复合材料不耐热的问题;以及薄壁注塑成型需要较高的熔体流动速率;而吸塑成型不需要那么高的熔体流动速率;并且吸塑成型的模具成本较低,成型工艺简单,生产周期较短,适合快速制造和短周期生产;容易实现大面积薄壁产品,并且对于吸塑成型的模具材料选取范围较宽。
4、如公开号为cn117209897a的中国发明专利,公开了一种高延展性的吸塑成型复合材料及其制备方法,包括以下质量份原料:丙烯均聚物50-70份、丙烯共聚物25-40份、增透剂1-5份、增韧剂1-5份、植物纤维50-100份、偶联剂1-10份、添加剂0.2-1份、增塑剂10-20份。
5、上述现有技术中的植物纤维为竹纤维或木纤维,而亲水性的竹纤维表面存在微孔结构,会在界面产生死穴,在复合过程中,若制备工艺存在缺陷,则容易产生大量空穴,形成界面缺陷,从而极大的影响界面结合强度。
6、上述的现有技术,制备得到的吸塑成型用可降解复合材料,力学性能和抗冲击性能还存在较大的提升空间,并且吸塑材料还需要具有更优异的界面附着性。
7、因此,迫切需要引入新的工艺技术来解决以上问题并寻求更可行的解决方案。
技术实现思路
1、为解决上述技术方案中存在的技术问题;本发明的目的在于提供一种吸塑成型可降解改性材料及其制备方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:一种吸塑成型可降解改性材料按重量份数计,其组成如下,包括:丙烯均聚物20-30份、丙烯共聚物30-40份、自制改性竹纤维25-35份、增塑剂1-3份、增韧剂1-3份、增透剂1-2份、聚乳酸1-2份、聚对苯二甲酸-已二酸丁二醇酯1-2份、抗氧化剂0.2-1份。
3、所述增塑剂为柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三丁酯中的任意一种;
4、所述增韧剂为聚己二酸、对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯中一种或两种;
5、所述增透剂为山梨醇、聚乙烯基环丁烷、苯甲酸钠中的任意一种;
6、所述抗氧化剂为亚磷酸酯;
7、所述丙烯均聚物为pp均聚1102k;
8、所述丙烯共聚物为pp共聚m800e;
9、所述吸塑成型可降解改性材料,按重量份数计,其组成如下,包括:丙烯均聚物28份、丙烯共聚物38份、自制改性竹纤维32份、增塑剂2份、增韧剂2份、增透剂2份、聚乳酸2份、聚对苯二甲酸-已二酸丁二醇酯2份、抗氧化剂0.8份。
10、所述自制改性竹纤维的制备合成方法:室温下将竹纤维浸在质量分数为5%的naoh溶液中,搅拌处理1h后,使用含几滴醋酸的蒸馏水清洗竹纤维直至不呈碱性,而后置于空气中自然风干2天,再放置在烘箱中80摄氏度烘6h,得到备用竹纤维;随后在1l的去离子水中,加入连苯三酚与六亚甲基二胺,搅拌均匀后;将混合溶液ph用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液调节至8.8;然后将过硫酸铵与备用竹纤维加入到混合溶液中,搅拌均匀后;在25摄氏度下磁力搅拌2h后,即制备得到初步改性竹纤维;随后将十二烷基甲基二甲氧基硅烷,加入到放置有初步改性竹纤维的水溶液中,进行接枝反应,将反应温度升高至60摄氏度,并持续搅拌4h;反应完成后,将竹纤维取出,并用乙醇和去离子水交替清洗后,放入烘箱中以105摄氏度烘烤至重量不再变化,即制备得到自制改性竹纤维。
11、进一步地,所述自制改性竹纤维的在制备合成前,可以对竹纤维进行预处理,预处理步骤为:将竹纤维用筛分机在100目和120目的筛网下进行筛分,并多次用去离子水清洗去除表面灰尘及其他杂质,随后滤净水分,放入烘箱中以105摄氏度烘烤至重量不再变化,即完成预处理。
12、一种吸塑成型可降解改性材料的制备方法,将丙烯均聚物、丙烯共聚物、自制改性竹纤维、增塑剂、增韧剂、增透剂、抗氧化剂倒入物理搅拌系统,进行机械物理均匀的混合;混合均匀后将混合物进行真空干燥处理;随后将干燥完成后的混合物置入加热系统进行塑化;随后将塑化后的混合物经过增压螺杆二次熔胶成型,最后将融合物高压多孔位挤出拉丝成型,冷却定型后,再高速分切成颗粒,即制备得到一种吸塑成型可降解改性材料;
13、所述吸塑成型可降解改性材料的制备过程中,塑化温度为180-190摄氏度;
14、所述吸塑成型可降解改性材料的制备过程中,高压挤出的挤出压力为3-4mpa。
15、本发明具有的有益效果:
16、1、本技术自制改性竹纤维中,通过引入连苯三酚改性竹纤维时,因为竹纤维具有较强的极性、较高的亲水性和较高的表面自由能;连苯三酚表现为与竹纤维接近的酚羟基和氨基,能够减弱和降低竹纤维的极性和浸润性,提高了竹纤维的疏水性,有利于提高和丙烯聚合物之间的界面结合性;并且存在的酚羟基和氨基能够与竹纤维的羟基进行反应,使得竹纤维上游离的羟基含量降低,减弱了其表面极性,极大的提高了竹纤维在丙烯聚合物中的分散性;使得自制改性竹纤维能够在基体中均匀分散,从而提升了吸塑材料的弯曲和拉伸性能;
17、2、本技术通过引入连苯三酚与六亚甲基二胺一起改性竹纤维,连苯三酚与六亚甲基二胺反应生成的聚酚胺具有很好的包覆效果,沉积包覆在竹纤维的表面上所形成的界面层,能够极大提升竹纤维与丙烯聚合物之间的界面相容性;使得竹纤维与丙烯聚合物之间的界面结合更加牢固,从而提升了吸塑改性材料的剥离力;并且在吸塑改性材料从模具上剥离时,优异的界面结合性能,能够极大的避免吸塑改性材料分层和受力时分离的情况发生;
18、3、本技术还引入了十二烷基甲基二甲氧基硅烷协同改进竹纤维,其会接枝在竹纤维上形成疏水性的长链烃基,降低竹纤维表面的羟基数量,并在竹纤维表面形成非极性的疏水偶联剂膜;使得其更易在吸塑模具上脱模;并且较长的链段长度能够改善竹纤维的柔韧性和延展性,通过两者的协同改性竹纤维,使得竹纤维的分子链更为灵活,从而能更好地吸收和分散冲击能量;在受到冲击时,也能更有效的变形和缓解冲击力;进而显著增强吸塑材料的抗冲击能力;两者的协同改性竹纤维,提高了竹纤维与丙烯聚合物之间的界面结合力,以及竹纤维的粘附能力;并赋予了吸塑改性材料更强的力学性能与结构稳定性;使得其更宜应用与吸塑成型领域;
19、4、本技术的吸塑成型用改性材料,大量采用了天然竹纤维,即利用了天然竹纤维的可再生性,又显著提高了改性材料的各项力学性能与抗冲击性能,有效减少了污染;对环境更加友好,并且符合可持续发展的理念。
1.一种吸塑成型可降解改性材料,其特征在于,按重量份数计,其组成如下,包括:丙烯均聚物20-30份、丙烯共聚物30-40份、自制改性竹纤维25-35份、增塑剂1-3份、增韧剂1-3份、增透剂1-2份、聚乳酸1-2份、聚对苯二甲酸-已二酸丁二醇酯1-2份、抗氧化剂0.2-1份;
2.根据权利要求1所述的一种吸塑成型可降解改性材料,其特征在于,按重量份数计,其组成如下,包括:丙烯均聚物28份、丙烯共聚物38份、自制改性竹纤维32份、增塑剂2份、增韧剂2份、增透剂2份、聚乳酸2份、聚对苯二甲酸-已二酸丁二醇酯2份、抗氧化剂0.8份。
3.根据权利要求1所述的一种吸塑成型可降解改性材料,其特征在于,所述增塑剂为柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三丁酯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种吸塑成型可降解改性材料,其特征在于,所述增韧剂为聚己二酸、对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯中一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种吸塑成型可降解改性材料,其特征在于,所述增透剂为山梨醇、聚乙烯基环丁烷、苯甲酸钠中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种吸塑成型可降解改性材料,其特征在于,所述抗氧化剂为亚磷酸酯。
7.如权利要求1-6中任一项所述的一种吸塑成型可降解改性材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法为:将丙烯均聚物、丙烯共聚物、自制改性竹纤维、增塑剂、增韧剂、增透剂、抗氧化剂倒入物理搅拌系统,进行机械物理均匀的混合;混合均匀后将混合物进行真空干燥处理;随后将干燥完成后的混合物置入加热系统进行塑化;塑化完成后的混合物经过增压螺杆二次熔胶成型,最后将融合物高压多孔位挤出拉丝成型,冷却定型后,再高速分切成颗粒,即制备得到一种吸塑成型可降解改性材料。
8.如权利要求7所述的一种吸塑成型可降解改性材料的制备方法,其特征在于,所述吸塑成型可降解改性材料的制备过程中,塑化温度为180-190摄氏度。
9.如权利要求7所述的一种吸塑成型可降解改性材料的制备方法,其特征在于,所述吸塑成型可降解改性材料的制备过程中,高压挤出的挤出压力为3-4mpa。