一種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，采用的原料組分包括：木質(zhì)素35?45重量份、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯40?55重量份、助劑4?6重量份和有機(jī)開(kāi)口劑0.5?1重量份；所述助劑包括硬脂酸和聚乙烯蠟。所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，包括以下步驟：按照以上重量份取各原料組分混合，升溫，待各原料組分混合均勻后，得到粗料；取所述粗料，造粒，即得所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒。所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒具有良好的機(jī)械及加工性能，使用后可完全生物降解，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少白色污染具有重要意義。所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉，適合進(jìn)行批量生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)?？山到獠牧霞夹g(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可生物降解材料是一種良好的環(huán)境友好型材料，該材料的推廣使用對(duì)于減少白色污染、保護(hù)自然環(huán)境具有重要意義。目前，在中國(guó)及世界范圍內(nèi)，常見(jiàn)的完全生物降解材料普遍使用聚乳酸(PLA)作為原料，該原料需要利用由植物資源(如玉米)中所提取出的淀粉原料制成，制作過(guò)程需要消耗大量人類可食用糧食，不僅造成糧食資源的浪費(fèi)，同時(shí)也提高了制造生產(chǎn)完全生物降解材料的成本，不適于在較大范圍內(nèi)進(jìn)行推廣。同時(shí)，使用淀粉作為原料制備得到的完全生物降解材料的彈性較低，力學(xué)性能和加工穩(wěn)定性較差，其對(duì)于濕度十分敏感，在較高或較低濕度條件下，均會(huì)產(chǎn)生材料品質(zhì)改變，性能下降的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒及其制造方法。所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒具有良好的機(jī)械及加工性能，使用后可完全生物降解，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少白色污染具有重要意義。所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉，適合進(jìn)行批量生產(chǎn)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，采用的原料組分包括:
[0006]木質(zhì)素35-45重量份、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯40-55重量份、助劑4-6重量份和有機(jī)開(kāi)口劑0.5-1重量份；
[0007]所述助劑包括硬脂酸和聚乙烯蠟。
[0008]進(jìn)一步地，所述助劑包括硬脂酸2-3重量份、聚乙烯蠟2-3重量份。
[0009]進(jìn)一步地，所述有機(jī)開(kāi)口劑為油酸酰胺。
[0010]進(jìn)一步地，采用的原料組分還包括碳酸鈣5-8重量份。
[0011]—種所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，包括以下步驟:
[0012](I)按照以上重量份取各原料組分混合，升溫，待各原料組分混合均勻后，得到粗料；
[0013](2)取步驟(I)中所得的粗料，造粒，即得所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒。
[0014]進(jìn)一步地，步驟(I)中，將所述各原料組分升溫至40-60°C，并進(jìn)行高速攪拌混合，攪拌速度為300-500r/min，攪拌時(shí)間為8-12min。
[0015]進(jìn)一步地，步驟(I)中進(jìn)行攪拌的時(shí)間為lOmin。
[0016]進(jìn)一步地，步驟(2)中的造粒操作采用擠出造粒方法，造粒溫度為120-160V。
[0017]進(jìn)一步地，步驟(2)中采用雙螺桿擠出造粒機(jī)進(jìn)行造粒操作，所述雙螺桿擠出造粒機(jī)中螺桿的工作轉(zhuǎn)速為50-300r/min。
[0018]進(jìn)一步地，步驟(2)中造粒得到的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的粒徑為0.1-1cm0
[0019]木質(zhì)素是一種復(fù)雜的芳香族天然高分子物質(zhì)，廣泛存在于植物的木質(zhì)組織當(dāng)中，是自然界中含量?jī)H次于纖維素的第二大天然高分子材料，每年生物合成量能夠達(dá)到約10億噸。作為產(chǎn)量巨大的天然高分子材料，木質(zhì)素具有可降解、可再生等優(yōu)良的環(huán)保性能。造紙工業(yè)是一個(gè)技術(shù)密集、工藝復(fù)雜、資源消耗量大、產(chǎn)生污染物多的行業(yè)，在造紙過(guò)程中，原材料中所含有的大量木質(zhì)素?zé)o法得到利用，通常作為廢棄物直接排放，不僅造成木質(zhì)素資源浪費(fèi)，而且易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
[0020]聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一種半結(jié)晶型聚合物，具有優(yōu)良生物降解性能，同時(shí)，該材料兼有較好的延展性和斷裂伸長(zhǎng)率，以及較好的耐熱性和沖擊性能。
[0021]硬脂酸，別名十八烷酸，是自然界廣泛存在的一種脂肪酸，并廣泛應(yīng)用于化妝品工業(yè)、橡膠工業(yè)以及塑料制造工業(yè)等領(lǐng)域，可以作為增塑劑、軟化劑、橡膠硫化促進(jìn)劑以及穩(wěn)定劑等助劑使用。
[0022]聚乙烯蠟，又稱高分子蠟，具有優(yōu)良的耐寒性、耐熱性、耐化學(xué)性和耐磨性，常應(yīng)用于高分子材料的制備和加工工業(yè)中。該材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電性能良好，能夠改善聚合物產(chǎn)品光澤度，以及聚合物脫模及加工性能，具有較強(qiáng)的內(nèi)部潤(rùn)滑的作用。
[0023]油酸酰胺，別名油酰胺，屬于不飽和脂肪酰胺，可以減少聚合物等在加工過(guò)程中的內(nèi)摩擦薄膜和傳送設(shè)備之間摩擦，并可降低聚合物顆粒成型熔融粘度，改進(jìn)材料流動(dòng)性。該材料無(wú)毒，對(duì)熱、氧、紫外線以及酸堿介質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。
[0024]本發(fā)明的有益效果為:
[0025]1、本發(fā)明采用的原料組分包括木質(zhì)素和聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯，以上兩種原料組分均為環(huán)境友好型材料，具有良好的可降解、可再生性能，該兩種原料組分的使用替代了常用制備生物降解材料的原料淀粉，能夠避免造成糧食資源浪費(fèi)。木質(zhì)素在自然界中儲(chǔ)量豐富，每年產(chǎn)量巨大，成本低廉，尤其可以利用由造紙工業(yè)排放的廢棄木質(zhì)素原料，不僅可以減少造紙工業(yè)對(duì)環(huán)境造成的污染，而且能夠?qū)υ旒埞I(yè)產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行重新利用，達(dá)到廢物再生、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，并可以進(jìn)一步降低原料成本的多種效果。此外，聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯具有良好的延展性、斷裂伸長(zhǎng)率、耐熱性和抗沖擊性能，能夠提尚成品材料的機(jī)械及加工性能，提尚材料承載能力，從而提尚廣品實(shí)用性。
[0026]所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒采用的原料組分還包括硬脂酸和聚乙烯蠟，所述硬脂酸和聚乙烯蠟起到粘合作用，能夠調(diào)和各原料組分，降低熔融后的液體粘度，提高原料內(nèi)部潤(rùn)滑效果，使各原料組分能夠充分、均勻混合；
[0027]采用的原料組分還包括油酸酰胺，所述油酸酰胺用作開(kāi)口劑，具有抗粘結(jié)、增滑、流平、防沉淀、抗污損、抗靜電及分散等功效，能夠在制膜過(guò)程中避免薄膜互相粘連，方便加工。
[0028]2、所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒采用的原料組分還包括碳酸鈣，所述碳酸鈣的加入不僅能夠進(jìn)一步降低原料成本，而且有利于提高成品材料的硬度和剛度，提高尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)能夠提高成品材料的抗擦傷性和平滑度。
[0029]3、所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法簡(jiǎn)單，制造過(guò)程中不向環(huán)境排放無(wú)法降解或有毒的污染物，制造所得的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒與目前常用的生物降解材料相比，具有更好地機(jī)械及加工性能，載重能力更強(qiáng)，使用壽命更長(zhǎng)。此外，所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒采用的原料以及制造過(guò)程的成本較低，適合進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，極具環(huán)保價(jià)值且經(jīng)濟(jì)收益良好。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下【具體實(shí)施方式】能夠更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，以下具體實(shí)施例中，以I重量份為I噸。
[0031]實(shí)施例1
[0032]—種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，采用的原料組分包括:
[0033]木質(zhì)素45重量份、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯47重量份、硬脂酸3重量份、聚乙烯錯(cuò)2重量份和油酸酰胺0.5重量份。
[0034]—種制備所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，包括以下步驟:
[0035](I)按照以上重量份取各原料組分，混合，得到混合物。將所述混合物升溫至50°C，并進(jìn)行攪拌，攪拌速度為300r/min，攪拌時(shí)間為12min，從而使所述混合物內(nèi)的各原料組分進(jìn)一步均勾混合，得到粗料；
[0036](2)取步驟(I)中所得的粗料，使用雙螺桿擠出造粒機(jī)進(jìn)行造粒操作，螺桿轉(zhuǎn)速為15(^/!1^11，造粒溫度為120°(:，即得粒徑為0.1011的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒。
[0037]實(shí)施例2
[0038]—種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，采用的原料組分包括:
[0039]木質(zhì)素38重量份、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯55重量份、硬脂酸2重量份、聚乙烯錯(cuò)3重量份和油酸酰胺0.8重量份。
[0040]—種制備所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，包括以下步驟:
[0041](I)按照以上重量份取各原料組分，混合，得到混合物。將所述混合物升溫至40°C，并進(jìn)行攪拌，攪拌速度為500r/ min，攪拌時(shí)間為8min，從而使所述混合物內(nèi)的各原料組分進(jìn)一步均勾混合，得到粗料；
[0042](2)取步驟(I)中所得的粗料，使用雙螺桿擠出造粒機(jī)進(jìn)行造粒操作，螺桿轉(zhuǎn)速為10(^/!1^11，造粒溫度為150°(:，即得粒徑為0.5011的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒。
[0043]實(shí)施例3
[0044]一種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，采用的原料組分包括:
[0045]木質(zhì)素38重量份、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯40重量份、硬脂酸3重量份、聚乙烯錯(cuò)3重量份和油酸酰胺I重量份。
[0046]—種制備所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，包括以下步驟:
[0047](I)按照以上重量份取各原料組分，混合，得到混合物。將所述混合物升溫至60°C，并進(jìn)行攪拌，攪拌速度為300r/min，攪拌時(shí)間為12min，從而使所述混合物內(nèi)的各原料組分進(jìn)一步均勾混合，得到粗料；
[0048](2)取步驟(I)中所得的粗料，使用雙螺桿擠出造粒機(jī)進(jìn)行造粒操作，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，造粒溫度為120°C，即得粒徑為Icm的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒。
[0049]實(shí)施例4
[0050]—種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，采用的原料組分包括:
[0051]木質(zhì)素35重量份、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯49重量份、硬脂酸2重量份、聚乙烯錯(cuò)2重量份、油酸酰胺I重量份和碳酸媽5重量份。
[0052]一種制備所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，包括以下步驟:
[0053](I)按照以上重量份取各原料組分，混合，得到混合物。將所述混合物升溫至55°C，并進(jìn)行攪拌，攪拌速度為500r/ min，攪拌時(shí)間為1min，從而使所述混合物內(nèi)的各原料組分進(jìn)一步均勾混合，得到粗料；
[0054](2)取步驟(I)中所得的粗料，使用雙螺桿擠出造粒機(jī)進(jìn)行造粒操作，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，造粒溫度為160°C，即得粒徑為Icm的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒。
[0055]實(shí)施例5
[0056]—種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，采用的原料組分包括:
[0057]木質(zhì)素43重量份、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯49重量份、硬脂酸3重量份、聚乙烯蠟3重量份、油酸酰胺0.8重量份和碳酸鈣1重量份。
[0058]一種制備所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，包括以下步驟:
[0059](I)按照以上重量份取各原料組分，混合，得到混合物。將所述混合物升溫至45°C，并進(jìn)行攪拌，攪拌速度為420r/min，攪拌時(shí)間為1min，從而使所述混合物內(nèi)的各原料組分進(jìn)一步均勾混合，得到粗料；
[0060](2)取步驟(I)中所得的粗料，使用雙螺桿擠出造粒機(jī)進(jìn)行造粒操作，螺桿轉(zhuǎn)速為15(^/!1^11，造粒溫度為155°(:，即得粒徑為0.6011的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒。
[0061]所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的生物降解性能良好，由所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒制造所得的產(chǎn)品在使用后可進(jìn)行堆肥處理，在自然環(huán)境中，在溫度為20-50°C，濕度為30-80度的條件下，由實(shí)施例1-5所提供的制造方法制造所得的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆?；蛴稍擃w粒制備得到的產(chǎn)品可在45-60天內(nèi)完全降解。所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的生物降解性能能夠滿足美國(guó)可降解產(chǎn)品協(xié)會(huì)(B1degradabIe ProductsInstitute)的堆肥降解標(biāo)準(zhǔn)，是一種極具環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的環(huán)境友好型材料。
[0062]本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，其特征在于，采用的原料組分包括: 木質(zhì)素35-45重量份、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯40-55重量份、助劑4-6重量份和有機(jī)開(kāi)口劑0.5-1重量份； 所述助劑包括硬脂酸和聚乙烯蠟。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，其特征在于，所述助劑包括硬脂酸2-3重量份、聚乙稀錯(cuò)2-3重量份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，其特征在于，所述有機(jī)開(kāi)口劑為油酸酰胺。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒，其特征在于，采用的原料組分還包括碳酸媽5-8重量份。5.—種權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按照以上重量份取各原料組分混合，升溫，待各原料組分混合均勻后，得到粗料； (2)取步驟(I)中所得的粗料，造粒，即得所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，其特征在于，步驟(I)中，將所述各原料組分升溫至40-60 0C，并進(jìn)行高速攪拌混合，攪拌速度為300-500r/min，攪拌時(shí)間為8_12min。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，其特征在于，步驟(1)中進(jìn)行攪拌的時(shí)間為IOmin。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，其特征在于，步驟(2)中的造粒操作采用擠出造粒方法，造粒溫度為120-160°C。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，其特征在于，步驟(2)中采用雙螺桿擠出造粒機(jī)進(jìn)行造粒操作，所述雙螺桿擠出造粒機(jī)中螺桿的工作轉(zhuǎn)速為50-300r/mino10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的制造方法，其特征在于，步驟(2)中造粒得到的所述可生物降解改性木質(zhì)素顆粒的粒徑為0.1-lcm。
【文檔編號(hào)】C08L23/06GK105838047SQ201610339688
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】高陳堰
【申請(qǐng)人】高陳堰