一種可生物降解改性木質素顆粒及其制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種可生物降解改性木質素顆粒，采用的原料組分包括：木質素35?45重量份、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯40?55重量份、助劑4?6重量份和有機開口劑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素顆粒。所述可生物降解改性木質素顆粒具有良好的機械及加工性能，使用后可完全生物降解，對于保護生態環境，減少白色污染具有重要意義。所述可生物降解改性木質素顆粒的制造過程簡單，成本低廉，適合進行批量生產。
【專利說明】
一種可生物降解改性木質素顆粒及其制造方法
技術領域
[0001]本發明屬于環保可降解材料技術領域，具體涉及一種可生物降解改性木質素顆粒及其制造方法。
【背景技術】
[0002]可生物降解材料是一種良好的環境友好型材料，該材料的推廣使用對于減少白色污染、保護自然環境具有重要意義。目前，在中國及世界范圍內，常見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，同時也提高了制造生產完全生物降解材料的成本，不適于在較大范圍內進行推廣。同時，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，力學性能和加工穩定性較差，其對于濕度十分敏感，在較高或較低濕度條件下，均會產生材料品質改變，性能下降的問題。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種可生物降解改性木質素顆粒及其制造方法。所述可生物降解改性木質素顆粒具有良好的機械及加工性能，使用后可完全生物降解，對于保護生態環境，減少白色污染具有重要意義。所述可生物降解改性木質素顆粒的制造過程簡單，成本低廉，適合進行批量生產。
[0004]本發明所采用的技術方案為:
[0005]—種可生物降解改性木質素顆粒，采用的原料組分包括:
[0006]木質素35-45重量份、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯40-55重量份、助劑4-6重量份和有機開口劑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]進一步地，所述有機開口劑為油酸酰胺。
[0010]進一步地，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素顆粒。
[0014]進一步地，步驟(I)中，將所述各原料組分升溫至40-60°C，并進行高速攪拌混合，攪拌速度為300-500r/min，攪拌時間為8-12min。
[0015]進一步地，步驟(I)中進行攪拌的時間為lOmin。
[0016]進一步地，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]進一步地，步驟(2)中采用雙螺桿擠出造粒機進行造粒操作，所述雙螺桿擠出造粒機中螺桿的工作轉速為50-300r/min。
[0018]進一步地，步驟(2)中造粒得到的所述可生物降解改性木質素顆粒的粒徑為0.1-1cm0
[0019]木質素是一種復雜的芳香族天然高分子物質，廣泛存在于植物的木質組織當中，是自然界中含量僅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到約10億噸。作為產量巨大的天然高分子材料，木質素具有可降解、可再生等優良的環保性能。造紙工業是一個技術密集、工藝復雜、資源消耗量大、產生污染物多的行業，在造紙過程中，原材料中所含有的大量木質素無法得到利用，通常作為廢棄物直接排放，不僅造成木質素資源浪費，而且易對環境造成嚴重污染。
[0020]聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一種半結晶型聚合物，具有優良生物降解性能，同時，該材料兼有較好的延展性和斷裂伸長率，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，并廣泛應用于化妝品工業、橡膠工業以及塑料制造工業等領域，可以作為增塑劑、軟化劑、橡膠硫化促進劑以及穩定劑等助劑使用。
[0022]聚乙烯蠟，又稱高分子蠟，具有優良的耐寒性、耐熱性、耐化學性和耐磨性，常應用于高分子材料的制備和加工工業中。該材料化學性質穩定，電性能良好，能夠改善聚合物產品光澤度，以及聚合物脫模及加工性能，具有較強的內部潤滑的作用。
[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程中的內摩擦薄膜和傳送設備之間摩擦，并可降低聚合物顆粒成型熔融粘度，改進材料流動性。該材料無毒，對熱、氧、紫外線以及酸堿介質相對穩定。
[0024]本發明的有益效果為:
[0025]1、本發明采用的原料組分包括木質素和聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯，以上兩種原料組分均為環境友好型材料，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。木質素在自然界中儲量豐富，每年產量巨大，成本低廉，尤其可以利用由造紙工業排放的廢棄木質素原料，不僅可以減少造紙工業對環境造成的污染，而且能夠對造紙工業產生的廢棄物進行重新利用，達到廢物再生、節約資源、保護環境，并可以進一步降低原料成本的多種效果。此外，聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯具有良好的延展性、斷裂伸長率、耐熱性和抗沖擊性能，能夠提尚成品材料的機械及加工性能，提尚材料承載能力，從而提尚廣品實用性。
[0026]所述可生物降解改性木質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，能夠調和各原料組分，降低熔融后的液體粘度，提高原料內部潤滑效果，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口劑，具有抗粘結、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，提高尺寸穩定性，同時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素顆粒的制造方法簡單，制造過程中不向環境排放無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素顆粒與目前常用的生物降解材料相比，具有更好地機械及加工性能，載重能力更強，使用壽命更長。此外，所述可生物降解改性木質素顆粒采用的原料以及制造過程的成本較低，適合進行大規模生產，極具環保價值且經濟收益良好。
【具體實施方式】
[0030]以下【具體實施方式】能夠更詳細地說明本發明，但不以任何形式限制本發明。需要說明的是，以下具體實施例中，以I重量份為I噸。
[0031]實施例1
[0032]—種可生物降解改性木質素顆粒，采用的原料組分包括:
[0033]木質素45重量份、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯47重量份、硬脂酸3重量份、聚乙烯錯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，并進行攪拌，攪拌速度為300r/min，攪拌時間為12min，從而使所述混合物內的各原料組分進一步均勾混合，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進行造粒操作，螺桿轉速為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素顆粒。
[0037]實施例2
[0038]—種可生物降解改性木質素顆粒，采用的原料組分包括:
[0039]木質素38重量份、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯55重量份、硬脂酸2重量份、聚乙烯錯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，并進行攪拌，攪拌速度為500r/ min，攪拌時間為8min，從而使所述混合物內的各原料組分進一步均勾混合，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進行造粒操作，螺桿轉速為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素顆粒。
[0043]實施例3
[0044]一種可生物降解改性木質素顆粒，采用的原料組分包括:
[0045]木質素38重量份、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯40重量份、硬脂酸3重量份、聚乙烯錯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，并進行攪拌，攪拌速度為300r/min，攪拌時間為12min，從而使所述混合物內的各原料組分進一步均勾混合，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進行造粒操作，螺桿轉速為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素顆粒。
[0049]實施例4
[0050]—種可生物降解改性木質素顆粒，采用的原料組分包括:
[0051]木質素35重量份、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯49重量份、硬脂酸2重量份、聚乙烯錯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，并進行攪拌，攪拌速度為500r/ min，攪拌時間為1min，從而使所述混合物內的各原料組分進一步均勾混合，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進行造粒操作，螺桿轉速為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素顆粒。
[0055]實施例5
[0056]—種可生物降解改性木質素顆粒，采用的原料組分包括:
[0057]木質素43重量份、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯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，并進行攪拌，攪拌速度為420r/min，攪拌時間為1min，從而使所述混合物內的各原料組分進一步均勾混合，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進行造粒操作，螺桿轉速為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素顆粒。
[0061]所述可生物降解改性木質素顆粒的生物降解性能良好，由所述可生物降解改性木質素顆粒制造所得的產品在使用后可進行堆肥處理，在自然環境中，在溫度為20-50°C，濕度為30-80度的條件下，由實施例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素顆粒或由該顆粒制備得到的產品可在45-60天內完全降解。所述可生物降解改性木質素顆粒的生物降解性能能夠滿足美國可降解產品協會(B1degradabIe ProductsInstitute)的堆肥降解標準，是一種極具環保價值和經濟價值的環境友好型材料。
[0062]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種可生物降解改性木質素顆粒，其特征在于，采用的原料組分包括: 木質素35-45重量份、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯40-55重量份、助劑4-6重量份和有機開口劑0.5-1重量份； 所述助劑包括硬脂酸和聚乙烯蠟。2.根據權利要求1所述的可生物降解改性木質素顆粒，其特征在于，所述助劑包括硬脂酸2-3重量份、聚乙稀錯2-3重量份。3.根據權利要求1所述的可生物降解改性木質素顆粒，其特征在于，所述有機開口劑為油酸酰胺。4.根據權利要求1所述的可生物降解改性木質素顆粒，其特征在于，采用的原料組分還包括碳酸媽5-8重量份。5.—種權利要求1-4中任一項所述的可生物降解改性木質素顆粒的制造方法，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素顆粒。6.根據權利要求5所述的可生物降解改性木質素顆粒的制造方法，其特征在于，步驟(I)中，將所述各原料組分升溫至40-60 0C，并進行高速攪拌混合，攪拌速度為300-500r/min，攪拌時間為8_12min。7.根據權利要求5所述的可生物降解改性木質素顆粒的制造方法，其特征在于，步驟(1)中進行攪拌的時間為IOmin。8.根據權利要求5所述的可生物降解改性木質素顆粒的制造方法，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.根據權利要求5所述的可生物降解改性木質素顆粒的制造方法，其特征在于，步驟(2)中采用雙螺桿擠出造粒機進行造粒操作，所述雙螺桿擠出造粒機中螺桿的工作轉速為50-300r/mino10.根據權利要求5所述的可生物降解改性木質素顆粒的制造方法，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素顆粒的粒徑為0.1-lcm。
【文檔編號】C08L23/06GK105838047SQ201610339688
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】高陳堰
【申請人】高陳堰