一种可降解吸塑片材及其制备方法

技术领域

本发明涉及吸塑片材制造技术领域，特别涉及一种可降解吸塑片材及其制备方法。

背景技术

吸塑片材是一种塑料加工工艺材料，主要原理是将平展的塑料硬片材加热变软后，采用真空吸附于模具表面，冷却后成型，广泛应用于塑料包装、灯饰、广告、装饰等行业。吸塑片材一般的原料主要有聚氧乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）等。随着经济的快速发展，吸塑片材的使用量和适用范围均不断扩大，然而吸塑片材的原料一般难以降解，燃烧处理又会产生有害气体，造成了严重的环境压力。随着国家环保政策的深化和可持续发展的需要，开发一种新型的可降解吸塑材料，减少不可降解塑料在吸塑材料中的使用量，是缓解环境污染的重要方向。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可降解吸塑片材及其制备方法，使制备的吸塑片材的强度和韧性得到提升，且易于降解。

本发明的目的是这样实现的：一种可降解吸塑片材，其配方按重量份计包括PP树脂60份、微晶纤维素20~40份、偶联剂0.4~0.8份、润滑剂0.5~2份、增容剂1~2份。

优选地，所述偶联剂为KH-570硅烷偶联剂，用作高分子复合材料的助剂，与PP树脂发生反应或生成氢键溶于其中，改善无机物和有机物之间的界面作用，增强产品性能。

优选地，所述润滑剂为芥酸酰胺，可提高产品的光泽、抗污损和伸长率。

优选地，所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，降低界面张力，增强聚丙烯的拉伸和冲击强度。

本发明还公开了上述可降解吸塑片材的制备方法，包括如下步骤：

（1）将PP树脂、微晶纤维素、偶联剂、润滑剂和增容剂搅拌混合均匀；

（2）将步骤（1）中的混合物熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料；

（3）将步骤（2）所得颗粒状材料置于螺杆挤出机中，进行熔融塑化、螺杆强压输送，挤出、滚压牵引、冷却定型，即制得可降解吸塑片材。

进一步地，步骤（1）中所述搅拌的转速为150~200 r/min，时间为30~60 min。

进一步地，步骤（2）中所述熔融混炼的温度为190~230℃，螺杆转速为150~200 r/min。

进一步地，步骤（3）中所述熔融塑化的温度为200~220℃。

本发明的有益效果为：

（1）本发明制备的吸塑片材具有较高的强度和韧性，断裂伸长率可以达到153%，弯曲强度15.6 Mpa，成型收缩率为1.01%，较未添加微晶纤维素的吸塑片材相比，弯曲强度、断裂伸长率以及成型后的稳定性有很大提升。

（2）微晶纤维素源自天然易降解，混入到PP树脂基体中可以削弱高分子链之间的作用力，次价键力的减弱促进光降解引发自由基断链反应，使制备的吸塑片材易于降解，同时微晶纤维素还能作为微生物分解的碳源，加快吸塑片材在环境中的降解。

（3）本发明制备方法简单，微晶纤维素源自天然且来源广泛，制备成本低，可广泛应用于塑料包装、灯饰、广告、装饰等各类包装产品中。

具体实施方式

实施例1：

一种可降解吸塑片材，其配方按重量份计包括PP树脂60份、微晶纤维素40份、偶联剂0.5份、润滑剂1份、增容剂1份。

其具体制备步骤为：

（1）将PP树脂、微晶纤维素、偶联剂、润滑剂和增容剂搅拌混合均匀，控制搅拌混合速度为160 r/min，时间为40 min；

（2）将步骤（1）中的混合物在熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料，控制熔融混炼温度为200℃，螺杆转速为160 r/min；

（3）将步骤（2）所得颗粒状材料置于螺杆挤出机中，进行熔融塑化、螺杆强压输送，挤出、滚压牵引、冷却定型，得到可降解吸塑片材，控制熔融塑化温度为210℃，本实施例制备的吸塑片材厚度为0.1~1.0 mm。

实施例2：

一种可降解吸塑片材，其配方按重量份计包括PP树脂60份、微晶纤维素20份、偶联剂0.6份、润滑剂0.5份、增容剂2份。

其具体制备步骤为：

（1）将PP树脂、微晶纤维素、偶联剂、润滑剂和增容剂搅拌混合均匀，控制搅拌混合速度为150 r/min，时间为30 min；

（2）将步骤（1）中的混合物在熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料，控制熔融混炼温度为210℃，螺杆转速为170 r/min；

（3）将步骤（2）所得颗粒状材料置于螺杆挤出机中，进行熔融塑化、螺杆强压输送，挤出、滚压牵引、冷却定型，得到可降解吸塑片材，控制熔融塑化温度为220℃，本实施例制备的吸塑片材厚度为0.1~1.0 mm。

实施例3：

一种可降解吸塑片材，其配方按重量份计包括PP树脂60份、微晶纤维素30份、偶联剂0.8份、润滑剂2份、增容剂1.6份。

其具体制备步骤为：

（1）将PP树脂、微晶纤维素、偶联剂、润滑剂和增容剂搅拌混合均匀，控制搅拌混合速度为170 r/min，时间为60 min；

（2）将步骤（1）中的混合物在熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料，控制熔融混炼温度为220℃，螺杆转速为150 r/min；

（3）将步骤（2）所得颗粒状材料置于螺杆挤出机中，进行熔融塑化、螺杆强压输送，挤出、滚压牵引、冷却定型，得到可降解吸塑片材，控制熔融塑化温度为220℃，本实施例制备的吸塑片材厚度为0.1~1.0 mm。

实施例4：

一种可降解吸塑片材，其配方按重量份计包括PP树脂60份、微晶纤维素5份、偶联剂0.7份、润滑剂1.5份、增容剂1.2份。

其具体制备步骤为：

（1）将PP树脂、微晶纤维素、偶联剂、润滑剂和增容剂搅拌混合均匀，控制搅拌混合速度为200 r/min，时间为50 min；

（2）将步骤（1）中的混合物在熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料，控制熔融混炼温度为190℃，螺杆转速为180 r/min；

（3）将步骤（2）所得颗粒状材料置于螺杆挤出机中，进行熔融塑化、螺杆强压输送，挤出、滚压牵引、冷却定型，得到可降解吸塑片材，控制熔融塑化温度为200℃，本实施例制备的吸塑片材厚度为0.1~1.0 mm。

实施例5：

一种可降解吸塑片材，其配方按重量份计包括PP树脂60份、微晶纤维素60份、偶联剂0.4份、润滑剂1份、增容剂2份。

其具体制备步骤为：

（1）将PP树脂、微晶纤维素、偶联剂、润滑剂和增容剂搅拌混合均匀，控制搅拌混合速度为180 r/min，时间为30 min；

（2）将步骤（1）中的混合物在熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料，控制熔融混炼温度为230℃，螺杆转速为200 r/min；

（3）将步骤（2）所得颗粒状材料置于螺杆挤出机中，进行熔融塑化、螺杆强压输送，挤出、滚压牵引、冷却定型，得到可降解吸塑片材，控制熔融塑化温度为200℃，本实施例制备的吸塑片材厚度为0.1~1.0 mm。

实施例6：

一种可降解吸塑片材，其配方按重量份计包括PP树脂60份、微晶纤维素80份、偶联剂0.7份、润滑剂1.5份、增容剂2份。

其具体制备步骤为：

（1）将PP树脂、微晶纤维素、偶联剂、润滑剂和增容剂搅拌混合均匀，控制搅拌混合速度为190 r/min，时间为60 min；

（2）将步骤（1）中的混合物在熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料，控制熔融混炼温度为230℃，螺杆转速为190 r/min；

（3）将步骤（2）所得颗粒状材料置于螺杆挤出机中，进行熔融塑化、螺杆强压输送，挤出、滚压牵引、冷却定型，得到可降解吸塑片材，控制熔融塑化温度为220℃，本实施例制备的吸塑片材厚度为0.1~1.0 mm。

对比例：

不添加微晶纤维素，制备方法及步骤同实施例1，得到对比片材，厚度为0.1~1.0 mm。

对上述1~6个实施例及对比例得到的吸塑片材进行性能测试，结果如表1所示：

表1 吸塑片材性能测试结果

由测试结果可知，本发明制备的吸塑片材添加了微晶纤维素作为填充，对比未添加微晶纤维素的片材，断裂伸长率、弯曲强度得到显著提升，微晶纤维素的添加量过低、过多时，片材的断裂伸长率和弯曲强度略有下降，片材的成型稳定性也降低。

为了验证本发明制备的吸塑片材的生物降解性能，采用土埋实验对上述1~6个实施例及对比例得到的吸塑片材进行测试，将实施例1~6及对比例得到的吸塑片材裁剪成4cm×4 cm×1 mm的大小，统一于60℃下烘干1 h，称重并记录初始重量，埋藏在植物生长良好的地点，埋藏点距地表深度10 cm，每隔14天取出一次，洗净、烘干、称重并记录，测试时间为56天，确保受试片材每次取出再放回都处于同一条件下，根据初始重量和第n天之后的重量计算失重率，结果如表2所示：

表2 吸塑片材降解性能测试结果

由测试结果可知，本发明制备的吸塑片材对比未添加微晶纤维素的吸塑片材在56天之后都表现出了明显的失重率，表明本发明制备的吸塑片材具有生物降解性。

微晶纤维素源自天然可降解，生产成本低，将其与PP树脂混合，辅以偶联剂、润滑剂、增容剂作为助剂，改善无机物与有机物之间的界面作用，增强两者之间的相容性，使之相互间的粘结力增大，形成稳定的共混结构，提升所制备的吸塑片材的光泽、抗污损性和伸长率，可适用于塑料包装、灯饰、广告、装饰等各类包装产品中。

注：

1.断裂伸长率（%）：指纤维受外力作用至拉断时，拉伸前后的伸长长度与拉伸前长度的比值，用百分率表示，可表示纤维承受最大负荷时的伸长变形能力。

2. 弯曲强度（MPa）：指材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定弯矩时能承受的最大应力，此应力为弯曲时的最大正应力，以MPa（兆帕）为单位，反映材料抗弯曲的能力，用来衡量材料的弯曲性能。

3. 成型收缩率（%）：指塑件至模具中取出冷却到室温后，室温尺寸的缩小值对其原未冷却尺寸的百分率。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。