技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及可降解
復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種含改性造紙廢棄物的
可生物降解母粒及其制備方法。
背景技術(shù)
[0002] 近些年來(lái)，塑料因其優(yōu)異的性能而被廣泛使用，但與此同時(shí)，產(chǎn)生的塑料廢棄物也越來(lái)越多，塑料廢棄物若處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大危害。隨著社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，人們對(duì)“環(huán)境保護(hù)”的愈加重視，發(fā)展完全生物降解產(chǎn)品成為一種必然的趨勢(shì)，使用造紙廢棄物改性生物降解快遞袋替代普通石化塑料快遞袋可以有效地減少傳統(tǒng)塑料對(duì)環(huán)境造成的“白色污染”問(wèn)題。
[0003] 現(xiàn)有
專(zhuān)利CN?107722582A公開(kāi)了可生物降解塑料
薄膜母粒及其應(yīng)用。該可生物降解塑料薄膜母粒由以下重量份組分組成：穩(wěn)定劑1-5份，
潤(rùn)滑劑1-10份，
增塑劑1-30份，填充劑1-10份，玉米
淀粉1-30份，聚乙烯醇1-20份，聚己內(nèi)酯
樹(shù)脂80-100份。但其聚己內(nèi)酯原料成本較高，同時(shí)不易吹膜收率較低。
[0004] 制漿造紙工業(yè)每年要從
植物中分離出大約1.4億噸
纖維素，同時(shí)得到大量的造紙廢棄物副產(chǎn)品，但迄今為止，超過(guò)95％的造紙廢棄物仍直接排入江河或濃縮后燒掉，很少得到有效利用。因此，造紙廢棄物的合理應(yīng)用成為一個(gè)保護(hù)環(huán)境和資源再利用的重要舉措。
發(fā)明內(nèi)容
[0005] 本發(fā)明針對(duì)
現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒及其制備方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明的第一方面是提供一種含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒，包括如下重量份數(shù)的組分：
[0008]
[0009]
[0010] 其中，改性造紙廢棄物包括造紙廢棄物、占造紙廢棄物
質(zhì)量1-50％的改性劑和占造紙廢棄物質(zhì)量0.1-5％的相轉(zhuǎn)移劑。
[0011] 進(jìn)一步地，改性造紙廢棄物包括造紙廢棄物、占造紙廢棄物質(zhì)量3-40％的改性劑和占造紙廢棄物質(zhì)量0.5-4％的相轉(zhuǎn)移劑。
[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選地，改性造紙廢棄物包括造紙廢棄物、占造紙廢棄物質(zhì)量5-30％的改性劑和占造紙廢棄物質(zhì)量1-3％的相轉(zhuǎn)移劑。
[0013] 更進(jìn)一步優(yōu)選地，造紙廢棄物為腐漿、漿渣、木皮、制漿廢液提取物、含
硅白泥中的一種或幾種。
[0014] 進(jìn)一步地，造紙廢棄物的粒徑在100-5000目之間。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選地，造紙廢棄物的粒徑在500-2000目之間。
[0016] 進(jìn)一步地，改性劑為硬脂酰氯、乙酰氯、苯甲酰氯、草酰氯、氯乙酰氯、三氯乙酰氯中的一種或幾種。
[0017] 進(jìn)一步地，改性劑為硬脂酰氯或/和苯甲酰氯。
[0018] 進(jìn)一步地，相轉(zhuǎn)移劑為吡啶、三丁胺、四丁基溴化銨、四丁基
氯化銨、四丁基
硫酸氫銨、三辛基甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、環(huán)糊精中的一種或幾種。
[0019] 進(jìn)一步地，相轉(zhuǎn)移劑為吡啶、十四烷基三甲基氯化銨、環(huán)糊精中的一種或幾種。
[0020] 進(jìn)一步地，在190℃、2.16kg的測(cè)試條件下，PBAT和PLA的熔融指數(shù)為3-5g/10min。
[0021] 進(jìn)一步地，所述助劑包括如下重量份數(shù)的組分：交聯(lián)劑0.5-3份、增塑劑1-8份、分散劑0.5-4份。
[0022] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述助劑包括如下重量份數(shù)的組分：交聯(lián)劑0.8-1.5份、增塑劑3-6份、分散劑1.5-2.5份。
[0023] 進(jìn)一步地，交聯(lián)劑為過(guò)
氧化二異丙苯、BPO(過(guò)氧化苯甲酰)、低聚環(huán)氧擴(kuò)鏈劑、
鈦酸四丁酯中的一種或幾種；增塑劑為T(mén)BC(
檸檬酸三丁酯)、ATBC(乙酰檸檬酸三正丁酯)、甘油、環(huán)氧
大豆油白油、甘油、聚乙二醇中的一種或幾種；分散劑為
硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、PE蠟中的一種或幾種。
[0024] 本發(fā)明的第二方面是提供上述含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法，包括如下步驟：
[0025] 步驟一，制備改性造紙廢棄物：采用造紙廢棄物含量1-50％的改性劑，造紙廢棄物含量0.1-5％的相轉(zhuǎn)移劑在高混機(jī)中對(duì)造紙廢棄物進(jìn)行改性，反應(yīng)
溫度為100-180℃，反應(yīng)時(shí)間為20-300min，反應(yīng)轉(zhuǎn)速為100-800rpm；
[0026] 步驟二，將PBAT、PLA、步驟一得到的改性造紙廢棄物、助劑按照規(guī)定的重量份數(shù)混合均勻，得到初混料；
[0027] 步驟三，將步驟二得到的初混料加入雙螺桿
擠出機(jī)料倉(cāng)，擠出
造粒制得母粒。
[0028] 進(jìn)一步地，步驟一中高混機(jī)的反應(yīng)溫度為110-170℃，反應(yīng)時(shí)間為30-250min，反應(yīng)轉(zhuǎn)速為150-600rpm。
[0029] 進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟一中高混機(jī)的反應(yīng)溫度為120-160℃，反應(yīng)時(shí)間為60-200min，反應(yīng)轉(zhuǎn)速為200-400rpm。
[0030] 進(jìn)一步地，步驟三中的雙
螺桿擠出機(jī)的各溫區(qū)的溫度為80-240℃，機(jī)頭溫度為80-240℃，轉(zhuǎn)速為30-600rpm。
[0031] 進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟三中的
雙螺桿擠出機(jī)的各溫區(qū)的溫度為110-200℃，機(jī)頭溫度為120-200℃，轉(zhuǎn)速為120-300rpm。
[0032] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：
[0033] 本發(fā)明提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒能被自然界中
微生物完全降解，最終生成二氧化
碳和
水，不污染環(huán)境；選用改性的造紙廢棄物，提高了與生物降解樹(shù)脂的相容性，提高了生物降解材料的
力學(xué)性能；將改性造紙廢棄物添加到生物降解樹(shù)脂里，降低了含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的成本。此外，本發(fā)明提供的制備方法操作簡(jiǎn)單，有效利用了造紙廢棄物，成本低廉，適合大規(guī)模推廣。
具體實(shí)施方式
[0034] 本發(fā)明提供了一種含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒及其制備方法，下面通過(guò)具體
實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 本實(shí)施例提供一種優(yōu)選的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒，該含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒包括如下重量份數(shù)的組分：
[0037]
[0038] 本實(shí)施例提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法包括如下步驟：
[0039] 步驟一，制備改性制漿廢液提取物：
[0040] (1)先把一定量制漿廢液提取物干燥、
粉碎至300-1000目；
[0041] (2)將上述制漿廢液提取物、占該制漿廢液提取物含量5％的硬脂酰氯和占制漿廢液提取物含量1％的吡啶置于高混機(jī)內(nèi)，在溫度120℃，轉(zhuǎn)速300rpm下，對(duì)制漿廢液提取物改性120min，制備改性紙漿廢液提取物。
[0042] 步驟二，將步驟一得到的改性制漿廢液提取物、交聯(lián)劑DCP、增塑劑白油、分散劑硬脂酸和PBAT、PLA按規(guī)定的重量份數(shù)混勻，得到初混物。
[0043] 步驟三，將上述初混物置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)到六區(qū)溫度分別為100℃、115℃、130℃、185℃、185℃、185℃，機(jī)頭溫度為180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，制得可生物降解母粒。
[0044] 實(shí)施例2
[0045] 本實(shí)施例提供一種優(yōu)選的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒，該含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒包括如下重量份數(shù)的組分：
[0046]
[0047] 本實(shí)施例提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法包括如下步驟：
[0048] 步驟一，制備改性制漿廢液提取物：
[0049] (1)先把一定量制漿廢液提取物干燥、粉碎至300-1000目；
[0050] (2)將上述制漿廢液提取物、占該制漿廢液提取物含量10％的硬脂酰氯，占該制漿廢液提取物含量2％的吡啶置于高混機(jī)內(nèi)，在溫度150℃，轉(zhuǎn)速500rpm下，對(duì)制漿廢液提取物改性180min，制備改性紙漿廢液提取物。
[0051] 步驟二，將步驟一得到的改性制漿廢液提取物、交聯(lián)劑DCP、增塑劑白油、分散劑硬脂酸和PBAT、PLA按規(guī)定的重量份數(shù)混勻，得到初混物。
[0052] 步驟三，將上述初混物置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)到六區(qū)溫度分別為100℃、115℃、130℃、185℃、185℃、185℃，機(jī)頭溫度為180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，制得可生物降解母粒。
[0053] 實(shí)施例3
[0054] 本實(shí)施例提供一種優(yōu)選的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒，該含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒包括如下重量份數(shù)的組分：
[0055]
[0056] 本實(shí)施例提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法包括如下步驟：
[0057] 步驟一，制備改性腐漿：
[0058] (1)先把一定量腐漿干燥、粉碎至500-800目；
[0059] (2)將上述制腐漿、占該腐漿含量20％的硬脂酰氯和占該腐漿含量3％的吡啶置于高混機(jī)內(nèi)，在溫度150℃，轉(zhuǎn)速500rpm下，對(duì)腐漿改性180min，制備改性腐漿。
[0060] 步驟二，將步驟一得到的改性腐漿、交聯(lián)劑低聚環(huán)氧擴(kuò)鏈劑、增塑劑甘油、分散劑PE蠟和PBAT、PLA按規(guī)定的重量份數(shù)混勻，得到初混物。
[0061] 步驟三，將上述初混物置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)到六區(qū)溫度分別為150℃、155℃、180℃、200℃、200℃、200℃，機(jī)頭溫度為190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120rpm，制得可生物降解母粒。
[0062] 實(shí)施例4
[0063] 本實(shí)施例提供一種優(yōu)選的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒，該含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒包括如下重量份數(shù)的組分：
[0064]
[0065] 本實(shí)施例提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法包括如下步驟：
[0066] 步驟一，制備改性木皮：
[0067] (1)先把一定量木皮干燥、粉碎至500-800目；
[0068] (2)將處理后的木皮、占該木皮含量15％的硬脂酰氯和占該木皮含量2％的吡啶置于高混機(jī)內(nèi)，在溫度180℃，轉(zhuǎn)速600rpm下，對(duì)木皮改性300min，制備改性木皮。
[0069] 步驟二，將步驟一得到的改性木皮、交聯(lián)劑BPO、增塑劑TBC、分散劑硬脂酸和PBAT、PLA按規(guī)定的重量份數(shù)混勻，得到初混物。
[0070] 步驟三，將上述初混物置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)到六區(qū)溫度為150℃、155℃、160℃、165℃、165℃、165℃，機(jī)頭溫度為160℃，螺桿轉(zhuǎn)速150rpm，制得可生物降解母粒。
[0071] 實(shí)施例5
[0072] 本實(shí)施例提供一種優(yōu)選的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒，該含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒包括如下重量份數(shù)的組分：
[0073]
[0074] 本實(shí)施例提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法包括如下步驟：
[0075] 步驟一，制備改性木皮：
[0076] (1)先把一定量木皮干燥、粉碎至500-800目；
[0077] (2)將處理后的木皮、占該木皮含量15％的硬脂酰氯和占該木皮含量2％的吡啶置于高混機(jī)內(nèi)，在溫度180℃，轉(zhuǎn)速600rpm下，對(duì)木皮改性300min，制備改性木皮。
[0078] 步驟二，將步驟一得到的改性木皮、交聯(lián)劑BPO、增塑劑TBC、分散劑硬脂酸和PBAT、PLA按規(guī)定的重量份數(shù)混勻，得到初混物。
[0079] 步驟三，將上述初混物置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)到六區(qū)溫度分別為150℃、155℃、160℃、165℃、165℃、165℃，機(jī)頭溫度為160℃，螺桿轉(zhuǎn)速為150rpm，制得母粒。
[0080] 實(shí)施例6
[0081] 本實(shí)施例提供一種優(yōu)選的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒，該含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒包括如下重量份數(shù)的組分：
[0082]
[0083]
[0084] 本實(shí)施例提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法包括如下步驟：
[0085] 步驟一，制備改性制漿廢液提取物：
[0086] (1)先把一定量制漿廢液提取物干燥、粉碎至300-1000目；
[0087] (2)將制漿廢液提取物、占該制漿廢液提取物含量10％的硬脂酰氯和占該制漿廢液提取物含量2％的吡啶置于高混機(jī)內(nèi)，在溫度150℃，轉(zhuǎn)速500rpm下，對(duì)制漿廢液提取物改性180min，制備改性紙漿廢液提取物。
[0088] 步驟二，將步驟一得到的改性制漿廢液提取物、交聯(lián)劑DCP、增塑劑白油、分散劑硬脂酸和PBAT、PLA按規(guī)定的重量份數(shù)混勻，得到初混物。
[0089] 步驟三，將上述初混物置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)到六區(qū)溫度分別為100℃、115℃、130℃、185℃、185℃、185℃，機(jī)頭溫度為180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，制得母粒。
[0090] 對(duì)比例1
[0091] 本對(duì)比例提供一種可生物降解母粒，該物降解母粒包括如下重量份數(shù)的組分：
[0092]
[0093] 本對(duì)比例提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法包括如下步驟：
[0094] 步驟一，將交聯(lián)劑BPO、甘油、分散劑硬脂酸和PBAT、制漿廢液提取物按規(guī)定的重量份數(shù)混勻，得到初混物。
[0095] 步驟二，將步驟一得到的初混物置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)到六區(qū)溫度分別為170℃、185℃、190℃、190℃、190℃、190℃，機(jī)頭溫度為180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為100rpm，制得母粒。
[0096] 對(duì)比例2
[0097] 本對(duì)比例提供一種含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒，該含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒包括如下重量份數(shù)的組分：
[0098]
[0099] 本對(duì)比例提供的含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒的制備方法包括如下步驟：
[0100] 步驟一，將交聯(lián)劑BPO、增塑劑白油、分散劑硬脂酸和PBAT、木薯淀粉按規(guī)定的重量份數(shù)混勻，得到初混物。
[0101] 步驟二，將步驟一得到的初混物置于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)到六區(qū)溫度分別為50℃、155℃、160℃、165℃、165℃、165℃，機(jī)頭溫度為160℃，螺桿轉(zhuǎn)速為100rpm，制得母粒。
[0102] 驗(yàn)證實(shí)施例
[0103] 將實(shí)施例1-6和對(duì)比例中制備過(guò)程中產(chǎn)生的母粒放入
注塑機(jī)內(nèi)，
注塑成型，采用萬(wàn)能
電子拉力試驗(yàn)機(jī)(KY8000C型)按照標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1040.2-2006)方法分別對(duì)其進(jìn)行性能檢測(cè)，具體數(shù)據(jù)如表1所示。
[0104] 表1性能測(cè)試結(jié)果
[0105]
[0106]
[0107] 由上述結(jié)果可知，含改性造紙廢棄物的可生物降解母粒性能優(yōu)于傳統(tǒng)的可生物降解母粒，能滿(mǎn)足使用要求。
[0108] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)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(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)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(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
