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一种可降解塑料及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-12-14
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-04-23
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-12-14
基本信息
有效性 实质审查 专利类型 发明专利
申请号 CN202011471426.7 申请日 2020-12-14
公开/公告号 CN112608568A 公开/公告日 2021-04-06
授权日 预估到期日 2040-12-14
申请年 2020年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 C08L27/06C08L3/10C08L91/00C08L67/04C08K5/10C08K5/1545C08B31/18 主分类号 C08L27/06
是否联合申请 独立申请 文献类型号 A
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 1
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 99 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 宁波保税区君一汽配科技有限公司 当前专利权人 宁波保税区君一汽配科技有限公司
发明人 张燕丹、葛铁军、肖尚雄 第一发明人 张燕丹
地址 浙江省宁波市保税区银天大厦906-8室 邮编 315000
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省宁波市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京棘龙知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
戴丽伟
摘要
本发明公开了一种可降解塑料,由以下重量份原料组成:50‑100重量份聚氯乙烯、5‑30重量份改性木薯淀粉、1‑3重量份麦芽糖醇、1‑5重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3‑6重量份环氧大豆油、1‑5重量份聚对二氧环己酮。本发明的可降解塑料制作工艺简便,具有良好的生物降解性能。
  • 摘要附图
    一种可降解塑料及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-04-23 实质审查的生效 IPC(主分类): C08L 27/06 专利申请号: 202011471426.7 申请日: 2020.12.14
2 2021-04-06 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种可降解塑料,其特征在于,由以下原料组成:聚氯乙烯、改性木薯淀粉、麦芽糖醇、三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油、聚对二氧环己酮。

2.如权利要求1所述的可降解塑料,其特征在于,由以下重量份原料组成:50‑100重量份聚氯乙烯、5‑30重量份改性木薯淀粉、1‑3重量份麦芽糖醇、1‑5重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3‑6重量份环氧大豆油、1‑5重量份聚对二氧环己酮。

3.如权利要求2所述的可降解塑料,其特征在于,所述改性木薯淀粉由以下方法制备而成:
1)氧化反应:将30‑70重量份木薯淀粉加入到60‑140重量份水中,混合均匀后用0.05‑
0.2mol/L的氢氧化钾溶液将pH调至7‑9,然后加入6‑10重量份过硼酸钠反应2‑6小时,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉A;
2)酶解反应:将步骤1)得到的木薯淀粉A加入到80‑120重量份0.02‑0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液中混合均匀,升温至95‑105℃搅拌40‑60min,然后自然冷却至58‑65℃时加入2‑6重量份普鲁兰酶孵育6‑10h,经过2‑6℃低温重结晶得到悬浮液,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉B;
3)接枝改性:将步骤2)得到的木薯淀粉B加入90‑115重量份的90‑110℃水中,在90‑110℃搅拌加热40‑60min,然后冷却至20‑30℃时加入3‑8重量份改性剂反应1‑3h,离心、洗涤,冷冻干燥得到改性木薯淀粉。

4.如权利要求3所述的可降解塑料,其特征在于,所述改性剂为六偏磷酸钠和/或焦磷酸钾。

5.如权利要求1‑4任一项可降解塑料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按配方加入改性木薯淀粉、麦芽糖醇以400‑600rpm的转速混合5‑15min,再加入三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油和聚对二氧环己酮混合10‑20min,得到混合物;
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚氯乙烯以500‑800rpm的转速共混30‑40min,再放入挤出机中挤出造粒,注塑成型,即得可降解塑料。

6.如权利要求5所述可降解塑料的制备方法,其特征在于,所述挤出工艺条件为:螺杆转速为100‑300rpm,挤出段工作温度为150‑180℃。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及塑料技术领域,具体涉及一种可降解塑料。

背景技术

[0002] 塑料一般都具有质轻、化学性稳定、不发生锈蚀、绝缘及易加工成型的优点;塑料制品给人们生活带来很多便利。但是,由于塑料是以单体为原料。通过加聚或缩聚反应人工合成的高分子化合物,废弃后不能有效被微生物等自然分解消耗,从而引起了严重的环境问题。目前针对塑料造成的白色污染,主要通过垃圾分类及回收利用进行控制,而回收利用废弃塑料时,在实际操作中存在分类困难,经济成本高等问题。因此,制备一种可降解塑料,从塑料生产源头解决这一问题越来越重要。

发明内容

[0003] 针对上述现有技术中存在的不足,本发明提供了一种可降解塑料及其制备方法。
[0004] 本发明采用的技术方案是:
[0005] 一种可降解塑料,由以下原料组成:聚氯乙烯、改性木薯淀粉、麦芽糖醇、三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油、聚对二氧环己酮。
[0006] 优选的,一种可降解塑料,由以下重量份原料组成:50‑100重量份聚氯乙烯、5‑30重量份改性木薯淀粉、1‑3重量份麦芽糖醇、1‑5重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3‑6重量份环氧大豆油、1‑5重量份聚对二氧环己酮。
[0007] 所述改性木薯淀粉由以下方法制备而成:
[0008] 1)氧化反应:将30‑70重量份木薯淀粉加入到60‑140重量份水中,混合均匀后用0.05‑0.2mol/L的氢氧化钾溶液将pH调至7‑9,然后加入6‑10重量份过硼酸钠反应2‑6小时,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉A;
[0009] 2)酶解反应:将步骤1)得到的木薯淀粉A加入到80‑120重量份0.02‑0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液中混合均匀,升温至95‑105℃搅拌40‑60min,然后自然冷却至58‑65℃时加入2‑6重量份普鲁兰酶孵育6‑10h,经过2‑6℃低温重结晶得到悬浮液,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉B;
[0010] 3)接枝改性:将步骤2)得到的木薯淀粉B加入90‑115重量份的90‑110℃水中,在90‑110℃搅拌加热40‑60min,然后冷却至20‑30℃时加入3‑8重量份改性剂反应1‑3h,离心、洗涤,冷冻干燥得到改性木薯淀粉。
[0011] 所述改性剂为六偏磷酸钠和/或焦磷酸钾;优选的,所述改性剂为六偏磷酸钠与焦磷酸钾按质量比3:(1‑3)的混合物。
[0012] 本发明制备的改性木薯淀粉,经过氧化、酶解处理后,会产生较多的短链淀粉,一方面在淀粉颗粒表面会产生大量的孔洞结构,导致比表面积增大,分散性提高,另一方面,经过氧化反应后,木薯淀粉的羧基含量得到增加,再对其进行酶解处理,又增加了木薯淀粉中的羟基含量,这些羧羟基和羟基均可以与偏磷酸根结合形成磷酯键,导致淀粉的极性降低,与非极性聚合物的相容性变好,有利于加工。
[0013] 一种可降解塑料的制备方法,包括以下步骤:
[0014] (1)按配方加入改性木薯淀粉、麦芽糖醇以400‑600rpm的转速混合5‑15min,再加入三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油和聚对二氧环己酮混合10‑20min,得到混合物;
[0015] (2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚氯乙烯以500‑800rpm的转速共混30‑40min,再放入挤出机中挤出造粒,注塑成型,即得可降解塑料。所述挤出工艺条件为:螺杆转速为100‑300rpm,挤出段工作温度为150‑180℃。
[0016] 本发明具有以下有益效果:本发明的可降解塑料,采用本发明制备的改性木薯淀粉,有效提高了生物降解性能,制备方法简便。改性木薯淀粉经过氧化、酶解处理后,会产生较多的短链淀粉,一方面在淀粉颗粒表面会产生大量的孔洞结构,导致比表面积增大,分散性提高,另一方面,经过氧化反应后,木薯淀粉的羧基含量得到增加,再对其进行酶解处理,又增加了木薯淀粉中的羟基含量,这些羧羟基和羟基均可以与偏磷酸根结合形成磷酯键,导致淀粉的极性降低,与非极性聚合物的相容性变好,有利于加工。

实施方案

[0017] 下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述,但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
[0018] 本申请中部分原料的介绍:
[0019] 聚氯乙烯,牌号Alpha PVC 2222C‑78,购于东莞京辰塑胶原料有限公司。
[0020] 木薯淀粉,采用市售食品级木薯淀粉,货号:612,购于厦门橙邦恺轩生物科技有限公司。
[0021] 麦芽糖醇,CAS号:585‑88‑6,购于上海麦克林生化科技有限公司。
[0022] 三异硬脂酸钛酸异丙酯,CAS号:61417‑49‑0,纯度:98%,购于湖北鑫鸣泰化学有限公司。
[0023] 环氧大豆油,CAS号:8013‑07‑8,纯度:99%,购于上海宝曼生物科技有限公司。
[0024] 过硼酸钠,CAS号:7632‑04‑4,购于北京偶合科技有限公司。
[0025] 普鲁兰酶,CAS号:9075‑68‑7,酶活:1u/mg,购于上海源叶生物科技有限公司。
[0026] 六偏磷酸钠,CAS号:10124‑56‑8,购于青州市科缔化工有限公司。
[0027] 焦磷酸钾,CAS号:7320‑34‑5,购于山东西亚化工科技有限公司。
[0028] 聚对二氧环己酮,CAS号:31621‑87‑1,分子量:10000,购于武汉远成共创科技有限公司。
[0029] 实施例1
[0030] 一种可降解塑料,由以下重量份原料组成:
[0031] 90重量份聚氯乙烯、20重量份改性木薯淀粉、1.5重量份麦芽糖醇、3重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3.5重量份环氧大豆油、2重量份聚对二氧环己酮。
[0032] 所述改性木薯淀粉由以下方法制备而成:
[0033] 1)氧化反应:将50重量份木薯淀粉加入到100重量份水中,混合均匀后用0.1mol/L的氢氧化钾溶液将pH调至8,然后加入8重量份过硼酸钠反应3小时,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉A;
[0034] 2)酶解反应:将步骤1)得到的木薯淀粉A加入到100重量份0.05mol/L的磷酸盐缓冲溶液中混合均匀,升温至100℃搅拌50min,然后自然冷却至60℃时加入4重量份普鲁兰酶孵育8h,再经过4℃低温重结晶得到悬浮液,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉B;
[0035] 3)接枝改性:将步骤2)得到的木薯淀粉B加入100重量份的100℃水中,在100℃搅拌加热50min,然后冷却至25℃时加入5重量份六偏磷酸钠反应2h,离心、洗涤,冷冻干燥得到改性木薯淀粉。
[0036] 一种可降解塑料的制备方法,包括以下步骤:
[0037] (1)按配方加入改性木薯淀粉、麦芽糖醇以500rpm的转速混合10min,再加入三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油和聚对二氧环己酮混合15min,得到混合物;
[0038] (2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚氯乙烯以600rpm的转速共混35min,再放入挤出机中挤出造粒,注塑成型,即得可降解塑料。所述挤出工艺条件为:螺杆转速为200rpm,挤出段工作温度为165℃。
[0039] 对比例1
[0040] 一种可降解塑料,由以下重量份原料组成:
[0041] 90重量份聚氯乙烯、20重量份木薯淀粉、1.5重量份麦芽糖醇、3重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3.5重量份环氧大豆油、2重量份聚对二氧环己酮。
[0042] 一种可降解塑料的制备方法,包括以下步骤:
[0043] (1)按配方加入木薯淀粉、麦芽糖醇以500rpm的转速混合10min,再加入三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油和聚对二氧环己酮混合15min,得到混合物;
[0044] (2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚氯乙烯以600rpm的转速共混35min,再放入挤出机中挤出造粒,注塑成型,即得可降解塑料。所述挤出工艺条件为:螺杆转速为200rpm,挤出段工作温度为165℃。
[0045] 对比例2
[0046] 一种可降解塑料,由以下重量份原料组成:
[0047] 90重量份聚氯乙烯、20重量份改性木薯淀粉、1.5重量份麦芽糖醇、3重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3.5重量份环氧大豆油、2重量份聚对二氧环己酮。
[0048] 所述改性木薯淀粉由以下方法制备而成:
[0049] 1)酶解反应:将50重量份木薯淀粉加入到100重量份0.05mol/L的磷酸盐缓冲溶液中混合均匀,升温至100℃搅拌50min,然后自然冷却至60℃时加入4重量份普鲁兰酶孵育8h,再经过4℃低温重结晶得到悬浮液,离心、洗涤,冷冻干燥后得到预处理木薯淀粉;
[0050] 2)接枝改性:将步骤2)得到的预处理木薯淀粉加入100重量份的100℃水中,在100℃搅拌加热50min,然后冷却至25℃时加入5重量份六偏磷酸钠反应2h,离心、洗涤,冷冻干燥得到改性木薯淀粉。
[0051] 一种可降解塑料的制备方法,包括以下步骤:
[0052] (1)按配方加入改性木薯淀粉、麦芽糖醇以500rpm的转速混合10min,再加入三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油和聚对二氧环己酮混合15min,得到混合物;
[0053] (2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚氯乙烯以600rpm的转速共混35min,再放入挤出机中挤出造粒,注塑成型,即得可降解塑料。所述挤出工艺条件为:螺杆转速为200rpm,挤出段工作温度为165℃。
[0054] 对比例3
[0055] 一种可降解塑料,由以下重量份原料组成:
[0056] 90重量份聚氯乙烯、20重量份改性木薯淀粉、1.5重量份麦芽糖醇、3重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3.5重量份环氧大豆油、2重量份聚对二氧环己酮。
[0057] 所述改性木薯淀粉由以下方法制备而成:
[0058] 1)氧化反应:将50重量份木薯淀粉加入到100重量份水中,混合均匀后用0.1mol/L的氢氧化钾溶液将pH调至8,然后加入8重量份过硼酸钠反应3小时,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉A;
[0059] 2)酶解反应:将步骤1)得到的木薯淀粉A加入到100重量份0.05mol/L的磷酸盐缓冲溶液中混合均匀,升温至100℃搅拌50min,然后自然冷却至60℃时加入4重量份普鲁兰酶孵育8h,再经过4℃低温重结晶得到悬浮液,离心、洗涤,冷冻干燥后得到改性木薯淀粉。
[0060] 一种可降解塑料的制备方法,包括以下步骤:
[0061] (1)按配方加入改性木薯淀粉、麦芽糖醇以500rpm的转速混合10min,再加入三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油和聚对二氧环己酮混合15min,得到混合物;
[0062] (2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚氯乙烯以600rpm的转速共混35min,再放入挤出机中挤出造粒,注塑成型,即得可降解塑料。所述挤出工艺条件为:螺杆转速为200rpm,挤出段工作温度为165℃。
[0063] 实施例2
[0064] 一种可降解塑料,由以下重量份原料组成:
[0065] 90重量份聚氯乙烯、20重量份改性木薯淀粉、1.5重量份麦芽糖醇、3重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3.5重量份环氧大豆油、2重量份聚对二氧环己酮。
[0066] 所述改性木薯淀粉由以下方法制备而成:
[0067] 1)氧化反应:将50重量份木薯淀粉加入到100重量份水中,混合均匀后用0.1mol/L的氢氧化钾溶液将pH调至8,然后加入8重量份过硼酸钠反应3小时,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉A;
[0068] 2)酶解反应:将步骤1)得到的木薯淀粉A加入到100重量份0.05mol/L的磷酸盐缓冲溶液中混合均匀,升温至100℃搅拌50min,然后自然冷却至60℃时加入4重量份普鲁兰酶孵育8h,再经过4℃低温重结晶得到悬浮液,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉B;
[0069] 3)接枝改性:将步骤2)得到的木薯淀粉B加入100重量份的100℃水中,在100℃搅拌加热50min,然后冷却至25℃时加入5重量份焦磷酸钾反应2h,离心、洗涤,冷冻干燥得到改性木薯淀粉。
[0070] 一种可降解塑料的制备方法,包括以下步骤:
[0071] (1)按配方加入改性木薯淀粉、麦芽糖醇以500rpm的转速混合10min,再加入三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油和聚对二氧环己酮混合15min,得到混合物;
[0072] (2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚氯乙烯以600rpm的转速共混35min,再放入挤出机中挤出造粒,注塑成型,即得可降解塑料。所述挤出工艺条件为:螺杆转速为200rpm,挤出段工作温度为165℃。
[0073] 实施例3
[0074] 一种可降解塑料,由以下重量份原料组成:
[0075] 90重量份聚氯乙烯、20重量份改性木薯淀粉、1.5重量份麦芽糖醇、3重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯、3.5重量份环氧大豆油、2重量份聚对二氧环己酮。
[0076] 所述改性木薯淀粉由以下方法制备而成:
[0077] 1)氧化反应:将50重量份木薯淀粉加入到100重量份水中,混合均匀后用0.1mol/L的氢氧化钾溶液将pH调至8,然后加入8重量份过硼酸钠反应3小时,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉A;
[0078] 2)酶解反应:将步骤1)得到的木薯淀粉A加入到100重量份0.05mol/L的磷酸盐缓冲溶液中混合均匀,升温至100℃搅拌50min,然后自然冷却至60℃时加入4重量份普鲁兰酶孵育8h,再经过4℃低温重结晶得到悬浮液,离心、洗涤,冷冻干燥后得到木薯淀粉B;
[0079] 3)接枝改性:将步骤2)得到的木薯淀粉B加入100重量份的100℃水中,在100℃搅拌加热50min,然后冷却至25℃时加入5重量份改性剂反应2h,离心、洗涤,冷冻干燥得到改性木薯淀粉。所述改性剂为六偏磷酸钠与焦磷酸钾按质量比3:2的混合物。
[0080] 一种可降解塑料的制备方法,包括以下步骤:
[0081] (1)按配方加入改性木薯淀粉、麦芽糖醇以500rpm的转速混合10min,再加入三异硬脂酸钛酸异丙酯、环氧大豆油和聚对二氧环己酮混合15min,得到混合物;
[0082] (2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚氯乙烯以600rpm的转速共混35min,再放入挤出机中挤出造粒,注塑成型,即得可降解塑料。所述挤出工艺条件为:螺杆转速为200rpm,挤出段工作温度为165℃。
[0083] 测试例1
[0084] 生物降解性能测试:参考GB/T 19275‑2003《材料在特定微生物作用下潜在生物分解和崩解能力的评价》,使用其中的土壤填埋试验方法,填埋时间为90天。
[0085] 具体实验方法:将实施例和对比例制备的可降解塑料裁剪成尺寸为3cm×3cm×2mm的样品,每组5个样品,称取烘干至恒重(W0)的样品,作上标记埋于土壤水保持能力为
60wt%和土壤湿度为36wt%条件相同的同一块活性土壤下10cm处,在填埋90天后取出对应的样品条,洗净后干燥称重(W1),计算失重率(%)=(W0‑W1)/W0×100。材料的生物降解能力以质量变化的平均失重率(%)为评价标准,数值越高,则生物降解能力越好。
[0086] 表1可降解塑料的生物降解性能
[0087]  平均失重率,%
实施例1 11.27
对比例1 3.97
对比例2 8.90
对比例3 6.01
实施例2 10.40
实施例3 13.86
[0088] 实施例1和对比例1‑3相比,采用本发明制备的改性木薯淀粉,能够有效提高塑料的降解性能。经过氧化、酶解和接枝改性后的木薯淀粉,会产生较多的短链淀粉,一方面在淀粉颗粒表面会产生大量的孔洞结构,导致比表面积增大,分散性提高,另一方面,经过氧化反应后,木薯淀粉的羧基含量得到增加,再对其进行酶解处理,又增加了木薯淀粉中的羟基含量,这些羧羟基和羟基均可以与偏磷酸根结合形成磷酯键,导致淀粉的极性降低,与非极性聚合物的相容性变好,在降解过程中,易于将大块聚乙烯分裂成小块,加快降解速率。
[0089] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
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