一种全生物降解吸管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种全生物降解吸管及其制备方法，用二氧化碳基聚合物与改性聚乳酸共混，得到机械性能好的全生物降解吸管；精炼具有碳酸酯和醚共存结构的二氧化碳基多元醇，然后将叔胺接在聚氨酯链的端基上，制备了二氧化碳基聚氨酯；将羟甲基侧链基团通过接枝反应引入聚丁内酰胺主链上，制备改性聚乳酸，将二氧化碳基聚合物、改性聚乳酸通过微纳共挤出装置挤出，得到的层状微观结构使全生物降解吸管具有较高的相连续性，协同提升吸管的热稳定性、耐高温性与耐湿性；本发明专利技术中通过原料及工艺限定，可以在不添加增容剂的条件下得到力学性能好、热稳定性高、耐湿、无异味的全生物降解吸管。管。

【技术实现步骤摘要】
一种全生物降解吸管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及吸管制备领域，具体是一种全生物降解吸管及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济的发展和社会的进步，一次性餐具类塑料制品的使用已经成为日常生活的一部分，虽然给人们的生活带来了诸多便利，也造成了白色污染等严重的环境问题，因为这些一次性餐具不仅难于回收处理、而且不易降解，吸管是较为常见的一种一次性餐具。
[0003]为响应限塑、减塑政策，目前大部分咖啡、奶茶饮品店及外卖中均改为提供纸吸管、可降解吸管。目前市场上饮品店提供的吸管以纸吸管为主，但是纸吸管耗费的纸浆木材量大，且纸质吸管在保存中易受潮发霉，且一捏就扁，遇高温易弯折、影响饮品口感。且现有的降解塑料吸管大多不能完全降解，且存在机械性能低、有异味、耐湿性较差、耐高温性能不理想等缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种全生物降解吸管及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种全生物降解吸管的制备方法包括以下步骤：将原料混合后加入到料筒温度160
‑
180℃，模头温度170℃的双螺杆挤出机中，共混挤出造粒，冷却至18
‑
25℃后采用拉管机拉管，然后在105℃下热处理5min，制得全生物降解吸管；
[0007]以重量份数计，原料中各组分含量为：二氧化碳基聚合物3
‑
8份，改性聚乳酸52
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65份，聚琥珀酸丁二酯30
‑
40份，乙撑双硬脂酸酰胺0.3
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0.5份，增容剂4468 0
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0.3份，硬酯酸酰胺0.05
‑
0.3份。二氧化碳基聚合物为二氧化碳基PPC与二氧化碳聚氨酯以重量份数比9:1复配得到，二氧化碳基PPC的牌号是PPC/河南南阳天冠。
[0008]随着人们对健康和环保问题重视的加强，减少向大气中排放挥发性有机化合物和有害空气污染物是对治理环境污染是至关重要；用水性聚氨酯代替溶剂型聚氨酯是实现低污染物排放的重要措施之一。本专利技术响应绿色生产要求，选用绿色可降解的原料制备全生物降解吸管。
[0009]进一步的，二氧化碳基聚氨酯的制备方法包括以下步骤：
[0010](1)将硫酸锌、去离子水、在40℃下搅拌，通过恒压滴液漏斗在40min内向硫酸锌溶液中滴加钴氰化钾水溶液，超声搅拌后以5500rpm离心速度离心悬浮液2min，将分离的浆液用去离子水和叔丁醇混合溶液洗涤，然后以5500rpm离心速度离心悬浮液2min，继续用混合溶液洗涤分离的浆液，并逐渐增加混合溶液中叔丁醇与水的比例，直到使用纯叔丁醇作为洗涤剂，将固体离心并在40℃真空下干燥得到锌
‑
钴基双金属氰化物；
[0011](2)将锌
‑
钴基双金属氰化物、环氧戊烷和间苯二甲酸加入反应釜中，然后充入二
氧化碳气体，升温75℃反应7h，反应结束后将反应釜冷却至20
‑
25℃并释放釜中气体，将产物溶于去离子水过滤，得到二氧化碳基多元醇；
[0012](3)将二氧化碳基多元醇在80℃油浴中减压脱水2h，在氮气氛围下，加入异佛尔酮二异氰酸酯和2,2
‑
二羟甲基丙酸混合搅拌，然后加入1,4丁二醇、二月桂酸二丁基锡、2
‑
丁酮混合搅拌，然后在30℃下用三乙胺中和30min，在40℃水浴中通过减压蒸馏获得二氧化碳基聚氨酯。
[0013]硫酸锌溶液中，所述去离子水、叔丁醇的体积比为2:1；二氧化碳基多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、1,4丁二醇、3
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二胺基
‑
1,4丙二醇的质量比为50:22:(1.8
‑
6.3):(0.8
‑
6.6)。
[0014]在用锌
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钴基双金属氰化物做催化剂时，必须将二氧化碳基多元醇多次溶于去离子水和溶剂中并过滤产物以除去锌
‑
钴基双金属氰化物，在制备二氧化碳基多元醇过程中，对锌
‑
钴基双金属氰化物残余物进行检测时，锌
‑
钴基双金属氰化物残余物的量必须低于0.5ppm，因为制备的吸管要符合国家食品安全标准。
[0015]现有工艺制备二氧化碳基聚氨酯多选用阴离子聚氨酯，因为水性阳离子聚氨酯的水分散性远低于阴离子聚氨酯，现有制备过程中必须使用过量的阳离子亲水扩链剂来弥补这一缺陷，导致耐水性很差。
[0016]本专利技术选用水性阳离子聚氨酯制备二氧化碳基聚氨酯，基于二氧化碳与环氧戊烷调聚反应所合成的二氧化碳基多元醇具有碳酸酯和醚共存的结构，多次精炼二氧化碳基多元醇，去除锌
‑
钴基双金属氰化物催化剂；
[0017]本专利技术没有制备新型结构的亲水扩链剂，通过使叔胺接枝在聚氨酯链的端基上，提高聚氨酯链上叔胺基团与酸之间的中和效果，提高亲水基团的亲水性和乳化效率。使用二氧化碳基多元醇制备了3
‑
甲胺基
‑
1,2,丙二醇封端的水性阳离子聚氨酯，在保证所制备的水性阳离子二氧化碳基聚氨酯具备优异储存稳定性的同时，亲水扩链剂用量可以降至0
‑
0.5wt％，为获得3
‑
甲胺基
‑
1,2,丙二醇封端的水性阳离子聚氨酯，其试剂加入分量及顺序不可调整，降低副反应的生成；
[0018]优化小分子酸和叔胺基团之间的反应性，制备了阳离子亲水基团在端基的二氧化碳基多元醇，当亲水基团位于端基时，大幅提升亲水性和稳定性，使吸管具有优异的耐水解和耐氧化性能，同时吸管表现出突出的热稳定性和广泛可调的力学性能。
[0019]进一步的，改性聚乳酸的制备方法包括以下步骤：将聚丁内酰胺、甲酸加热到60℃，得到聚丁内酰胺甲酸溶液，将三聚甲醛溶解在甲酸中，然后加入到制备好的聚丁内酰胺甲酸溶液中，加热到60℃反应1h，使用丙酮沉淀，抽滤3
‑
5次真空干燥，得到羟基化聚丁内酰胺；将羟基化聚丁内酰胺、聚乳酸共混挤出，得到改性聚乳酸。
[0020]进一步的，在聚丁内酰胺的甲酸溶液中聚丁内酰胺、甲酸的摩尔比为5:83；在三聚甲醛混合液中，三聚甲醛与甲酸的摩尔比为(2
‑
3):70；羟基化聚丁内酰胺、聚乳酸的质量比为1:8。
[0021]聚乳酸是一种来源广泛的可降解材料，但是因为分子间存在疏水基团，对水蒸气阻隔性较好，但是韧性低、耐氧气性能差、耐高温性能差；生物基聚丁内酰胺是一种生物基可降解尼龙，拥有良好的机械性能、耐氧气性能、耐高温性，但由于分子链中酰胺键含量较高，故吸湿性较强、耐水性差，由于聚丁内酰胺的结构特点，链段中高密度的酰胺键使得其内部的氢键作力十分强大难以破坏。直接共混时易产生相分离结构，会使共混材料产生缺
陷；
[0022]本专利技术将羟甲基侧链基团通过接枝反应引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全生物降解吸管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将原料混合后加入到料筒温度160
‑
180℃，模头温度170℃的双螺杆挤出机中，共混挤出造粒，冷却至18
‑
25℃后采用拉管机拉管，然后在105℃下热处理5min，制得全生物降解吸管；以重量份数计，原料中各组分含量为：二氧化碳基聚合物3
‑
8份，改性聚乳酸52
‑
65份，聚琥珀酸丁二酯30
‑
40份，乙撑双硬脂酸酰胺0.3
‑
0.5份，增容剂4468 0
‑
0.3份，硬酯酸酰胺0.05
‑
0.3份。2.根据权利要求1所述的一种全生物降解吸管的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳基聚合物为二氧化碳基聚氨酯与二氧化碳基PPC按照重量份数比1:9复配得到。3.根据权利要求2所述的一种全生物降解吸管的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳基聚氨酯的制备方法包括以下步骤：(1)将硫酸锌、去离子水、叔丁醇在40℃下搅拌得到硫酸锌溶液，向硫酸锌溶液中滴加钴氰化钾水溶液，超声搅拌后以5500rpm离心速度离心悬浮液2min，将分离的浆液用去离子水和叔丁醇混合溶液洗涤，然后以5500rpm离心速度离心悬浮液2min，继续用去离子水和叔丁醇混合溶液洗涤分离的浆液，并逐渐增加混合溶液中叔丁醇与水的比例，直到使用纯叔丁醇作为洗涤剂，将固体离心并在40℃真空下干燥得到锌
‑
钴基双金属氰化物；(2)将锌
‑
钴基双金属氰化物、环氧戊烷和间苯二甲酸加入反应釜中，然后充入二氧化碳气体，升温75℃反应7h，反应结束后将反应釜冷却至20
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25℃并释放釜中气体，将产物溶于去离子水中过滤，得到二氧化碳基多元醇；(3)将二氧化碳基多元醇在80℃油浴中减压脱水2h，在氮气氛围下，加入异佛尔酮二异氰酸酯和1,4丁二醇混合搅拌，然后加入3
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二胺基
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1,4丙二醇、二月桂酸二丁基锡、2
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丁酮混合搅拌，然后在30℃下用三乙胺中和30min，在40℃水浴中通过减压蒸馏获得二氧化碳基聚氨酯。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲春，项衡，王秋波，
申请(专利权)人：苏州中达航材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：