CN102051766A - 一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，涉及一种过滤材料。提供一种使用后可以掩埋丢弃，在特定时间与环境下可完全降解，不会造成公害污染的可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法。制备基体树脂改性胶粒；制备可完全降解的生物高分子熔喷棉。具有产品在使用后可以掩埋丢弃，经试验，掩埋于垃圾掩埋场内1～2年就可完全生物降解，故具有不会造成公害污染等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤材料，尤其是涉及一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法。
背景技术
随着社会发展和人类环境意识的增强，过滤材料其应用领域越来越广泛，主要应用领域包括医药、制药、电子、汽车、水处理等方面。现有的过滤材料的原材料一般都是聚烯烃和聚酯等石化产品。石化材料尽管在对环境和人体的危害上要小于玻璃纤维，然而其使用寿命有限，属于易耗品，大量使用对环境很大的危害。近年来，聚乳酸(PLA)作为一种新型的可生物降解的环保型材料，可作为石化材料的替代品，逐渐引起人们的关注。
聚乳酸(PLA)降解塑料是一种脂肪族聚酯，是一种具有结晶性、透明、易加工、可完全生物降解的热塑性生物高分子材料，其玻璃化温度为50～60℃，熔点为170～180℃，密度为1.25g/cm3，强度、弹性等力学性能和透明性与聚苯乙烯(PS)相似。PLA是以农业可再生资源(常用玉米)为主要生产原料，经现代生物工程技术生产出无色透明的液体-乳酸，乳酸经特殊的化学聚合反应过程生成颗粒状生物高分子聚酯材料-聚乳酸(PLA)。由玉米提取液制得的聚乳酸颗粒称为“玉米塑料”。PLA的一个优势是可以生物降解，降解的方法有多种，如：混合肥中分解。这种堆肥条件的温度为60℃，相对湿度为90％。其降解的主要机理是水解，通过温度来催化，然后由细菌对残留碎屑进行蚕食，可分解成二氧化碳和水，而且再生周期短(大约1～2年)，不会污染环境。PLA可以应用于耗量巨大的食品包装领域，像一次性的快餐盒、盘子、碟子，一次性塑料杯等。
把PLA纤维应用于过滤材料领域，国外已有先例，其制备方法一般是，先把PLA纤维梳理成纤网，再经针刺或热粘等方法加工成滤材，但该PLA滤材性能有局限性，如过滤效率较低，容尘小，且在制备过程中材料容易被压缩(因为PLA纤维的初始模量较低，在小负荷作用下容易变形，所用纯PLA纤维在梳理或针刺过程中材料容易被压缩)，产品的压降较高(当材料被压缩时，可能导致空气气流在穿过过滤器中的过滤基材时发生高压降)，这对产品制备不利，也耗费能源。因此，瑞典的一项专利(参见WO2008140384(A1)中提出一种解决方法：在PLA纤维中加入聚酯组分，混合后的纤维可避免在梳理过程中被压缩，同时加入聚酯组分还可起到粘结作用。这种把PLA纤维与聚酯纤维经梳理形成混合的纤维网，再进行加固的方法，虽然解决了材料被压缩的问题，但是制备出的过滤基材过滤效率较低，不能满足高性能过滤器(如EN779中F7级别以上的过滤器)的使用要求，仍急需要求解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用后可以掩埋丢弃，在特定时间与环境下可完全降解，不会造成公害污染的可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法。
本发明包括以下步骤：
1)制备基体树脂(PLA)改性胶粒；
2)制备可完全降解的生物高分子熔喷棉。
在步骤1)中，所述制备基体树脂改性胶粒的方法可为：
将基体树脂、改性母粒和助剂投入混料机进行混料，然后将混合好的原料投入到双螺杆挤出造粒机中，经熔融挤出成线，冷却，然后切粒，得到基体树脂改性胶粒；
所述基体树脂、改性母粒和助剂按质量百分比为基体树脂70％～90％、改性母粒9％～29.8％和助剂0.2％～1％；所述进行混料，最好先干燥10～30min再进行混料；所述将混合好的原料投入到双螺杆挤出造粒机中的工艺参数如下：利用辅助喂料系统加料，喂料速度可为60～120r/min、主机螺杆转速可为250～350r/min、加工温度可为170～180℃、模头压力可为1.0～6.0MPa，所述切粒的速度可为200～400r/min；
所述改性母粒可选自聚羟基丁酸酯(PHB)，聚己内酯(PCL)，聚羟基丁酸-戊酸酯(PHBV)，二元醇二羧酸脂肪族聚酯(PBS)，脂肪/芳香共聚酯(Ecoflex)等中的至少一种；所述助剂可选自乙酰柠檬酸三正丁酯(ATBC)，亚乙基双硬脂酰胺(EBS)，硬脂酸镁等中的至少一种。所述脂肪/芳香共聚酯(Ecoflex)可采用德国BASF公司的脂肪/芳香共聚酯(Ecoflex)。
在步骤2)中，所述制备可完全降解的生物高分子熔喷棉的方法可为：
将基体树脂改性胶粒喂入螺杆挤压机内，熔融挤出熔体，经过滤器输送到计量泵内，计量后输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入热空气喷吹作用下，即可制成基体树脂熔喷纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固化成型，获得可完全降解的生物高分子熔喷棉。
所述熔融挤出熔体的温度可为170～180℃；所述热空气的温度可为170～180℃。
与现有的PP熔喷棉过滤材料相比，本发明所制备的可完全降解生物高分子熔喷棉具有产品在使用后可以掩埋丢弃，经试验，掩埋于垃圾掩埋场内1～2年就可完全生物降解，故具有不会造成公害污染等优点。
具体实施方式
实施例1
其制备方法如下：
按质量百分比，将基体树脂70％、改性母粒Ecoflex 29％和助剂ATBC 1％投入高速混料机干燥30min后进行混料，然后将混合好的原料投入到双螺杆挤出造粒机中，经熔融挤出成线，冷却，然后切粒，得到基体树脂改性胶粒，工艺参数如下：利用辅助喂料系统加料，喂料速度为120r/min、主机螺杆转速为350r/min、加工温度为180℃、模头压力为6.0MPa，切粒机切粒速度为400r/min；然后将基体树脂改性胶粒喂入螺杆挤压机内，在180℃下熔融挤出熔体，经过滤器输送到计量泵内，计量后输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入180℃热空气喷吹作用下，即可直接制成基体树脂熔喷纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固化成型，获得所述的可完全降解生物高分子熔喷棉。
实施例2
其制备方法如下：
按质量百分比，将基体树脂80％、改性母粒PHBV 19.5％和助剂EBS0.2％投入高速混料机干燥10min进行混料，然后将混合好的原料投入到双螺杆挤出造粒机中，经熔融挤出成线，冷却，然后切粒，得到基体树脂改性胶粒，工艺参数如下：利用辅助喂料系统加料，喂料速度为60r/min、主机螺杆转速为250r/min、加工温度为170℃、模头压力为2.0MPa，切粒机切粒速度为200r/min；然后将基体树脂改性胶粒喂入螺杆挤压机内，在170℃下熔融挤出熔体，经过滤器输送到计量泵内，计量后输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入170℃热空气喷吹作用下，即可直接制成基体树脂熔喷纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固化成型，获得所述的可完全降解生物高分子熔喷棉。
实施例3
其制备方法如下：
按质量百分比，将基体树脂90％、改性母粒PCL9％和助剂硬脂酸镁1％投入高速混料机干燥20min进行混料，然后将混合好的原料投入到双螺杆挤出造粒机中，经熔融挤出成线，冷却，然后切粒，得到基体树脂改性胶粒，工艺参数如下：利用辅助喂料系统加料，喂料速度为80r/min、主机螺杆转速为300r/min、加工温度为175℃、模头压力为4.0MPa，切粒机切粒速度为300r/min；然后将基体树脂改性胶粒喂入螺杆挤压机内，在175℃下熔融挤出熔体，经过滤器输送到计量泵内，计量后输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入180℃热空气喷吹作用下，即可直接制成基体树脂熔喷纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固化成型，获得所述的可完全降解生物高分子熔喷棉。
实施例4
其制备方法如下：
按质量百分比，将基体树脂70％、改性母粒PHB20％、PBS9％和助剂ATBC 1％投入高速混料机干燥30min进行混料，然后将混合好的原料投入到双螺杆挤出造粒机中，经熔融挤出成线，冷却，然后切粒，得到基体树脂改性胶粒，工艺参数如下：利用辅助喂料系统加料，喂料速度为100r/min、主机螺杆转速为400r/min、加工温度为175℃、模头压力为5.0MPa，切粒机切粒速度为350r/min；然后将基体树脂改性胶粒喂入螺杆挤压机内，在175℃下熔融挤出熔体，经过滤器输送到计量泵内，计量后输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入175℃热空气喷吹作用下，即可直接制成基体树脂熔喷纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固化成型，获得所述的可完全降解生物高分子熔喷棉。
Claims (9)
1.一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)制备基体树脂改性胶粒；
2)制备可完全降解的生物高分子熔喷棉。
2.如权利要求1所述的一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述制备基体树脂改性胶粒的方法为将基体树脂、改性母粒和助剂投入混料机进行混料，然后将混合好的原料投入到双螺杆挤出造粒机中，经熔融挤出成线，冷却，然后切粒，得到基体树脂改性胶粒。
3.如权利要求2所述的一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于所述基体树脂、改性母粒和助剂按质量百分比为基体树脂70％～90％、改性母粒9％～29.8％和助剂0.2％～1％。
4.如权利要求2所述的一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于所述进行混料，是先干燥10～30min再进行混料。
5.如权利要求2所述的一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于所述将混合好的原料投入到双螺杆挤出造粒机中的工艺参数如下：利用辅助喂料系统加料，喂料速度为60～120r/min、主机螺杆转速为250～350r/min、加工温度为170～180℃、模头压力为1.0～6.0MPa，所述切粒的速度为200～400r/min。
6.如权利要求2或3所述的一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于所述改性母粒选自聚羟基丁酸酯，聚己内酯，聚羟基丁酸-戊酸酯，二元醇二羧酸脂肪族聚酯，脂肪/芳香共聚酯中的至少一种。
7.如权利要求2或3所述的一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于所述助剂选自乙酰柠檬酸三正丁酯，亚乙基双硬脂酰胺，硬脂酸镁中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述制备可完全降解的生物高分子熔喷棉的方法为将基体树脂改性胶粒喂入螺杆挤压机内，熔融挤出熔体，经过滤器输送到计量泵内，计量后输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入热空气喷吹作用下，即可制成基体树脂熔喷纤维，并在接收装置上靠其自身余热加固化成型，获得可完全降解的生物高分子熔喷棉。
9.如权利要求8所述的一种可完全降解的生物高分子熔喷棉的制备方法，其特征在于所述熔融挤出熔体的温度为170～180℃；所述热空气的温度为170～180℃。
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