可降解材料PHA基复合材料及其制备复合塑料玩具的方法与流程

本发明涉及塑料玩具，具体涉及一种采用可降解材料pha基复合材料制备复合塑料玩具的方法。

背景技术：

1、在过去的100年里，因为重量轻、价格低廉、易于加工且耐用的特点，塑料聚合物得到了广泛应用，如今无处不在，不可或缺。其中，大部分市面上的玩具制品均采用石油基塑料(聚乙烯、聚苯乙烯)制得。

2、

3、玩具行业从业者越来越关注塑料玩具造成的环境污染，这一行为在一定程度上促进了可生物降解的生物塑料或由天然原料制成的生物聚合物的商业化生产。聚羟基脂肪酸(pha)是使用和研究最广泛的一种生物聚合物，因为它具有与聚苯乙烯(ps)、聚丙烯(pp)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)相似的机械性能、无毒性、生物相容性、生物降解性和可再生性。因此，近年来有厂家使用pha替代传统的塑料玩具原料以制备玩具。但pha共聚物具有高粘度和高分子量，因此流动性低，并且可能会表现出低拉伸强度，这将导致所制备的塑料玩具难以成型且机械性能较差。

4、综上所述，由于pha材料的延展性差和机械强度较低，存在易脆、热稳定性低、冲击强度差、价格高昂和与其他复合改性剂(例如纤维素纤维)不相容等问题，用纯pha基材料替代传统石油基材料制备绿色低碳的可降解塑料玩具之路仍然困难重重。需要对pha材料和其他复合改性剂进行进一步处理以解决这一问题。

技术实现思路

1、本发明的目的之一提供一种可降解的改性pha基复合材料，通过提高对改性剂的相容程度，进而提高复合材料延展性和机械强度，实现对传统石油基材料的替代，可以很好的应用于制备塑料玩具。

2、本发明的目的之二是提供一种掺杂可降解的改性pha基复合材料的玩具的制备方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供一种可降解的改性pha基复合材料的制备方法，其包括：

4、第一步，采用聚环氧乙烷peo修饰改性剂；

5、第二步，将聚羟基脂肪酸酯pha和第一步获得的修饰改性剂添加到密炼机中，混炼，获得热塑改性pha材料；

6、第三步，将第二步获得的热塑改性pha材料、引发剂、扩链剂、交联剂和增容剂按比例添加到高速混合机中，混合均匀，使用同向旋转双螺杆挤出机挤出前述混料，将挤出的线材通过水浴并随后造粒，将颗粒在50℃的烘箱中干燥过夜后制得改性pha基复合材料。

7、其中，所述第一步进一步具体为将聚环氧乙烷溶解在蒸馏水中，获得透明的粘性溶液，随后加入纤维素纤维cnf，混合搅拌均匀，混合物在烘箱中干燥，获得peo修饰的固体改性剂。

8、其中，所述第一步中，聚环氧乙烷和纤维素纤维的质量比为1：(0.1-3)。

9、其中，所述第三步中热塑改性pha材料、引发剂、扩链剂、交联剂和增容剂的质量比为100：(0.3-3)：(0.1-5)：(0.1-5)：(0.1-5)。

10、本发明还提供上述可降解的改性pha基复合材料在塑料玩具制备中的应用。

11、本发明还提供一种采用上述可降解的改性pha基复合材料制备玩具的方法，其包括：

12、第一步，将改性pha基复合材料、ps和pet混合均匀，得到第一混合物；

13、第二步，将碳基生物材料(即生物碳)与纳米复合材料混合均匀，得到第二混合物；

14、第三步，将第一混合物与第二混合物均匀混合，得到玩具母料；

15、第四步，将玩具母料在一定温度和一定压力下通过注塑机注入模具中，在一定压力下定模保压成型后开模得到塑料玩具。

16、其中，所述第一步中，改性pha基复合材料、ps和pet的质量比为(20-40)：(30-50)：(20-40)。

17、其中，所述第二步中，碳基生物材料与纳米复合材料的质量比为100：(50-200)。

18、其中，所述第三步中，第一混合物与第二混合物的质量比为100：(40-60)。

19、其中，所述第四步中，注塑机中的温度为100-200℃，注塑压力为50-150bar，、注射时间为3-10s、注射速度为30-100cm/s。

20、本发明的有益效果

21、本发明中通过用peo对cnf进行水基表面改性不仅能有效地使cnf与pha基质相容，同时还能大大提高cnf的蓬松度和降低其结块特性，提高pha基复合材料的延展性和机械强度，从而实现连续并在挤出机中均匀喂料，最终获得均匀的挤出物，然后通过注塑成型进一步加工。

22、通过提高可降解pha基复合材料的延展性和机械强度，进一步改善了玩具母料具有增强的可塑性、机械性能和延展性。因此，所提出的工艺代表了一种环境可持续、工业可扩展和经济可行的策略，用于制造可替代传统塑料玩具的热塑性可生物降解玩具。

技术特征：

1.一种可降解的改性pha基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的可降解的改性pha基复合材料的制备方法，其特征在于：所述第一步进一步具体为将聚环氧乙烷溶解在蒸馏水中，获得透明的粘性溶液，随后加入纤维素纤维cnf，混合搅拌均匀，混合物在烘箱中干燥，获得peo修饰的固体改性剂。

3.如权利要求1所述的可降解的改性pha基复合材料的制备方法，其特征在于：所述第一步中，聚环氧乙烷和纤维素纤维的质量比为1∶(0.1-3)。

4.如权利要求1所述的可降解的改性pha基复合材料的制备方法，其特征在于：所述第三步中热塑改性pha材料、引发剂、扩链剂、交联剂和增容剂的质量比为100∶(0.3-3)∶(0.1-5)∶(0.1-5)∶(0.1-5)。

5.权利要求1至4任一项所述可降解的改性pha基复合材料在塑料玩具制备中的应用。

6.一种采用上述可降解的改性pha基复合材料制备玩具的方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述可降解的改性pha基复合材料制备玩具的方法，其特征在于：所述第一步中，改性pha基复合材料、ps和pet的质量比为(20-40)∶(30-50)∶(20-40)。

8.如权利要求6或7所述可降解的改性pha基复合材料制备玩具的方法，其特征在于：所述第二步中，碳基生物材料与纳米复合材料的质量比为100∶(50-200)。

9.如权利要求6或7所述可降解的改性pha基复合材料制备玩具的方法，其特征在于：所述第三步中，第一混合物与第二混合物的质量比为100∶(40-60)。

10.如权利要求6或7所述可降解的改性pha基复合材料制备玩具的方法，其特征在于：所述第四步中，注塑机中的温度为100-200℃，注塑压力为50-150bar，、注射时间为3-10s、注射速度为30-100cm/s。

技术总结本发明提出一种可降解的改性PHA基复合材料，通过提高对改性剂的相容程度，进而提高改性PHA基复合材料延展性和机械强度，实现对传统石油基材料的替代，可以很好的应用于制备塑料玩具。技术研发人员：蔡俊权,夏霖受保护的技术使用者：广东实丰智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13