一种生物降解材料加工设备清机料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种生物降解材料加工设备专用清机料及其制备方法，清机料包括以下重量份的组分：PPC 100份；抗水解剂0.15～0.2份；乙撑双硬脂酸酰胺0.4～0.8份。在本发明中，PPC主要起到粘附其他生物降解材料和积碳从而达到清洗设备的作用；抗水解剂主要起到增粘作用，也具有一定的热稳定作用；乙撑双硬脂酸酰胺主要起到相容及润滑的作用，能够提高PPC与设备中其他生物降解材料的相容性，并且可以适当调节熔体的粘度达到最佳的清机效果。本发明提供的清机料主要针对生物降解双螺杆和吹膜机等加工设备，能够快速清除加工设备中的残余积料，有效解决生物降解材料吹膜时出现晶点、黑点的问题。

权利要求

1.一种生物降解材料加工设备专用清机料，由包括PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺的物料制备得到，以重量份计，PPC 100份；

抗水解剂 0.15～0.2份；

乙撑双硬脂酸酰胺 0.4～0.8份；

所述PPC重均分子量为800～1200kg/mol，分子量分布2～3；

所述抗水解剂选自碳二亚胺和/或聚合型碳二亚胺。

2.根据权利要求1所述的生物降解材料加工设备专用清机料，其特征在于，所述PPC为二氧化碳和环氧丙烷共聚物；

所述PPC的催化剂残余为1～100ppm，聚碳酸酯的摩尔含量为90～99.9％。

3.根据权利要求1所述的生物降解材料加工设备专用清机料，其特征在于，所述乙撑双硬脂酸酰胺总胺值小于3.0mg KOH/g，酸值小于7.0mg KOH/g，挥发份小于0.5％。

4.一种权利要求1所述的生物降解材料加工设备专用清机料的制备方法，包括：将PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺进行熔融共混，得到共混料；

将所述共混料进行挤出造粒，得到生物降解材料加工设备专用清机料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述熔融共混的温度为130～150℃。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述熔融共混在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速度为10～30转/分钟。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述熔融共混的时间为7～13分钟。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述挤出造粒的温度区设置包括：

说明书

一种生物降解材料加工设备清机料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于清机料技术领域，尤其涉及一种生物降解材料加工设备清机料及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来我国生物降解材料蓬勃发展，随着各省市自治州出台塑料污染治理方案，众多生物降解材料生产线开工建设，其中聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)规划产能已经超过1500万吨，聚乳酸(PLA)规划产能也超过500万吨。另外生物降解材料不光产能迅速增加且种类也进一步丰富，如二氧化碳共聚物(PPC)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等材料也实现产业化。

[0003] 但是目前采用的加工设备绝大部分都是根据传统不可生物降解材料设计的，而且并没有相配套的加工助剂和清机料。尤其是在现阶段应用较广的薄膜制品，由于清机料的缺乏，经常会遇到清机与加工过程在不可生物降解材料和生物降解材料之间切换，一方面导致大量材料的浪费，因为生物降解材料和不可生物降解材料基本不相容，不可生物降解材料是能够清理干净设备，可在生物降解材料加工时又需要把不可降解材料清出去，清机需要花费很多原料。另一方面也是由于生物降解材料和不可生物降解材料完全不相容，导致生物降解材料在制备制品时经常出现小晶点和小黑点，尤其吹制薄膜时还会导致吹膜膜泡不稳，漏气等问题，影响制品质量和降低生产效率。因此，亟需一种生物降解材料专用清机料来解决以上在生产中遇到的实际问题。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物降解材料加工设备清机料及其制备方法，本发明提供的生物降解材料加工设备清机料能够有效清理加工设备中的残余料与积碳，节省加工成本，提高产品质量。

[0005] 本发明提供了一种生物降解材料加工设备专用清机料，由包括PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺的物料制备得到，以重量份计，

[0006] PPC 100份；

[0007] 抗水解剂 0.15～0.2份；

[0008] 乙撑双硬脂酸酰胺 0.4～0.8份。

[0009] 优选的，所述PPC为二氧化碳和环氧丙烷共聚物；

[0010] 所述PPC的催化剂残余为1～100ppm，聚碳酸酯的摩尔含量为90～99.9％。

[0011] 优选的，所述PPC重均分子量为800～1200kg/mol，分子量分布2～3。

[0012] 优选的，所述抗水解剂选自碳二亚胺和/或聚合型碳二亚胺。

[0013] 优选的，所述乙撑双硬脂酸酰胺总胺值小于3.0mg KOH/g，酸值小于7.0mg KOH/g，挥发份小于0.5％。

[0014] 本发明提供了一种上述技术方案所述的生物降解材料加工设备专用清机料的制备方法，包括：

[0015] 将PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺进行熔融共混，得到共混料；

[0016] 将所述共混料进行挤出造粒，得到生物降解材料加工设备专用清机料。

[0017] 优选的，所述熔融共混的温度为130～150℃。

[0018] 优选的，所述熔融共混在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速度为10～30转/分钟。

[0019] 优选的，所述熔融共混的时间为7～13分钟。

[0020] 优选的，所述挤出造粒的温度区设置包括：

[0021] 一区 80～100℃；

[0022] 二区 110～130℃；

[0023] 三区 120～140℃；

[0024] 四区 130～150℃；

[0025] 五区 130～150℃；

[0026] 六区 130～150℃；

[0027] 七区 130～150℃；

[0028] 机头 130～140℃。

[0029] 本发明提供了一种生物降解材料加工设备专用清机料，由PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺混合制备得到，包括以下组分的原料：PPC 100重量份；抗水解剂0.15～0.2重量份；乙撑双硬脂酸酰胺0.4～0.8重量份。本发明提供的生物降解材料加工设备专用清机料，首先利用高分子量PPC高粘度，不粘铁以及与其他生物降解材料良好的相容性特点，起到粘附其他生物降解材料和积碳从而达到清洗设备的作用；抗水解剂一方面起到热稳定剂作用，保证PPC在熔融过程中分子量的保持，分子量保持也保障了PPC的高熔体粘度。另一方面主要起到增粘作用，抗水解剂能够与PPC末端的活性基团进行反应，进一步增加PPC的熔体粘度，达到更优的清机效果；乙撑双硬脂酸酰胺主要起到相容及润滑的作用，能够提高PPC与设备中其他生物降解材料的相容性，并且可以适当调节熔体的粘度达到最佳的清机效果。

[0030] 本发明提供了一种生物降解材料加工设备专用清机料的制备方法，由于生物降解材料大部分对剪切敏感，高剪切容易导致分子链断链，降低熔体粘度，因此在清机料制备过程中，采用密炼机和单螺杆组合来制备，都是低剪切设备，尽可能在抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺分散均匀的前提下，保证PPC分子量不下降，从而达到更好的清机效果。另外，本发明提供的制备方法工艺简单、操作易控，所用设备均为通用设备，有利于产业化应用。

[0031] 实验结果表明，本发明提供的生物降解材料加工设备专用清机料对设备清洗效果良好，适用于PPC、PBAT、PLA等生物降解材料加工吹膜设备。

附图说明

[0032] 图1为本发明实施例1制备的清机料密炼加工后转子情况；

[0033] 图2中A为PBAT密炼加工后转子情况，B为实施例1制备的清机料清洗后转子情况；

[0034] 图3中A为PLA密炼加工后转子情况，B为实施例1制备的清机料清洗后转子情况。

具体实施方式

[0035] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 本发明提供了一种生物降解材料加工设备专用清机料，由包括PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺的物料制备得到，以重量份计，

[0037] PPC(聚甲基乙撑碳酸酯) 100份；

[0038] 抗水解剂 0.15～0.2份；

[0039] 乙撑双硬脂酸酰胺 0.4～0.8份。

[0040] 在本发明中，所述PPC为二氧化碳和环氧丙烷共聚物；所述PPC的催化剂残余优选为1～100ppm；所述PPC的聚碳酸酯摩尔含量优选为90～99.9％，更优选为92～98％，最优选为94～96％；所述PPC的重均分子量优选为800～1200kg/mol，更优选为1000～1100kg/mol，最优选为1050kg/mol；所述PPC的分子量分布优选为2～3，更优选为2.5。

[0041] 在本发明中，所述PPC为主体材料，由二氧化碳和环氧丙烷共聚合成，是一种无定形可生物降解的塑料。本发明对所述PPC的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得，也可按照本领域技术人员熟知的PPC的制备方法制备得到。

[0042] 在本发明中，所抗水解剂的重量份数优选为0.16～0.19份，更优选为0.17～0.18份。

[0043] 在本发明中，所述抗水解剂优选选自碳二亚胺和/或聚合型碳二亚胺；更优选为上海朗亿功能材料有限公司提供的 210型号的产品。

[0044] 在本发明中，所述乙撑双硬脂酸酰胺的重量份数优选为0.5～0.7份，更优选为0.6份。

[0045] 在本发明中，所述乙撑双硬脂酸酰胺总胺值优选小于3.0mg KOH/g，酸值优选小于7.0mg KOH/g，挥发份优选小于0.5％。

[0046] 在本发明中，所述生物降解材料加工设备专用清机料的制备原料优选还包括：助剂。

[0047] 本领域技术人员可根据实际情况，选择添加不同种类的助剂，使本发明提供的生物降解材料加工设备专用清机料具有所需的性能；例如在本发明中，添加含氟聚合物(1,1,2,3,3,3‑六氟‑1‑丙烯与1,1‑二氟乙烯的聚合物)能够与金属口膜壁有较强的亲和力和低表面能，形成动力学涂层降低熔体的流动阻尼改善清机效果；添加润滑剂能够改善本发明提供的生物降解材料加工设备专用清机料的流动性能，降低扭矩值；添加颜料能够改变本发明提供的生物降解材料加工设备专用清机料的颜色。

[0048] 本发明提供了一种上述技术方案所述的生物降解材料加工设备专用清机料的制备方法，包括：

[0049] 将PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺进行熔融共混，得到共混料；

[0050] 将所述共混料进行挤出造粒，得到生物降解材料加工设备专用清机料。

[0051] 在本发明中，所述熔融共混优选在密炼机中进行；所述熔融共混的温度优选为130～150℃，更优选为135～145℃，最优选为140℃；转速优选为10～30转/分钟，更优选为15～25转/分钟，最优选为20转/分钟；时间优选为7～13分钟，更优选为8～12分钟，更优选为9～
11分钟，最优选为10分钟。

[0052] 在本发明中，优选将共混物经过双锥螺杆喂料进入单螺杆，挤出通过输送带，风冷，造粒，得到生物降解材料加工设备专用清机料。

[0053] 在本发明中，所述挤出造粒的温度区设置优选包括：

[0054] 一区 80～100℃；

[0055] 二区 110～130℃；

[0056] 三区 120～140℃；

[0057] 四区 130～150℃；

[0058] 五区 130～150℃；

[0059] 六区 130～150℃；

[0060] 七区 130～150℃；

[0061] 机头 130～140℃。

[0062] 在本发明中，所述一区的温度优选为85～95℃，更优选为90℃；二区温度优选为115～125℃，最优选为120℃；三区温度优选为125～135℃，更优选为130℃；四区温度优选为135～145℃，最优选为140℃；五区温度优选为135～145℃，最优选为140℃；六区温度优选为135～145℃，最优选为140℃；七区温度优选为135～145℃，最优选为140℃；机头温度优选为135℃。

[0063] 在本发明中，所述生物降解材料加工设备专用清机料的使用方法优选包括：

[0064] 将所述生物降解材料加工设备专用清机料在加工设备中连续挤料30min以上。

[0065] 本发明提供了一种生物降解材料加工设备专用清机料，由PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺混合制备得到，包括以下组分的原料：PPC 100重量份；抗水解剂0.15～0.2重量份；乙撑双硬脂酸酰胺0.4～0.8重量份。本发明提供的生物降解材料加工设备专用清机料，首先利用高分子量PPC高粘度，不粘铁以及与其他生物降解材料良好的相容性特点，起到粘附其他生物降解材料和积碳从而达到清洗设备的作用；抗水解剂一方面起到热稳定剂作用，保证PPC在熔融过程中分子量的保持，分子量保持也保障了PPC的高熔体粘度。另一方面主要起到增粘作用，抗水解剂能够与PPC末端的活性基团进行反应，进一步增加PPC的熔体粘度，达到更优的清机效果；乙撑双硬脂酸酰胺主要起到相容及润滑的作用，能够提高PPC与设备中其他生物降解材料的相容性，并且可以适当调节熔体的粘度达到最佳的清机效果。

[0066] 本发明以下实施例所用的PPC由吉林博大东方新材料有限公司购买获得；所用的抗水解剂由上海朗亿功能材料有限公司购买获得；所用的乙撑双硬脂酸酰胺由江西贝尔高科新材料有限公司购买获得。

[0067] 实施例1

[0068] 将25kg重均分子量1020kg/mol，分子量分布为2.6，分子链中聚碳酸酯含量92.5％，催化剂残余53ppm的PPC、50g抗水解剂 210和150g乙撑双硬脂酸酰胺在密炼机进行熔融共混，密炼机温度设置为：140℃，转速设置为20转/分钟，加工时间设置为10分钟。

[0069] 将上述制备得到的材料经过双锥螺杆喂料进入单螺杆，单螺杆温度设置为：一区90℃，二区120℃，三区130℃，四区140℃，五区140℃，六区140℃，七区140℃，机头135℃；挤出通过输送带，风冷，造粒，得到生物降解材料加工设备专用清机料。

[0070] 实施例2

[0071] 将25kg重均分子量1020kg/mol，分子量分布为2.6，分子链中聚碳酸酯含量92.5％，催化剂残余53ppm的PPC、37.5g抗水解剂 210和200g乙撑双硬脂酸酰胺在密炼机进行熔融共混，密炼机温度设置为：140℃，转速设置为20转/分钟，加工时间设置为
10分钟。

[0072] 将上述制备得到的材料经过双锥螺杆喂料进入单螺杆，单螺杆温度设置为：一区90℃，二区120℃，三区130℃，四区140℃，五区140℃，六区140℃，七区140℃，机头135℃；挤出通过输送带，风冷，造粒，得到生物降解材料加工设备专用清机料。

[0073] 实施例3

[0074] 将25kg重均分子量820kg/mol，分子量分布为2.6，分子链中聚碳酸酯含量95.1％，催化剂残余53ppm的PPC、50g抗水解剂 210和200g乙撑双硬脂酸酰胺在密炼机进行熔融共混，密炼机温度设置为：140℃，转速设置为20转/分钟，加工时间设置为10分钟。

[0075] 将上述制备得到的材料经过双锥螺杆喂料进入单螺杆，单螺杆温度设置为：一区90℃，二区120℃，三区130℃，四区140℃，五区140℃，六区140℃，七区140℃，机头135℃；挤出通过输送带，风冷，造粒，得到生物降解材料加工设备专用清机料。

[0076] 性能检测

[0077] 为了测试清机料清机效果，将清机料、PBAT、PLA分别进行密炼熔融加工，查看密炼机转子上粘接材料情况来判断清机效果。

[0078] 将实施例1制备的清机料在密炼机中170℃，密炼时间5min，转速50rpm进行熔融加工，加工完毕后密炼机转子情况如图1所示。

[0079] 将PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)在密炼机中170℃，密炼时间5min，转速50rpm进行熔融加工；然后用实施例1制备的清机料进行清机，清洗的加工方法和条件同PBAT的加工条件，各阶段密炼机转子情况如图2所示。

[0080] 将PLA(聚乳酸)在密炼机中180℃，密炼时间5min，转速50rpm进行熔融加工，加工完毕后取出，然后用实施例1制备的清机料进行清机，密炼机清机温度180℃，密炼时间5min，转速50rpm；各阶段密炼机转子情况如图3所示。

[0081] 由图1～图3可以看出，本发明制备的清机料具有良好的清机效果，对于常用的生物降解材料清机效果明显。

[0082] 将上述熔融加工的PBAT采用挤出机挤出吹膜，得到厚度为20～25微米的PBAT薄膜，所述挤出吹膜过程中吹膜温度一区120℃，二区温度155℃，三区温度165℃，机头160℃；采用实施例制备的生物降解材料加工设备专用清机料对挤出机进行清洗，所述清洗为采用清机料连续挤料30min以上，所述挤料过程中温度一区120℃，二区温度155℃，三区温度165℃，机头160℃，挤料完成后再次按照上述方法进行PBAT挤出吹膜，得到厚度为20～25微米的PBAT薄膜。检测挤出机清洗前后制备的PBAT薄膜的晶点个数，随机取三段一平米薄膜，目测查看薄膜表明晶点数目，取平均值；检测结果如下：

[0083]

[0084] 本发明提供了一种生物降解材料加工设备专用清机料，由PPC、抗水解剂和乙撑双硬脂酸酰胺混合制备得到，包括以下组分的原料：PPC 100重量份；抗水解剂0.15～0.2重量份；乙撑双硬脂酸酰胺0.4～0.8重量份。本发明提供的生物降解材料加工设备专用清机料，首先利用高分子量PPC高粘度，不粘铁以及与其他生物降解材料良好的相容性特点，起到粘附其他生物降解材料和积碳从而达到清洗设备的作用；抗水解剂一方面起到热稳定剂作用，保证PPC在熔融过程中分子量的保持，分子量保持也保障了PPC的高熔体粘度。另一方面主要起到增粘作用，抗水解剂能够与PPC末端的活性基团进行反应，进一步增加PPC的熔体粘度，达到更优的清机效果；乙撑双硬脂酸酰胺主要起到相容及润滑的作用，能够提高PPC与设备中其他生物降解材料的相容性，并且可以适当调节熔体的粘度达到最佳的清机效果。

[0085] 虽然已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但是这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，以使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本申请的目标、精神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本申请的限制。