一次性全生物降解吸管如何做成的？两种工艺供你参考！

生物降解材料研究院原创报道，根据工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》于2020年1月1日起正式施行。新版目录包含重点新材料331种，相比2018年数量增长了一倍。

其中，工程塑料、高性能纤维及复合材料、先进半导体材料和新型显示材料、前沿新材料及其他先进化工材料等数量均翻倍增长，显示这些领域进入了国家政策红利下的迅猛发展期。

在其他化工材料中提到聚乳酸、生物基增塑剂、生物基聚酰胺树脂等生物基塑料材料，提取可用资料信息，整理如下。

生物基塑料材料中的可降解材料为：PLA、PHA、淀粉共聚物等。而与生物基对应的石化基中的PBAT、PCL也是属于生物可降解材料。而PLA、PBAT、PBS、甲壳素等属于完全生物降解材料。

为了响应全球及我国的禁塑限塑政策，再加上可降解塑料原料的限制，如何制作成完全生物降解的成品成为各大科研院所及企业研究的重中之重。

近日，小编收到读者来信来信，咨询“一次性可降解吸管的制作工艺是什么样的？”。针对这一问题进行相关阐述。

01

全生物降解吸管系列产品

2017年浙江天禾生态科技有限公司的裘陆军、宓可钧等利用PLA和PBAT的共混材料，以滑石粉为填充料在吸管机上制备出一种全生物讲解产品。该项目的具体技术要求如下：

项目创新内容：该项目产品是用生物基的聚乳酸PLA材料与PBAT材料共混，加少量的滑石粉填料，辅以极少量的偶联剂、增塑剂、润滑剂等助剂通过共混制粒，在吸管机上制备得到的一种全生物降解吸管类产品。

技术创新:全生物降解吸管类产品制造分两部分：一是造粒；二是制管。前者是核心。

母粒中各组分及百分含量

成分	含量
PLA	46%
PBAT	20%
滑石粉	30%
酞酸四丁脂	0.1%
酞酸复合材料	0.5%
润滑剂	1%
抗氧剂	0.1%
增塑剂	2%
钛白粉	0.3%

具体工艺步骤

工艺创新：高混脱水加温,先将滑石粉计量放入高速热混合机中脱水，20分钟后，测定水分，控制在0.01%以下。

改性处理：在脱水完成的料中加入酞酸四丁脂和酞酸复合材料，低速搅拌20分钟。共混。将改性好的料投入冷混锅中加入PLA、PBAT、润滑剂、抗氧剂。

将配好的物料投入到母粒机，通过喂料机，双螺杆挤压混合，融熔，定量挤出，形成母粒。将母粒放入制管机上，计量喂料、制管、检验、包装，最后成为合格品。

产品性能：该产品的机械力学性与传统的吸管类产品相比能基本达到一致，具有良好的拉伸强度和断裂伸长率；废弃后可做堆肥处理，可生物降解生成二氧化碳和水及无机填料，对环境不会造成污染。

主要技术指标生物降解性：在堆肥条件下180天生物分解率≥90%。

推广应用前景与措施：该项目实施内容是"全生物降解吸管系列产品"，是国家产业政策支持的环保产品，符合当今世界的潮流。

02

一种耐高温环保型吸管材料的制备方法 

2020年3月17日，安徽华赛包装有限公司的林义雄发表了一篇制备耐高温环保型吸管的发明专利。专利详情如下：

各组分及百分含量

成分	添加量		占比(m/PLA)
硅灰石粉	55-60mL	增效微粒	0.14%-0.16%
氢氧化钠	135-140mL
双氧水	16-18mL
聚乙二醇	75-80mL
氧化钙	27-30g
去离子水	若干	改性植物纤维	31%-32%
植物纤维	300-330g
六偏磷酸钠	900-950mL
PLA			1

具体工艺

1、称取55-60克硅灰石粉置于烧杯中，向烧杯中加入135-140毫升氢氧化钠溶液，在44-46℃下充分浸渍2-3小时，在搅拌下滴加16-18毫升质量浓度为10-14%的双氧水。

混合搅拌30-40分钟后加入75-80毫升聚乙二醇水溶液，置于高温高压反应釜中，升温至190-200℃，反应20-24小时。

自然冷却至室温，倒去上澄清液，剩余产物使用去离子水洗涤6-8次，然后再使用无水乙醇洗涤3-4次，在80-90℃真空干燥箱中干燥6-7小时，取出。

取出后置于研钵中，加入27-30克粒径大小在50-60微米之间的氧化钙，混合研磨20-30分钟，放入烧结炉中。

在氮气保护下，以7-8℃/分钟的速度升温至600-620℃，保温煅烧2-3小时，自然冷却至室温得到增效微粒。

2、取300-330克长度在40-60微米之间的植物纤维，加入1.5-1.6升去离子水，在45-50℃下浸泡洗涤20-30分钟，然后置于900-950毫升质量浓度为0.6-0.8%的六偏磷酸钠溶液中以400-500转/分钟的速度搅拌分散10-15分钟。

然后，超声分散5-10分钟，进行过滤，所得过滤物在80-85℃干燥箱中干燥5-7小时，得到处理得到的改性植物纤维。

3、将聚乳酸颗粒置于干燥箱中干燥4-5小时，干燥温度为70-80℃，干燥后加入到开炼机中，将制备得到的增效微粒与处理得到的改性植物纤维添加至开炼机中，添加量分别占聚乳酸质量的0.14-0.16%、31-32%。

设定开炼机预热温度为185-190℃，预热时间为40-50分钟，升温至210-220℃，进行加热共混，时间为10-12分钟，得到共混物料经过挤出机挤出，经过水冷后即得所述吸管材料。

本发明涉及新材料加工技术领域，公开了一种耐高温环保型吸管材料的制备方法，通过对聚乳酸高分子材料的研究。

以聚乳酸为基体，添加制备得到的增效微粒与处理得到的改性植物纤维共混，得到制备吸管的复合高性能材料，降低了聚乳酸的占比，降低了成本，保证了吸管材料的力学性能，解决了现有的聚乳酸材料吸管质地脆，加工困难的问题。

本发明能够显著提高食品用吸管材料的耐热性，在高温条件下使用稳定，制备得到的吸管材料具有极好的可生物降解性。

降解后的产物能够被自然界重复利用，符合绿色环保要求，解决现有吸管材料不环保，高温使用有安全风险的问题，经济效益和安全效益较显著提高。

03

综述

近年来，市场上销售的降解产品，大多为生物可降解产品而非全生物降解。以全生物降解材料加工所得到的降解产品能够从根本上达到真正的全生物降解，它的推广与应用将产生良好的社会效益，有助于解决"白色污染"问题。

全生物降解产品的生产实施和运行推广不仅加快了工程塑料行业的经济转型、实现出口创汇，同时还带来了多个就业岗位，为经济的持续稳定增长做出一定的贡献。

参考来源 | 

[1]http://ffhc034f958d7b844c969cfe4e46dd4ffa7fhwncf5qvwwf9f66qu.fffi.res.gxlib.org.cn/cstad/1700440408

[2]http://ffhc034f958d7b844c969cfe4e46dd4ffa7fhwncf5qvwwf9f66qu.fffi.res.gxlib.org.cn/patent/CN201911333540.0

[3]https://www.instrument.com.cn/news/20191212/518813.shtml

编辑整理 | 小将

转载请注明 | 生物降解材料研究院

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