阅读说明：本技术 一种可降解抗菌环保吸管及其制备方法 (Degradable antibacterial environment-friendly straw and preparation method thereof ) 是由 梁汉菲 于 2020-03-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可降解抗菌环保吸管及其制备方法,所述可降解抗菌环保吸管由以下重量份的原料组成：聚乳酸26份～36份、聚己内酯12份～22份、纳米银0.5份～1.5份、改性纳米二氧化钛0.25份～0.65份、甘蔗渣纤维2.2份～4.2份、钛酸酯偶联剂1.3份～1.8份、棕榈醇1.2份～2.0份、苯甲酸0.35份～0.85份。本发明制备的可降解抗菌环保吸管,原料中聚乳酸与其他组分的生物相容性高,性能稳定,具有较好的热稳定性和抗菌性,在使用过程中不会变形、烫嘴,使用安全性高。(The invention discloses a degradable antibacterial environment-friendly straw and a preparation method thereof, wherein the degradable antibacterial environment-friendly straw is prepared from the following raw materials in parts by weight: 26 to 36 portions of polylactic acid, 12 to 22 portions of polycaprolactone, 0.5 to 1.5 portions of nano-silver, 0.25 to 0.65 portion of modified nano-titanium dioxide, 2.2 to 4.2 portions of bagasse fiber, 1.3 to 1.8 portions of titanate coupling agent, 1.2 to 2.0 portions of palmityl alcohol and 0.35 to 0.85 portion of benzoic acid. The degradable antibacterial environment-friendly straw prepared by the invention has the advantages of high biocompatibility between polylactic acid and other components in the raw materials, stable performance, better thermal stability and antibacterial property, no deformation and mouth burning in the using process and high use safety.)

一种可降解抗菌环保吸管及其制备方法

技术领域

本发明涉及吸管技术领域，具体涉及一种可降解抗菌环保吸管及其制备方法。

背景技术

吸管多为圆柱状，中空的塑胶制品，主要功能是帮助人们饮用杯中饮品或者流食，也可以用来吸食一些烹饪好的动物长骨的骨髓，也可以用来吸食一些液状药物。在餐饮、医疗等生活领域的使用居多，为人类提供了诸多便利。

目前的吸管在制造时多采用聚乙烯树脂，但是聚乙烯树脂的降解性和抗菌性较差，使用安全性较差，而且使用后丢弃容易污染环境，增加环境压力。

聚乳酸(PLA)是以玉米等农作物为原料，发酵得到乳酸，并经过一系列化学合成制备的脂肪族聚酯，最终能被分解成二氧化碳和水，是典型的生物可降解塑料。聚乳酸具有良好的热稳定性、生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，但是，尽管纯PLA有着高透明度、高光泽度等优点，但是聚乳酸塑料制品的抗菌性不持久，而且性能硬而脆、加工难度大且热稳定性差。

因此，如何利用聚乳酸制备一种可降解抗菌环保吸管，提高吸管的抗菌能力和热稳定性，使用完毕可快速降解，对环境无污染，显得尤为重要。

中国专利CN106939119B公开了一种吸管，提供一种抗菌吸管，解决现有技术中的吸管抗菌性能不佳、无指示温度高低的缺陷，包括吸管本体，所述吸管本体的顶端涂有感温变色剂层，所述吸管本体包括以下重量份的各原料：钛白粉20～30份、纳米银颗粒10～15份、钛酸四丁酯5～10份、异构十醇聚氧乙烯醚1～2份、偶联剂10～15份、甲基丙二醇5～10份、共聚聚酯100～120份，所述感温变色剂层包含以下重量份的各原料：棕榈醇30～40份、双酚A5～10份、载体100～110份。

中国专利CN109467777A公开了一种吸管制造用的可降解PLA生物材料，包括：聚乳酸树脂15～25份、聚丙交酯5～20份、功能助剂1～3份、聚丙烯流动剂0.3～0.7份、增容剂10～15份、功能母粒5～8份、抗氧剂0.2～0.5份、菱镁改性剂8～12份、环氧树脂20～25份、高密度聚乙烯35～45份、聚碳酸酯35～55份、聚氯乙烯3～8份、烷基铝2～10份、母料5～30份和聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯20～30份。该吸管制造用的可降解PLA生物材料及其制备方法，具备优异的拉伸强度和韧性，化学稳定性好的优点。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种可降解抗菌环保吸管及其制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种可降解抗菌环保吸管，由以下重量份的原料组成：聚乳酸26份～36份、聚己内酯12份～22份、纳米银0.5份～1.5份、改性纳米二氧化钛0.25份～0.65份、甘蔗渣纤维2.2份～4.2份、钛酸酯偶联剂1.3份～1.8份、棕榈醇1.2份～2.0份、苯甲酸0.35份～0.85份。

本法买那个可降解抗菌环保吸管原料中采用聚乳酸具有较好的生物降解性，辅以聚己内酯可以增强聚乳酸的耐热稳定性和韧性，优化其力学性能，同时辅以纳米银可以增强聚乳酸的抗菌性能，提高吸管使用安全性，增加改性纳米二氧化钛，提高组分相容性和吸管的热稳定性，添加甘蔗渣纤维改善聚乳酸制品的硬度，增强耐热稳定性，添加棕榈酸和苯甲酸提高吸管的抗氧化和抗冲击性能，增强吸管的实用性。

进一步的，可降解抗菌环保吸管由以下重量份的原料组成：聚乳酸28份～34份、聚己内酯14份～20份、纳米银0.7份～1.3份、改性纳米二氧化钛0.35份～0.55份、甘蔗渣纤维2.7份～3.7份、钛酸酯偶联剂1.4份～1.7份、棕榈醇1.4份～1.8份、苯甲酸0.45份～0.75份。

进一步的，改性纳米二氧化钛的制备过程为：将纳米二氧化钛粉体在水中超声分散均匀，之后在温度为75℃～82℃的条件下，加入2滴～4滴0.3mol/L～0.5mol/L的次氯酸溶液，然后加入0.5mol/L～1.0mol/L的硫酸钙溶液，搅拌10分钟～15分钟，再静置60分钟～90分钟后过滤、烘干得到所述改性纳米二氧化钛。

再进一步的，纳米二氧化钛粉体与水的质量比为1：10～12。

再进一步的，纳米二氧化钛粉体与硫酸钙溶液的质量比为1：0.10～0.20。

进一步的，甘蔗渣纤维的长度为0.85mm～1.85mm。

本发明的另一发明目的在于提供一种可降解抗菌环保吸管的制备方法，包括如下步骤：

第一步、所述重量份的聚乳酸、聚己内酯、改性纳米二氧化钛、甘蔗渣纤维与钛酸酯偶联剂在温度为95℃～125℃的条件下混合10min～20min，然后加入所述重量份的纳米银、棕榈醇和苯甲酸继续混合3min～6min，得到混合物料，备用

第二步、第一步中得到的混合物料转入挤出机中，通过圆形模头挤出成型，冷却至27℃～35℃时裁切得到所述可降解抗菌环保吸管。

进一步的，第二步中，挤出机温度为125℃～145℃。

进一步的，第二步中，挤出温度为145℃～165℃。

本发明的优点是：

(1)本发明制备的可降解抗菌环保吸管，原料中聚乳酸与其他组分的生物相容性高，性能稳定，具有较好的热稳定性和抗菌性，在使用过程中不会变形、烫嘴，使用安全性高；

(2)本发明制备的可降解抗菌环保吸管，光泽度好、透明度高，具有一定的抗氧化能力，方便储存和运输，而且，具有较好生物降解性，使用后丢弃可快速降解，不污染环境，环保性好；

(3)本发明制备的可降解抗菌环保吸管，原料成本低廉，绿色环保，制备工艺简单，生产成本较低，适合推广。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

一种可降解抗菌环保吸管

由以下重量份的原料组成：聚乳酸26kg、聚己内酯12kg、纳米银0.5kg、改性纳米二氧化钛0.25kg、甘蔗渣纤维2.2kg、钛酸酯偶联剂1.3kg、棕榈醇1.2kg、苯甲酸0.35kg；其中，甘蔗渣纤维的长度为0.85mm。

上述，改性纳米二氧化钛的制备过程为：将纳米二氧化钛粉体在水中超声分散均匀，之后在温度为75℃的条件下，加入2滴0.3mol/L的次氯酸溶液，然后加入0.5mol/L的硫酸钙溶液，搅拌10分钟，再静置60分钟后过滤、烘干得到所述改性纳米二氧化钛；其中，纳米二氧化钛粉体与水的质量比为1：10；纳米二氧化钛粉体与硫酸钙溶液的质量比为1：0.10。

通过以下方法制备：

第一步、所述重量份的聚乳酸、聚己内酯、改性纳米二氧化钛、甘蔗渣纤维与钛酸酯偶联剂在温度为95℃的条件下混合10min，然后加入所述重量份的纳米银、棕榈醇和苯甲酸继续混合3min，得到混合物料，备用

第二步、第一步中得到的混合物料转入温度为125℃的挤出机中，加热20min，通过温度为145℃的圆形模头挤出成型，冷却至27℃时裁切得到所述可降解抗菌环保吸管。

上述实施例制备的可降解抗菌环保吸管经过性能测试，其透光率为92.3％、拉伸强度为14.2MPa，熔融指数为3.24g/10min(190℃)，卫生指标合格；并参考QB/T4633-2014标准测定可降解抗菌环保吸管弃用后降解率为93.6％。

实施例2

一种可降解抗菌环保吸管

由以下重量份的原料组成：聚乳酸36kg、聚己内酯22kg、纳米银1.5kg、改性纳米二氧化钛0.65kg、甘蔗渣纤维4.2kg、钛酸酯偶联剂1.8kg、棕榈醇2.0kg、苯甲酸0.85kg；其中，甘蔗渣纤维的长度为1.85mm。

上述，改性纳米二氧化钛的制备过程为：将纳米二氧化钛粉体在水中超声分散均匀，之后在温度为82℃的条件下，加入4滴0.5mol/L的次氯酸溶液，然后加入1.0mol/L的硫酸钙溶液，搅拌15分钟，再静置90分钟后过滤、烘干得到所述改性纳米二氧化钛；其中，纳米二氧化钛粉体与水的质量比为1：12；纳米二氧化钛粉体与硫酸钙溶液的质量比为1：0.20。

通过以下方法制备：

第一步、所述重量份的聚乳酸、聚己内酯、改性纳米二氧化钛、甘蔗渣纤维与钛酸酯偶联剂在温度为125℃的条件下混合20min，然后加入所述重量份的纳米银、棕榈醇和苯甲酸继续混合6min，得到混合物料，备用

第二步、第一步中得到的混合物料转入温度为145℃的挤出机中，加热30min，通过温度为165℃的圆形模头挤出成型，冷却至35℃时裁切得到所述可降解抗菌环保吸管。

上述实施例制备的可降解抗菌环保吸管经过性能测试，其透光率为92.8％、拉伸强度为13.9MPa，熔融指数为3.22g/10min(190℃)，卫生指标合格；并参考QB/T4633-2014标准测定可降解抗菌环保吸管弃用后降解率为93.3％。

实施例3

一种可降解抗菌环保吸管

由以下重量份的原料组成：聚乳酸28kg、聚己内酯14kg、纳米银0.7kg、改性纳米二氧化钛0.35kg、甘蔗渣纤维2.7kg、钛酸酯偶联剂1.4kg、棕榈醇1.4kg、苯甲酸0.45kg；其中，甘蔗渣纤维的长度为1.05mm。

上述，改性纳米二氧化钛的制备过程为：将纳米二氧化钛粉体在水中超声分散均匀，之后在温度为77℃的条件下，加入4滴0.3mol/L的次氯酸溶液，然后加入0.6mol/L的硫酸钙溶液，搅拌11分钟，再静置70分钟后过滤、烘干得到所述改性纳米二氧化钛；其中，纳米二氧化钛粉体与水的质量比为1：12；纳米二氧化钛粉体与硫酸钙溶液的质量比为1：0.12。

通过以下方法制备：

第一步、所述重量份的聚乳酸、聚己内酯、改性纳米二氧化钛、甘蔗渣纤维与钛酸酯偶联剂在温度为100℃的条件下混合12min，然后加入所述重量份的纳米银、棕榈醇和苯甲酸继续混合4min，得到混合物料，备用

第二步、第一步中得到的混合物料转入温度为130℃的挤出机中，加热22min，通过温度为150℃的圆形模头挤出成型，冷却至28℃时裁切得到所述可降解抗菌环保吸管。

上述实施例制备的可降解抗菌环保吸管经过性能测试，其透光率为92.0％、拉伸强度为13.8MPa，熔融指数为3.21g/10min(190℃)，卫生指标合格；并参考QB/T4633-2014标准测定可降解抗菌环保吸管弃用后降解率为92.7％。

实施例4

一种可降解抗菌环保吸管

由以下重量份的原料组成：聚乳酸34kg、聚己内酯20kg、纳米银1.3kg、改性纳米二氧化钛0.55kg、甘蔗渣纤维3.7kg、钛酸酯偶联剂1.7kg、棕榈醇1.8kg、苯甲酸0.75kg；其中，甘蔗渣纤维的长度为1.65mm。

上述，改性纳米二氧化钛的制备过程为：将纳米二氧化钛粉体在水中超声分散均匀，之后在温度为80℃的条件下，加入4滴0.3mol/L的次氯酸溶液，然后加入0.9mol/L的硫酸钙溶液，搅拌14分钟，再静置80分钟后过滤、烘干得到所述改性纳米二氧化钛；其中，纳米二氧化钛粉体与水的质量比为1：10；纳米二氧化钛粉体与硫酸钙溶液的质量比为1：0.18。

通过以下方法制备：

第一步、所述重量份的聚乳酸、聚己内酯、改性纳米二氧化钛、甘蔗渣纤维与钛酸酯偶联剂在温度为120℃的条件下混合18min，然后加入所述重量份的纳米银、棕榈醇和苯甲酸继续混合5min，得到混合物料，备用

第二步、第一步中得到的混合物料转入温度为140℃的挤出机中，加热28min，通过温度为160℃的圆形模头挤出成型，冷却至33℃时裁切得到所述可降解抗菌环保吸管。

上述实施例制备的可降解抗菌环保吸管经过性能测试，其透光率为92.5％、拉伸强度为13.6MPa，熔融指数为3.23g/10min(190℃)，卫生指标合格；并参考QB/T4633-2014标准测定可降解抗菌环保吸管弃用后降解率为92.4％。

实施例5

一种可降解抗菌环保吸管

由以下重量份的原料组成：聚乳酸31kg、聚己内酯17kg、纳米银1.0kg、改性纳米二氧化钛0.45kg、甘蔗渣纤维3.2kg、钛酸酯偶联剂1.6kg、棕榈醇1.6kg、苯甲酸0.55kg；其中，甘蔗渣纤维的长度为1.45mm。

上述，改性纳米二氧化钛的制备过程为：将纳米二氧化钛粉体在水中超声分散均匀，之后在温度为78℃的条件下，加入3滴0.4mol/L的次氯酸溶液，然后加入0.8mol/L的硫酸钙溶液，搅拌13分钟，再静置75分钟后过滤、烘干得到所述改性纳米二氧化钛；其中，纳米二氧化钛粉体与水的质量比为1：11；纳米二氧化钛粉体与硫酸钙溶液的质量比为1：0.15。

通过以下方法制备：

第一步、所述重量份的聚乳酸、聚己内酯、改性纳米二氧化钛、甘蔗渣纤维与钛酸酯偶联剂在温度为115℃的条件下混合15min，然后加入所述重量份的纳米银、棕榈醇和苯甲酸继续混合5min，得到混合物料，备用

第二步、第一步中得到的混合物料转入温度为135℃的挤出机中，加热25min，通过温度为155℃的圆形模头挤出成型，冷却至31℃时裁切得到所述可降解抗菌环保吸管。

上述实施例制备的可降解抗菌环保吸管经过性能测试，其透光率为92.8％、拉伸强度为14.6MPa，熔融指数为3.24g/10min(190℃)，卫生指标合格；并参考QB/T4633-2014标准测定可降解抗菌环保吸管弃用后降解率为93.7％。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。