一种生物基防刮花吸塑托盘及其制备方法与流程

1.本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种生物基防刮花吸塑托盘及其制备方法。


背景技术：

2.塑料托盘是一种经济实用的运输和存储物品的容器，具有着重量轻、使用方便的优点，但是受限于塑料托盘的自身性能，其在耐磨性能等方面表现不及金属托盘，易被刮花，且塑料托盘多是由石油或其他非可再生材料制成的，这意味着它们不会在自然环境中分解或降，废弃之后会造成较大的环境负担，因此有必要针对以上缺陷，制备一种环境友好型的生物基塑料托盘，以满足市场需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种生物基防刮花吸塑托盘及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种生物基防刮花吸塑托盘，其制备方法包括以下步骤：
5.s1.制备改性微胶囊；
6.s11.将纳米二氧化钛分散至无水乙醇中，超声分散30-45min后，滴加正硅酸乙酯后，滴加氨水，调节ph至10-11，避光反应4-8h后，离心分离，使用无水乙醇洗涤沉淀3-5次后，干燥至恒重，得到二氧化硅包覆的纳米二氧化钛；
7.s12.氮气氛围下，将二氧化硅包覆的纳米二氧化钛分散至dmac中，超声分散1-2h后，配置为二氧化钛悬浮液，滴加至异佛尔酮二异氰酸酯中，滴加结束后，升温至70-90℃，反应4-8h后，离心分离，使用dmac洗涤2-5次后，干燥至恒重，得到异氰酸酯基改性的二氧化硅；
8.s13.氮气氛围下，将1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，冰水浴处理至恒温，加入三乙胺，混合均匀后，滴加异山梨醇，升温至35-45℃，搅拌反应4-8h后，旋蒸去除溶剂，得到异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯；
9.s14.将异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，加入异氰酸酯基改性的二氧化硅，升温至45-55℃，搅拌反应8-12h后，离心分离，干燥至恒重后，得到端氨基改性的纳米二氧化硅；
10.s15.将1,6-己二醇二缩水甘油醚分散于dmf中，冰水浴处理至恒温，加入1-(二氨基亚甲基)胍，升温至40-60℃，反应2-4h后，加入步骤s14制备的端氨基改性的纳米二氧化硅，升温至80-90℃，反应8-12h后，离心分离，真空干燥至恒重，得到改性微胶囊；
11.s2.氮气氛围下，将改性微胶囊与异山梨醇混合，搅拌分散0.5-1h后，加入碳酸二甲酯与二正丁基亚基氧化锡，升温至130-150℃，反应4-8h后，抽真空至反应气压为0.5-1kpa，反应0.5-1h后，停止加热，使用无水乙醇洗涤后，真空干燥至恒重，得到生物基聚碳酸
酯；
12.s3.将生物基聚碳酸酯、玻璃纤维、抗氧化剂混合，升温至240-270℃，混合45-60min后，挤出造粒，得到生物基托盘母粒；
13.s5.将生物基托盘母粒挤出制备为片材，吸塑成型，得到托盘。
14.进一步的，步骤s11中，按重量份数计，所述纳米二氧化钛与正硅酸乙酯的质量比为10：(2-5)。
15.进一步的，步骤s12中，按重量份数计，所述二氧化硅包覆的纳米二氧化钛、异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为10：(1-3)。
16.进一步的，步骤s13中，按重量份数计，所述1,3,5-三氨基苯、三乙胺、异山梨醇的质量比为1：(0.03-0.05)：(1-1.3)。
17.进一步的，步骤s14中，按重量份数计，所述异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯、氰酸酯基改性的二氧化硅的质量比为(1-3)：10。
18.进一步的，步骤s15中，按重量份数计，所述1-(二氨基亚甲基)胍、1,6-己二醇二缩水甘油醚、端氨基改性的纳米二氧化硅的质量比为1：(1.5-2.3)：(10-15)。
19.进一步的，步骤s2中，按重量份数计，所述改性微胶囊、异山梨醇、碳酸二甲酯、二正丁基亚基氧化锡的质量比为(1-2)：(2.5-4)：(11-18)：(0.3-0.8)。
20.进一步的，步骤s3中，按重量份数计，所述生物基聚碳酸酯、玻璃纤维、抗氧化剂的质量比为(50-80)：(20-40)：(0.1-0.5)。
21.进一步的，步骤s4中，吸塑温度为235-245℃。
22.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
23.1.本发明为了降低环境负担，使用了生物基异山梨醇作为原料，与碳酸二甲酯反应制备了聚碳酸酯材料，相较于石油基塑料，具有更好的可降解性能，对环境负担小，减少了对石油等不可再生资源的依赖；
24.2.为了增强本发明制备的塑料托盘的耐磨性能，本发明使用纳米二氧化钛作为核心，合成了改性微胶囊，将二氧化钛表面包覆一层二氧化硅后，在其表面使用异氰酸酯处理，使其表面接枝异氰酸酯基，提升反应活性，增加后续反应接枝率；在此基础上，本发明利用1,3,5-三氨基苯作为接枝核心，将其与异山梨醇反应，通过控制反应条件，确保1,3,5-三氨基苯仍具有足够的游离氨基进一步反应；且在其表面引入的异山梨醇仍可与碳酸二甲酯反应，从而进一步的增强微胶囊与聚碳酸酯的相容性与交联性，进一步的提升其强度与耐磨性能。
25.3.由于本发明制备的塑料托盘为生物基塑料托盘，可被自然环境中微生物降解，为延长其使用寿命，避免在使用过程中被微生物降解，影响强度，因此本发明在制备改性微胶囊过程中还引入了1-(二氨基亚甲基)胍，将其与带有环氧基团的1,6-己二醇二缩水甘油醚反应，控制反应条件与添加量，从而制备得到具有游离环氧基的胍-甘油醚复合物，并利用氨基对环氧基的开环，将其接枝在微胶囊表面，利用其抗菌性能，避免在使用期间的生物降解，从而延长使用寿命。
具体实施方式
26.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
例仅仅是本发明一部分实施例，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。
27.本发明实施例与对比例中，所使用的纳米二氧化钛为江苏先丰纳米材料科技有限公司提供的xfi02型纳米二氧化钛；正硅酸乙酯由安徽金粤冠新材料科技有限公司提供；1,3,5-三氨基苯由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；碳酸二甲酯由阿拉丁试剂有限公司提供；异山梨醇由湖北东曹化学科技有限公司提供；1,6-己二醇二缩水甘油醚由武汉吉鑫益邦生物科技有限公司提供；1-(二氨基亚甲基)胍由湖北信康医药化工有限公司提供；玻璃纤维由河北省厚康矿产品有限公司提供，平均直径1.02微米，纤维长度为3-19mm；抗氧化剂为抗氧化剂1010；
28.实施例1.
29.一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，包括以下步骤：
30.s1.制备改性微胶囊；
31.s11.按重量份数计，将10份纳米二氧化钛分散至200份无水乙醇中，超声分散30min后，滴加2份正硅酸乙酯后，滴加氨水，调节ph至10，避光反应4h后，离心分离，使用无水乙醇洗涤沉淀3次后，干燥至恒重，得到二氧化硅包覆的纳米二氧化钛；
32.s12.氮气氛围下，将10份二氧化硅包覆的纳米二氧化钛分散至dmac中，超声分散1h后，配置为二氧化钛悬浮液，滴加至1份异佛尔酮二异氰酸酯中，滴加结束后，升温至70℃，反应4h后，离心分离，使用dmac洗涤2次后，干燥至恒重，得到异氰酸酯基改性的二氧化硅；
33.s13.氮气氛围下，将1份1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，冰水浴处理至恒温，加入0.03份三乙胺，混合均匀后，滴加1份异山梨醇，升温至35℃，搅拌反应4h后，旋蒸去除溶剂，得到异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯；
34.s14.将1份异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，加入10份异氰酸酯基改性的二氧化硅，升温至45℃，搅拌反应8h后，离心分离，干燥至恒重后，得到端氨基改性的纳米二氧化硅；
35.s15.将1.5份1,6-己二醇二缩水甘油醚分散于dmf中，冰水浴处理至恒温，加入1份1-(二氨基亚甲基)胍，升温至40℃，反应2h后，加入10份步骤s14制备的端氨基改性的纳米二氧化硅，升温至80℃，反应8h后，离心分离，真空干燥至恒重，得到改性微胶囊；
36.s2.氮气氛围下，将1份改性微胶囊与2.5份异山梨醇混合，搅拌分散0.5h后，加入11份碳酸二甲酯与0.3份二正丁基亚基氧化锡，升温至130℃，反应4h后，抽真空至反应气压为0.5kpa，反应0.5h后，停止加热，使用无水乙醇洗涤后，真空干燥至恒重，得到生物基聚碳酸酯；
37.s3.按重量份数计，将50份生物基聚碳酸酯、20份玻璃纤维、0.1份抗氧化剂混合，升温至240℃，混合45min后，挤出造粒，得到生物基托盘母粒；
38.s5.将生物基托盘母粒挤出制备为片材，升温至235℃，吸塑成型，得到托盘。
39.实施例2.
40.与实施例1相比，本实施例增加了步骤s15中1,6-己二醇二缩水甘油醚的添加量；
41.一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，包括以下步骤：
42.s1.制备改性微胶囊；
43.s11.按重量份数计，将10份纳米二氧化钛分散至200份无水乙醇中，超声分散30min后，滴加2份正硅酸乙酯后，滴加氨水，调节ph至10，避光反应4h后，离心分离，使用无水乙醇洗涤沉淀3次后，干燥至恒重，得到二氧化硅包覆的纳米二氧化钛；
44.s12.氮气氛围下，将10份二氧化硅包覆的纳米二氧化钛分散至dmac中，超声分散1h后，配置为二氧化钛悬浮液，滴加至1份异佛尔酮二异氰酸酯中，滴加结束后，升温至70℃，反应4h后，离心分离，使用dmac洗涤2次后，干燥至恒重，得到异氰酸酯基改性的二氧化硅；
45.s13.氮气氛围下，将1份1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，冰水浴处理至恒温，加入0.03份三乙胺，混合均匀后，滴加1份异山梨醇，升温至35℃，搅拌反应4h后，旋蒸去除溶剂，得到异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯；
46.s14.将1份异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，加入10份异氰酸酯基改性的二氧化硅，升温至45℃，搅拌反应8h后，离心分离，干燥至恒重后，得到端氨基改性的纳米二氧化硅；
47.s15.将2.3份1,6-己二醇二缩水甘油醚分散于dmf中，冰水浴处理至恒温，加入1份1-(二氨基亚甲基)胍，升温至40℃，反应2h后，加入10份步骤s14制备的端氨基改性的纳米二氧化硅，升温至80℃，反应8h后，离心分离，真空干燥至恒重，得到改性微胶囊；
48.s2.氮气氛围下，将1份改性微胶囊与2.5份异山梨醇混合，搅拌分散0.5h后，加入11份碳酸二甲酯与0.3份二正丁基亚基氧化锡，升温至130℃，反应4h后，抽真空至反应气压为0.5kpa，反应0.5h后，停止加热，使用无水乙醇洗涤后，真空干燥至恒重，得到生物基聚碳酸酯；
49.s3.按重量份数计，将50份生物基聚碳酸酯、20份玻璃纤维、0.1份抗氧化剂混合，升温至240℃，混合45min后，挤出造粒，得到生物基托盘母粒；
50.s5.将生物基托盘母粒挤出制备为片材，升温至235℃，吸塑成型，得到托盘。
51.实施例3.
52.与实施例1相比，本实施例增加了步骤s2中改性微胶囊的添加量；
53.一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，包括以下步骤：
54.s1.制备改性微胶囊；
55.s11.按重量份数计，将10份纳米二氧化钛分散至200份无水乙醇中，超声分散30min后，滴加2份正硅酸乙酯后，滴加氨水，调节ph至10，避光反应4h后，离心分离，使用无水乙醇洗涤沉淀3次后，干燥至恒重，得到二氧化硅包覆的纳米二氧化钛；
56.s12.氮气氛围下，将10份二氧化硅包覆的纳米二氧化钛分散至dmac中，超声分散1h后，配置为二氧化钛悬浮液，滴加至1份异佛尔酮二异氰酸酯中，滴加结束后，升温至70℃，反应4h后，离心分离，使用dmac洗涤2次后，干燥至恒重，得到异氰酸酯基改性的二氧化硅；
57.s13.氮气氛围下，将1份1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，冰水浴处理至恒温，加入0.03份三乙胺，混合均匀后，滴加1份异山梨醇，升温至35℃，搅拌反应4h后，旋蒸去除溶剂，得到异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯；
58.s14.将1份异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，加入10份异氰酸酯
基改性的二氧化硅，升温至45℃，搅拌反应8h后，离心分离，干燥至恒重后，得到端氨基改性的纳米二氧化硅；
59.s15.将1.5份1,6-己二醇二缩水甘油醚分散于dmf中冰水浴处理至恒温，加入1份1-(二氨基亚甲基)胍，升温至40℃，反应2h后，加入10份步骤s14制备的端氨基改性的纳米二氧化硅，升温至80℃，反应8h后，离心分离，真空干燥至恒重，得到改性微胶囊；
60.s2.氮气氛围下，将2份改性微胶囊与2.5份异山梨醇混合，搅拌分散0.5h后，加入11份碳酸二甲酯与0.3份二正丁基亚基氧化锡，升温至130℃，反应4h后，抽真空至反应气压为0.5kpa，反应0.5h后，停止加热，使用无水乙醇洗涤后，真空干燥至恒重，得到生物基聚碳酸酯；
61.s3.按重量份数计，将50份生物基聚碳酸酯、20份玻璃纤维、0.1份抗氧化剂混合，升温至240℃，混合45min后，挤出造粒，得到生物基托盘母粒；
62.s5.将生物基托盘母粒挤出制备为片材，升温至235℃，吸塑成型，得到托盘。
63.实施例4.
64.一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，包括以下步骤：
65.s1.制备改性微胶囊；
66.s11.按重量份数计，将10份纳米二氧化钛分散至200份无水乙醇中，超声分散30min后，滴加5份正硅酸乙酯后，滴加氨水，调节ph至10，避光反应4h后，离心分离，使用无水乙醇洗涤沉淀3次后，干燥至恒重，得到二氧化硅包覆的纳米二氧化钛；
67.s12.氮气氛围下，将10份二氧化硅包覆的纳米二氧化钛分散至dmac中，超声分散1h后，配置为二氧化钛悬浮液，滴加至3份异佛尔酮二异氰酸酯中，滴加结束后，升温至70℃，反应4h后，离心分离，使用dmac洗涤2次后，干燥至恒重，得到异氰酸酯基改性的二氧化硅；
68.s13.氮气氛围下，将1份1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，冰水浴处理至恒温，加入0.05份三乙胺，混合均匀后，滴加1.3份异山梨醇，升温至35℃，搅拌反应4h后，旋蒸去除溶剂，得到异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯；
69.s14.将3份异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，加入10份异氰酸酯基改性的二氧化硅，升温至45℃，搅拌反应8h后，离心分离，干燥至恒重后，得到端氨基改性的纳米二氧化硅；
70.s15.将2.3份1,6-己二醇二缩水甘油醚分散于dmf中冰水浴处理至恒温，加入1份1-(二氨基亚甲基)胍，升温至40℃，反应2h后，加入15份步骤s14制备的端氨基改性的纳米二氧化硅，升温至80℃，反应8h后，离心分离，真空干燥至恒重，得到改性微胶囊；
71.s2.氮气氛围下，将2份改性微胶囊与4份异山梨醇混合，搅拌分散0.5h后，加入18份碳酸二甲酯与0.8份二正丁基亚基氧化锡，升温至130℃，反应4h后，抽真空至反应气压为0.5kpa，反应0.5h后，停止加热，使用无水乙醇洗涤后，真空干燥至恒重，得到生物基聚碳酸酯；
72.s3.按重量份数计，将80份生物基聚碳酸酯、40份玻璃纤维、0.5份抗氧化剂混合，升温至270℃，混合45min后，挤出造粒，得到生物基托盘母粒；
73.s5.将生物基托盘母粒挤出制备为片材，升温至245℃，吸塑成型，得到托盘。
74.对比例1.
75.本对比例未制备改性微胶囊，仅使用纳米二氧化钛等量替换；
76.一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，包括以下步骤：
77.s1.氮气氛围下，将1份纳米二氧化钛与2.5份异山梨醇混合，搅拌分散0.5h后，加入11份碳酸二甲酯与0.3份二正丁基亚基氧化锡，升温至130℃，反应4h后，抽真空至反应气压为0.5kpa，反应0.5h后，停止加热，使用无水乙醇洗涤后，真空干燥至恒重，得到生物基聚碳酸酯；
78.s2.按重量份数计，将50份生物基聚碳酸酯、20份玻璃纤维、0.1份抗氧化剂混合，升温至240-270℃，混合45-60min后，挤出造粒，得到生物基托盘母粒；
79.s4.将生物基托盘母粒挤出制备为片材，升温至235℃，吸塑成型，得到托盘。
80.检测：根据iso-179将实施例1-4与对比例1制备的样品制备为80*10*4mm的试样，检测其弯曲强度，检测条件为2mm/min；根据din磨耗测试，检测其耐磨性能；根据gb/t21551.2中贴膜法检测实施例1-4与对比例1的抗金黄色葡萄球菌性能；检测结果见下表：
[0081][0082]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

技术特征：
1.一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.制备改性微胶囊；s11.将纳米二氧化钛分散至无水乙醇中，超声分散30-45min后，滴加正硅酸乙酯后，滴加氨水，调节ph至10-11，避光反应4-8h后，离心分离，使用无水乙醇洗涤沉淀3-5次后，干燥至恒重，得到二氧化硅包覆的纳米二氧化钛；s12.氮气氛围下，将二氧化硅包覆的纳米二氧化钛分散至dmac中，超声分散1-2h后，配置为二氧化钛悬浮液，滴加至异佛尔酮二异氰酸酯中，滴加结束后，升温至70-90℃，反应4-8h后，离心分离，使用dmac洗涤2-5次后，干燥至恒重，得到异氰酸酯基改性的二氧化硅；s13.氮气氛围下，将1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，冰水浴处理至恒温，加入三乙胺，混合均匀后，滴加异山梨醇，升温至35-45℃，搅拌反应4-8h后，旋蒸去除溶剂，得到异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯；s14.将异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯溶于醋酸丁酯中，加入异氰酸酯基改性的二氧化硅，升温至45-55℃，搅拌反应8-12h后，离心分离，干燥至恒重后，得到端氨基改性的纳米二氧化硅；s15.将1,6-己二醇二缩水甘油醚分散于dmf中，冰水浴处理至恒温，加入1-(二氨基亚甲基)胍，升温至40-60℃，反应2-4h后，加入步骤s14制备的端氨基改性的纳米二氧化硅，升温至80-90℃，反应8-12h后，离心分离，真空干燥至恒重，得到改性微胶囊；s2.氮气氛围下，将改性微胶囊与异山梨醇混合，搅拌分散0.5-1h后，加入碳酸二甲酯与二正丁基亚基氧化锡，升温至130-150℃，反应4-8h后，抽真空至反应气压为0.5-1kpa，反应0.5-1h后，停止加热，使用无水乙醇洗涤后，真空干燥至恒重，得到生物基聚碳酸酯；s3.将生物基聚碳酸酯、玻璃纤维、抗氧化剂混合，升温至240-270℃，混合45-60min后，挤出造粒，得到生物基托盘母粒；s5.将生物基托盘母粒挤出制备为片材，吸塑成型，得到托盘。2.根据权利要求1所述的一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于：步骤s11中，按重量份数计，所述纳米二氧化钛与正硅酸乙酯的质量比为10：(2-5)。3.根据权利要求1所述的一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于：步骤s12中，按重量份数计，所述二氧化硅包覆的纳米二氧化钛、异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为10：(1-3)。4.根据权利要求1所述的一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于：步骤s13中，按重量份数计，所述1,3,5-三氨基苯、三乙胺、异山梨醇的质量比为1：(0.03-0.05)：(1-1.3)。5.根据权利要求1所述的一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于：步骤s14中，按重量份数计，所述异山梨醇接枝的1,3,5-三氨基苯、氰酸酯基改性的二氧化硅的质量比为(1-3)：10。6.根据权利要求1所述的一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于：步骤s15中，按重量份数计，所述1-(二氨基亚甲基)胍、1,6-己二醇二缩水甘油醚、端氨基改性的纳米二氧化硅的质量比为1：(1.5-2.3)：(10-15)。7.根据权利要求1所述的一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于：步骤s2中，按重量份数计，所述改性微胶囊、异山梨醇、碳酸二甲酯、二正丁基亚基氧化锡的质量比
为(1-2)：(2.5-4)：(11-18)：(0.3-0.8)。8.根据权利要求1所述的一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于：步骤s3中，按重量份数计，所述生物基聚碳酸酯、玻璃纤维、抗氧化剂的质量比为(50-80)：(20-40)：(0.1-0.5)。9.根据权利要求1所述的一种生物基防刮花吸塑托盘的制备方法，其特征在于：步骤s4中，吸塑温度为235-245℃。10.一种如权利要求1-9任意一项制备方法制备的生物基防刮花吸塑托盘。

技术总结
本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种生物基防刮花吸塑托盘及其制备方法；为降低环境负担，本发明使用了生物基异山梨醇作为原料，与碳酸二甲酯反应制备了聚碳酸酯材料，同时为增塑料托盘的耐磨性能，本发明使用纳米二氧化钛作为核心，合成了改性微胶囊，在其表面引入异山梨醇与1-(二氨基亚甲基)胍，在增强与聚碳酸酯相容性的同时，利用其抗菌性能，避免在使用期间的生物降解，从而延长使用寿命，避免在使用期间因生物降解问题出现强度下降，造成安全风险。成安全风险。


技术研发人员：匡情昌
受保护的技术使用者：珠海市凯拓塑料制品有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/14