[发明专利]一种耐热生物降解吸管材料及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种耐热生物降解吸管材料，所述耐热生物降解吸管包括以下重量份数计的组分：改性聚乳酸63‑125份，辅料20.7‑95份，复合热稳定剂0.05‑15份，天然抗菌剂2.2‑16.5份，抗老化剂1‑16份。采用本发明材料吸管的耐热生物降解吸管具有优良的耐温性、降解性、良好机械强度、韧性及加工特性，能够广泛应用于热饮行业，具有良好的应用与市场前景；通过对聚乳酸进行功能化改性、快速冷却、微波退火重结晶、拉伸取向预置等工艺相结合的方式解决了聚乳酸自身耐温性差的问题，工艺简单，生产效率高；原料来源广泛且绿色环保，对环境无压力。本发明还公开了一种采用上述耐热生物降解吸管材料的生产工艺。

技术领域

本发明涉及生物可降解材料技术领域，具体涉及一种耐热生物降解吸管材料及其生产工艺。

背景技术

从2020年底开始，奶茶、咖啡和冷饮等众多餐饮行业逐渐将传统聚丙烯吸管更新为纸吸管和生物可降解塑料吸管。纸吸管通过胶黏剂粘接形成管状，其耐水性较差，用在热饮中容易变软，尤其很多人在喝饮料时有边喝边咬管的动作，因此投入餐饮市场后消费者普遍反应体验感差。生物降解吸管的外观和使用性能与聚丙烯吸管相近，市场接受度也较高。生物降解吸管的主要原料是聚乳酸(PLA)，PLA由储量丰富的淀粉经过发酵制成，由PLA制成的吸管使用后可直接进行堆肥处理，最终完全降解为生物质，二氧化碳和水，对环境无压力，有助于实现碳中和目标。PLA的硬度和强度较高，但缺乏柔性和弹性，软化点较低(58℃左右)，在加工和使用过程中容易断裂且耐温性较差，因此PLA吸管更适用于冷饮，在热饮中使用需添加其他生物可降解聚酯(如PBAT、PBS、PCL等)来解决脆性和耐热性差的问题，或填充竹粉，淀粉，滑石粉等提高其耐热性，或通过促进PLA结晶提高其耐热性。随着生物降解吸管市场需求逐渐标准化，PLA降解吸管在多种应用场景的品质稳定性和价格都成为采购方的重点关切。

中国专利CN113698746A公开了一种可降解耐热聚乳酸管材及其制备方法，该耐热管材是将高旋光度聚乳酸、有机成核剂、无机成核剂、增韧剂及微交联剂混合，再经过挤管和退火处理之后得到。该技术可以实现高旋光度PLA的高效结晶，提高PLA的耐热性，但高旋光度PLA结晶后会使PLA吸管变得更脆，另外也会影响材料的降解性。

中国专利CN113831607A公开了一种表面覆有耐热涂层的耐热生物降解吸管及其制备方法，该方法中吸管层包含聚乳酸、PBS和聚乙醇酸，耐热涂层则由丙烯腈，苯乙烯等组成。聚乙醇酸的降解速率极快，直接添加到吸管中将严重缩短吸管的货架期和使用寿命，另外涂层中的小分子单体均不可降解且有一定毒性，难以直接用在接触制品行业。

中国专利CN113801450A公开了一种通过耐高温挤出吸管制品用全生物降解塑料及改性方法，向PLA中加入PBS、PBAT、成核剂、结晶促进剂、扩链剂、增容剂、填充剂等，并经过多次结晶，使吸管具有耐100℃高温的性能。该结晶工艺需要重复至少3次，结晶时间长，在实际生产时需要占用大量生产场地，且加工效率大大降低。

综上所述，目前PLA吸管的耐热性可通过与PBS等软化点较高的生物降解树脂混合来实现，另一方面则结合结晶工艺来实现。但在实际应用过程中也出现了PBS价格居高不下、PBS的食品模拟物总迁移量较高、结晶工艺普遍效率低下和产品性能不稳定等问题。因此，如何提供一种低成本，高效率和可降解耐热聚乳酸管材是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的为解决上述背景技术中提出的问题，提供一种耐热生物降解吸管材料及其生产工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种耐热生物降解吸管材料材料，其原料包含如下质量份数计的组分：

改性聚乳酸63-125份，辅料20.7-95份，复合热稳定剂0.05-15份，天然抗菌剂2.2-16.5份，抗老化剂1-16份。

本发明的改性聚乳酸可以为平均粒径1-5mm的圆柱状、椭圆饼状或球形颗粒，特性粘度([η])为2-8dL/g，分子量为8-16万。