專利名稱：全生物降解包裝膜及其制備方法
全生物降解包裝膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子化合物的組合物，特別是涉及生物降解塑料技術，尤其是涉 及全生物降解包裝膜及其制備方法。
背景技術：
早在20世紀70年代，人們即已明顯感覺到，塑料制品雖然獲得廣泛應用，但 是當塑料制品被作為垃圾而丟棄于環(huán)境中時，由于這類塑料制品經(jīng)久耐用，在自然 界中長期不能降解，會對環(huán)境造成污染，于是這類塑料制品反而成為人類的負擔了。 所以，人們希望采用能夠被環(huán)境中有機微生物降解的替代品，或者可由再生資源制 造的生物降解塑料；因而新的生物降解塑料技術亦應運而生。
20世紀元90年代以來降解塑料技術有了較大進展，并開發(fā)了各種可降解塑料， 這種可降解塑料主要以淀粉共混型為主，但這類可降解塑料不是嚴格意義上的降解 塑料，只是一種分解型塑料，對環(huán)境同樣會造成二次污染。所以開發(fā)生物降解塑料 制品成為上世紀90年代的熱點，但是當時生物降解塑料因為成本和技術題，發(fā) 展緩慢。近年來隨著原料生產(chǎn)和制品加工技術的進步，生物降解塑料成為可持續(xù)和 循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的亮點，無論是從能源替代、二氧化碳減少，還是從環(huán)境保護以及部 分解決"三農(nóng)"問題，發(fā)展生物降解塑料都是必要的，也是十分有意義的。
全生物降解塑料，例如聚己內(nèi)脂、聚乳酸、聚乙烯醇等，由于價格昂貴很難 被巿場接受。因此，只有通過生物降解塑料與淀粉共混，提高淀粉含量降低成本， 采用工業(yè)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品性價比，才能得到推廣和應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于避免上述現(xiàn)有技術的不足之處而提出一種全生
物降解包裝膜及其制備方法；本發(fā)明全生物降解包裝膜性能好、能夠被環(huán)境中有機 微生物降解;其制備方法簡單、成本低廉；并且其符合資源替代和產(chǎn)品環(huán)保的塑料包 裝工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，是一種具有很大發(fā)展?jié)摿蛶垐鲂枨蟮娜锝到獍b 膜。
本發(fā)明解決所述技術問題釆用的技術方案是
提供一種全生物降解包裝膜，其各組份有如下的重量百分比胺化淀粉為40% ~ 80%，改性聚乙烯醇為15%~45%，增塑劑為2%-10%,絡合劑為1%~5%，潤滑劑為0. 5%~ ly。，剩余量是其它助劑， 一般其它助劑為0. 5%~ 1%。
所述全生物降解包裝膜的各組份詳細說明如下 胺化淀粉
所述胺化淀粉包括淀粉和淀粉胺化劑，其各組份的重量百分比淀粉為85%~ 95%,所述酰胺或聚丙烯酰胺為5%~15%。所述淀粉是來源于植物的玉米淀粉、木薯 淀粉、土豆淀粉、小麥淀粉及高支鏈淀粉中的任何一種，優(yōu)先選用玉米淀粉。所述 淀粉胺化劑是酰胺類化合物，優(yōu)先選用酰胺或聚丙烯酰胺中的任何一種。 一般淀粉 的結(jié)晶度較高，達到40%，實際上是無法進行塑化加工的；將淀粉胺化， 一方面可以 降低加工過程中淀粉凝膠化的速度，另一方面可以減少混合物中水份的含量。
所述胺化淀粉的制備方法是按重量百分比將85%~95%的淀粉和5%~15%的淀粉 胺化劑稱好重量；將稱好重量的所述淀粉置于高速攪拌反應釜中，緩慢加熱并開啟 高速攪拌反應釜攪拌，待所述淀粉溫度達到60 65X:時，緩慢加入稱好重量的所述 淀粉胺化劑，保持60 65。C的恒溫，并以900 ~ 1200轉(zhuǎn)/分鐘的高速攪拌25~35分 鐘，再降溫冷卻至室溫，放料即得到所述胺化淀粉。
改性聚乙烯醇
所述改性聚乙烯醇包括聚乙烯醇、正丁醛和尿素；其各組份的重量百分比聚乙 烯醇為70%~90%，正丁醛為5%~25%，剩佘量是尿素，尿素是3%~8%。
PVA (聚乙烯醇)的熔點與分解溫度十分接近，而且因為水份含量的變化，聚乙 烯醇的加工溫度變化較大，所以只有降低聚乙烯醇的塑化溫度才易于塑化加工。本 發(fā)明采用對聚乙烯醇進行縮醛化改性。
所述改性聚乙烯醇的制備方法是按重量百分比將70%~90%的聚乙烯醇、5%~ 25%的正丁醛和剩佘量的尿素稱好重量；將稱好重量的所述聚乙烯醇加入高速攪拌 反應釜，開始攪拌并升溫，同時加入水，加入水的重量等于聚乙烯醇的重量,待升溫 至90 92'C,保持90 92。C的恒溫攪拌25 30分鐘，然后降溫到60 ~ 65。C時加入 稱好重量的正丁醛，保持60 65。C的恒溫攪拌25~ 30分鐘，再加入稱好重量的尿 素降溫至室溫，干燥、失水即得到所述改性聚乙烯醇。
增塑劑
所述增塑劑是脂肪族多元醇的一種或多種的混合物。
選用所述增塑劑應具備以下幾點①增塑劑必須能夠與胺化淀粉、改性聚乙烯
醇是完全相容的化合物；②增塑劑不但能夠降低改性聚乙烯醇的熔點，而且能夠改變其流動性；③增塑劑的沸點要高于所選組份混合物的加工溫度；④增塑劑中必須 富含有羥基。增塑劑的選擇和用量至關重要，不但決定所述全生物降解包裝膜的整 體加工參數(shù)，而且決定所述全生物降解包裝膜力學性能的優(yōu)異。
所述絡合劑是硼砂、硼酸、硼酸鎂或含硼化合物中的任何一種。 將胺化淀粉和改性聚乙烯醇在增塑劑存在的情況下，通過機械共混，主體組份 通過絡合劑中的硼氧為中心離子與混合組份中的羥基、醛基形成網(wǎng)狀結(jié)構的多核絡 合物，而成為較好交聯(lián)體系，并且絡合劑還具有以下作用①增加親水基的官能團 和親油基官能團的相互結(jié)合，提高所述全生物降解包裝膜的力學性能；②提高所述 全生物降解包裝膜的透明度；③提高所述全生物降解包裝膜的撕裂強度。
潤滑劑
所述潤滑劑是液體石蠟、聚氧乙烯蠟或微晶蠟中的任何一種。 潤滑劑可以選擇塑料加工中常用的烴類、脂肪酸酰胺中的一種或幾種的混合物。
例如可以用烯烴類潤滑劑中的液體石蠟、聚氧乙烯蠟，這種潤滑劑一般用量較大
而價格低廉，而脂肪酸酰胺類潤滑劑用量較少而價格較貴。
所述其它助劑是常規(guī)包裝工業(yè)所用的抗老化劑、賦形劑、增白劑等化學助劑中 的一種或多種的混合物，抗老化劑是蔗糖酯，賦形劑是硬脂酸鈉，增白劑是鈥白粉; 這些助劑在所述全生物降解包裝膜中用量較少，但效果比較明顯。
上述所提到的所有原料和助劑可全部在巿場上購買得到。
所述全生物降解包裝膜制備所用的設備 高速攪拌反應釜
采用多功能分散反應釜，集低速強力攪拌和高速分散于一體，對能變性物料具 有很好的適應性，攪拌分散同時進行并保證各種物料不揮發(fā)損失；特別適合淀粉胺 化，聚乙烯醇改性的反應體系。高速攪拌反應釜為本公司加工生產(chǎn)，或者北京華新 科塑料機械有限公司制造的高速攪拌反應釜,其型號為SHR-200。高速攪拌反應釜低 速攪拌速度為500 750r/min(轉(zhuǎn)/分鐘)，其高速攪拌速度為900 ~ 1200r/min (轉(zhuǎn) /分鐘)。
絡合劑
其它助劑擠出機
采用本公司研制生產(chǎn)的擠出機擠出造粒，或者南京杰恩特機電有限公司制造的
擠出機，其型號為SJ-"，無須其它設備。使用擠出機的特點(l)擠出機能夠克服其 它擠出機造粒時因熔體粘度較大，不易進料的缺點；(2)擠出機溫度調(diào)解能夠保證了 物料所需的流動性和剪切力，以及各物料間的摻混均勻程度；(3)擠出機保證了淀粉 中原有水份的不蒸發(fā)損失，以方便控制物料的含水量；(4)擠出機的螺桿結(jié)構采用多 級壓縮結(jié)構保證了所有物料的塑化過程；(5)擠出機主要控制溫度有四段，它們分別 是85~95°C、 120~130°C、 130~140°C、 140~150。C;
吹膜機
用適合于聚丙烯、聚乙烯等吹膜的普通吹膜機吹膜，在本發(fā)明中吹膜時控制溫 度有五段分別是機體溫度140~150°C、 150~160°C、 150~160°C、 155~165°C, 模頭溫度130~140°C。
本發(fā)明還提出了一種制造上述全生物降解包裝膜的制備方法，包括以下步驟
① 用淀粉胺化劑將淀粉胺化，得到胺化淀粉；
② 將聚乙烯醇進行縮醛化改性，得到改性聚乙烯醇；
③ 按重量百分比將40%~80%的胺化淀粉、15%~45%的改性聚乙烯醇、2%~10% 的增塑劑、1%~5%的絡合劑、0. 5%~1%的潤滑劑和剩余量的其它助劑稱好
重量，先將稱好重量的所述胺化淀粉和所述改性聚乙烯醇倒入高速攪拌反 應釜，開始在轉(zhuǎn)速500r/min~ 750r/min下攪拌4~6分鐘，然后加入稱好
重量的所述增塑劑、所述絡合劑、所述潤滑劑和所述其它助劑，并在轉(zhuǎn)速 900 ~ 1200r/min下攪拌8 ~ 12分鐘后，再轉(zhuǎn)入500 ~ 750轉(zhuǎn)/分鐘的低速攪拌 8~12分鐘，然后放料既得到所述混合物，在整個混料過程中物料溫度控制 在< 50°C。
將從步驟③得到的混合物用擠出機造粒，所述擠出機主要控制溫度有四段， 它們分別是85~95°C、 120~130°C、 130~140°C、 140~150°C;
將從步驟④擠出的粒料用適合于聚丙烯、聚乙烯吹膜的吹膜機吹膜制得所 述全生物降解包裝膜，吹膜時控制溫度有五段，它們分別是機體溫度 140~150°C、 150~160°C、 150~160°C、 155~165°C,模頭溫度130-140 °C。
同現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明全生物降解包裝膜各組份的原料可全部在巿場上購買得到，而且價格便
宜；再加上本發(fā)明制備方法簡單、制造成本也低；本發(fā)明全生物降解包裝膜組份中大 部分釆用胺化淀粉、改性聚乙烯醇及少量的增塑劑、絡合劑，這樣使其成本更低、 性能也好、能夠被環(huán)境中有機微生物降解；并且其符合資源替代和產(chǎn)品環(huán)保的塑料 包裝工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，是一種具有很大發(fā)展?jié)摿蛶垐鲂枨蟮娜锝到獍?裝膜。
具體實施方式

下面通過各實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。 實施例1
(1) .按以下重量進行原料配比
胺化淀粉70%、改性聚乙烯醇20%、增塑劑8%、絡合劑1%、潤滑劑0.5%、 其它助劑0.5%。
所述胺化淀粉采用玉米淀粉和聚丙烯酰胺進行胺化所制備，其重量百分比是:玉 米淀粉90%,聚丙烯酰胺10%。
所述改性聚乙烯醇釆用聚乙烯醇、正丁醛和尿素所制備，其重量百分比是:聚乙 烯醇80%,正丁醛:16%,尿素:4%。
所述增塑劑是丙三醇；
所述絡合劑是硼酸；
所述潤滑劑是聚氧乙烯蠟；
所述其它助劑是蔗糖酯、硬脂酸鈉和鈦白粉中的一種或多種的混合物。
(2) .本實施例的全生物降解包裝膜制備方法步驟如下
① 淀粉進行胺化先將稱好重量的所述玉米淀粉置于高速攪拌反應釜中，緩慢 加熱并開啟高速攪拌反應釜攪拌，待所述淀粉溫度達到60 65'C時，緩慢加入稱好 重量的所述聚丙烯酰胺，保持60 - 65'C的恒溫，并以900 ~ 1200轉(zhuǎn)/分鐘的高速攪拌 25~35分鐘，再降溫冷卻至室溫，放料即得到所述胺化淀粉；
② 聚乙烯醇的改性將稱好重量的所述聚乙烯醇加入高速攪拌反應釜攪拌并升 溫，同時加入水，加入水的重量等于聚乙烯醇的重量,待升溫至90~92°C,保持90~ 92。C的恒溫攪拌25~ 30分鐘，然后降溫到60 65。C時加入稱好重量的所述正丁醛， 保持60 65'C的恒溫25 30分鐘，再加入稱好重量的所述尿素降溫至室溫，干燥、
失水即得到所述改性聚乙烯醇；
③ 混料將稱好重量的所述胺化淀粉和所述改性聚乙烯醇倒入高速攪拌反應 釜，開始以500 750r/rain的低速攪拌4~6分鐘，然后加入稱好重量的所述增塑劑、所述絡合劑、所述潤滑劑和所述其它助劑，并以900 - 1200轉(zhuǎn)/分鐘的高速攪 拌8~12分鐘后，再轉(zhuǎn)入500 - 750轉(zhuǎn)/分鐘的低速攪拌8-12分鐘，然后放料既得 到所述混合物，在整個混料過程中物料溫度控制在《5(TC;
④ 擠出機擠出造粒將從步驟③得到的混合物倒入擠出機造粒，擠出機主要控 制溫度有四段分別是90°C、 125°C、 135°C、 "5。C;
⑤ 將從步驟(3)擠出的粒料用適合于聚丙烯、聚乙烯吹膜的吹膜機吹膜制備得到 本實施例的所述全生物降解包裝膜，吹膜時控制溫度有五段分別是機體溫度145 。C、 155°C、 155°C、 16(TC,模頭溫度135°C。
實施例2
(1) .按以下重量進行原料配比
胺化淀粉60%、改性聚乙烯醇30%、增塑劑8%、絡合劑1%、潤滑劑0.5%、 其它助劑0.5%。
所述胺化淀粉采用玉米淀粉和聚丙烯酰胺進行胺化所制備，其重量百分比是:玉 米淀粉90%,聚丙烯酰胺10%。
所述改性聚乙烯醇釆用聚乙烯醇、正丁醛和尿素所制備，其重量百分比是:聚乙 烯醇80%,正丁醛16%,尿素4%。
所述增塑劑是丙三醇；
所述絡合劑是硼酸； 所述潤滑劑是聚氧乙烯蠟；
所述其它助劑是蔗糖酯、硬脂酸鈉和鈦白粉中的一種或多種的混合物。
(2) .本實施例的全生物降解包裝膜制備方法步驟同實施例1 。
實施例3
(l).按以下重量進行原料配比
胺化淀粉50%、改性聚乙烯醇40%、增塑劑8%、絡合劑1%、潤滑劑0. 5%、 其它助劑0.5%。
所述胺化淀粉采用玉米淀粉和聚丙烯酰胺進行胺化所制備,其重量百分比是:玉 米淀粉90%,聚丙烯酰胺10%。
所述改性聚乙烯醇采用聚乙烯醇、正丁醛和尿素所制備，其重量百分比是:聚乙 烯醇80%,正丁醛16%,尿素:4%。
所述增塑劑是丙三醇；
所述絡合劑是硼酸；所述潤滑劑是聚氧乙烯蠟；
所述其它助劑是蔗糖酯、硬脂酸鈉和鈦白粉中的一種或多種的混合物。 (2).本實施例的全生物降解包裝膜制備方法步驟同實施例1。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其描述較為具體和詳細，但
并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制；應當指出的是，對于本領域的普通 技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些 都屬于本發(fā)明的保護范圍；因此，凡跟本發(fā)明權利要求范圍所做的等同變換與修飾， 均應屬于本發(fā)明權利要求的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種全生物降解包裝膜，其特征在于所述包裝膜各組份有如下的重量百分比胺化淀粉為40％～80％改性聚乙烯醇為15％～45％增塑劑為2％～8％絡合劑為1％～5％潤滑劑為0.5％～1％剩余量是其它助劑。
2. 根據(jù)權利要求l所述的全生物降解包裝膜，其特征在于所述胺化淀粉包括淀粉和淀粉胺化劑，所述淀粉胺化劑是酰胺或聚丙烯酰 胺中的任何一種；其各組份的重量百分比淀粉為85%~95%，所述酰胺或聚丙烯 酰胺為5%~15%。所述淀粉是玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、小麥淀粉及高支鏈淀粉中的 任何一種。
3. 根據(jù)權利要求l所述的全生物降解包裝膜，其特征在于所述改性聚乙烯醇包括聚乙烯醇、正丁醛和尿素；其各組份的重量百分比 聚乙烯醇為70%~90%,正丁醛為5%~25%，剩佘量是所述尿素。
4. 根據(jù)權利要求l所述的全生物降解包裝膜，其特征在于所述增塑劑是脂肪族多元醇的一種或多種的混合物。
5. 根據(jù)權利要求1所述的全生物降解包裝膜，其特征在于所述絡合劑是硼砂、硼酸、硼酸鎂或含硼化合物中的任何一種。
6. 根據(jù)權利要求l所述的全生物降解包裝膜，其特征在于所述潤滑劑是液體石蠟、聚氧乙烯蠟或微晶蠟中的任何一種。
7. 根據(jù)權利要求l所述的全生物降解包裝膜，其特征在于所述其它助劑是抗老化劑、賦形劑和增白劑中的一種或多種的混合物。
8. —種制造權利要求1所述全生物降解包裝膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟① 用淀粉胺化劑將淀粉胺化，得到胺化淀粉；② 將聚乙烯醇進行縮醛化改性，得到改性聚乙烯醇；③ 按重量百分比將40%~80%的胺化淀粉、15%~45%的改性聚乙烯醇、2%~ 10%的增塑劑、1%~5%的絡合劑、0. 5%~1。/。的潤滑劑和剩余量的其它助 劑稱好重量，先將稱好重量的所述胺化淀粉和所述改性聚乙烯醇倒入高 速攪拌反應釜，開始以500 - 750轉(zhuǎn)/分鐘的低速攪拌4 ~6分鐘，然后 加入稱好重量的所述增塑劑、所述絡合劑、所述潤滑劑和所述其它助劑， 并以900 ~ 1200轉(zhuǎn)/分鐘的高速攪拌8 ~ 12分鐘后，再轉(zhuǎn)入500 ~ 750轉(zhuǎn)/ 分鐘的低速攪拌8~12分鐘，然后放料既得到所述混合物，在整個混料 過程中物料溫度控制在《5(TC。④ 將從步驟③得到的混合物用擠出機造粒，所述擠出機主要控制溫度有四 段，它們分別是85~95°C、 120~130°C、130~140°C、 140~150°C; 將從步驟④擠出的粒料用適合于聚丙烯、聚乙烯吹膜的吹膜機吹膜制得 所述全生物降解包裝膜，吹膜時控制溫度有五段，它們分別是機體溫 度140~150°C、 150~160°C、 150~160°C、 155~165°C，模頭溫度 130~ 140°C。
9. 根據(jù)權利要求8所述的全生物降解包裝膜的制備方法，其特征在于所述步驟①中胺化淀粉的制備方法是按重量百分比將85%~95%的淀粉和 5%~15%的淀粉胺化劑稱好重量，所述淀粉是玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、 小麥淀粉及高支鏈淀粉中的任何一種,所述淀粉胺化劑是酰胺或聚丙烯酰胺中 的任何一種；將稱好重量的所述淀粉置于高速攪拌反應釜中，緩慢加熱并開啟高速攪拌 反應釜攪拌，待所述淀粉溫度達到60 65'C時，緩慢加入稱好重量的所述淀粉 胺化劑，保持60 65。C的恒溫，并以900 -HOO轉(zhuǎn)/分鐘的高速攪拌"~ 35分 鐘，再降溫冷卻至室溫，放料即得到所述胺化淀粉。
10. 根據(jù)權利要求8所述的全生物降解包裝膜的制備方法，其特征在于所述步驟②中改性聚乙烯醇的制備方法是按重量百分比將70% ~ 90%的聚 乙烯醇、5%~25%的正丁醛和剩余量的尿素稱好重量；將稱好重量的所述聚乙烯 醇置于高速攪拌反應釜攪拌并升溫，同時加入水，加入水的重量等于聚乙烯醇的重量,待升溫至90 ~ 92°C ,保持90 ~ 92。C的恒溫攪拌25 ~ 30分鐘，然后降溫 到60 - 65'C時加入稱好重量的所述正丁醛，保持60 65'C的恒溫25 ~ 30分 鐘，再加入稱好重量的所述尿素降溫至室溫，干燥、失水即得到所述改性聚乙 烯醇。
全文摘要
一種全生物降解包裝膜，其各組份有如下的重量百分比胺化淀粉為40％～80％，改性聚乙烯醇為15％～45％，增塑劑為2％～10％，絡合劑為1％～5％，潤滑劑為0.5％～1％，剩余量是其它助劑。本發(fā)明還提出了一種制造上述全生物降解包裝膜的制備方法。本發(fā)明全生物降解包裝膜性能良好、能夠被環(huán)境中有機微生物降解；其制備方法簡單、成本低廉；并且其符合資源替代和產(chǎn)品環(huán)保的塑料包裝工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，是一種具有很大發(fā)展?jié)摿褪袌鲂枨蟮娜锝到獍b膜。
文檔編號C08K5/053GK101585932SQ20081006743
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權日2008年5月22日
發(fā)明者唐志雄, 李保銀 申請人:深圳市環(huán)之源生物科技有限公司