一種可連續(xù)化生產(chǎn)全降解淀粉基塑料合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可連續(xù)化生產(chǎn)全降解淀粉基塑料合金及其制備方法。該淀粉基塑料合金包含40～90重量份淀粉，5～60重量份聚丁二酸丁二醇酯，5～60重量份聚乳酸，10～40重量份增塑劑，0.1～10重量份增容劑和1～10重量份加工助劑。將淀粉、增塑劑及部分加工助劑混合擠出后得到熱塑性淀粉顆粒，再與聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、相容劑及剩余的加工助劑混合后擠出得到本發(fā)明的淀粉基塑料合金。本發(fā)明的淀粉基塑料合金具有良好的疏水性和強(qiáng)度，組分間相容性好，具備熱塑加工性，可連續(xù)化生產(chǎn)加工，工藝流程簡單易行。
【專利說明】一種可連續(xù)化生產(chǎn)全降解淀粉基塑料合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種可連續(xù)化生產(chǎn)全降解淀粉基塑料合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的長足發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展的理念日益深入人心。環(huán)境污染問題越來越受到全世界的關(guān)注。目前，廣泛應(yīng)用于日常生活的石油基塑料產(chǎn)品在自然條件下通常不能降解，且燃燒后容易產(chǎn)生有毒物質(zhì)，使得塑料廢棄物形成嚴(yán)重的環(huán)保問題。
[0003]開發(fā)生物降解復(fù)合材料被認(rèn)為是解決“白色污染”的有效途徑之一。這是由于他們在堆肥條件下能被微生物最終分解成二氧化碳和水，對環(huán)境影響很小，處理成本較低。此外，這類生物降解材料中的基體，如:纖維素、甲殼素、淀粉、木質(zhì)素、聚羥基脂肪酸酯和聚乳酸等均來自于可再生資源，在一定程度上減少了非再生能源的消耗，降低了溫室氣體的排放。
[0004]植物淀粉作為天然高分子化合物價(jià)格低廉，來源豐富，且在自然環(huán)境下可完全生物降解，在可再生資源中占據(jù)著重要地位。淀粉降解塑料自問世以來得到了飛速發(fā)展，先后經(jīng)歷了填充型淀粉塑料、接枝共混型淀粉塑料和熱塑性淀粉塑料三個(gè)階段。然而，由于填充型淀粉塑料的主要成分仍然是不可降解的聚烯烴材料，故并不能真正解決環(huán)保問題；接枝共混型淀粉塑料存在制備工序復(fù)雜、易形成二次污染以及難以規(guī)?；a(chǎn)等弊端也限制了其發(fā)展，因此，最有發(fā)展前景的是熱塑性淀粉塑料。然而，全淀粉塑料的韌性差、濕強(qiáng)度低，其單獨(dú)使用無法滿足一般塑料用品的基本要求，所以，將淀粉與可降解高分子或無機(jī)物共混制備生物可降解復(fù)合材料是目前的主要研究方向。
[0005]CN101392073B采用一種淀粉水解酵素對淀粉進(jìn)行生化修飾，之后與可降解脂肪族聚酯或脂肪族-芳香族共聚酯共混制備了全生物降解性淀粉樹脂薄膜，其力學(xué)性能優(yōu)異，疏水性好，但是專利中酶處理過程繁瑣，增加了成本；CN1326928C公開了一種淀粉類生物降解塑料母料及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)投資大、工序多、生產(chǎn)周期長、成本高的缺陷，但組分中含有聚烯烴類共聚物膠黏劑，產(chǎn)品并不能完全降解；CN101792591A以聚碳酸亞乙酯聚氨酯為基體相，淀粉為填充相獲得了全生物降解薄膜，其韌性良好，有較高的撕裂強(qiáng)度，使用溫度范圍廣；CN102321249A披露了一種熱塑性淀粉和生物降解聚酯預(yù)聚物為主要成分的復(fù)合材料的制備方法，其特殊的地方在于預(yù)聚物本身含有大量反應(yīng)性末端可以與淀粉形成接枝共聚物，從而大大改善載體與淀粉的相容性，加工條件溫和，但其反應(yīng)過程中的活化劑無法徹底除盡，可能造成二次污染；CN102477170A公開了以植物纖維、淀粉、脂肪族聚酯為主要成為的復(fù)合材料，但淀粉含量在25%以下且采用熔融密煉共混方式制備，無法連續(xù)性生產(chǎn)加工。
[0006]因此，本領(lǐng)域尚需研發(fā)一種新型的可連續(xù)化生產(chǎn)的全降解淀粉基塑料合金。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種可連續(xù)化生產(chǎn)全降解淀粉基塑料合金及其制備方法。
[0008]本發(fā)明的第一方面，提供一種淀粉基塑料合金，包含具有以下重量份的組分:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種淀粉基塑料合金，其特征在于，所述淀粉基塑料合金包含具有以下重量份的組分:
2.如權(quán)利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉、臘質(zhì)玉米淀粉、氧化淀粉、磷酸酯淀粉、輕丙基淀粉、醋酸酯淀粉中的一種或兩種以上的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述聚丁二酸丁二醇酯的熔體流動速率為5~10g/10min。
4.如權(quán)利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述增塑劑為水、丙三醇、甲酰胺、尿素、山梨醇、低分子量聚乙二醇、檸檬酸三乙酯中的一種或兩種以上的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述相容劑為馬來酸酐、十二丁烯丁二酸酐、馬來酸酐接枝聚乳酸、馬來酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、己二酸甘油酯、聚乙二醇、氯化鈣、甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物中的一種或兩種以上的組合。
6.如權(quán)利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述加工助劑為潤滑劑、抗氧劑、改性劑中的一種或兩種以上的組合，其中， 所述潤滑劑為硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟、液體石蠟中的一種或兩種以上的混合物； 所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑中的一種或兩種以上的混合物；所述改性劑為硬脂酸、硬脂酰胺、酒石酸、蘋果酸、癸二酸、琥珀酸中的一種或兩種以上的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述聚乳酸是D-聚乳酸、L-聚乳酸、內(nèi)消旋聚乳酸中的一種或兩種以上的組合。
8.如權(quán)利要求1所述的淀粉基塑料合金的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: i)將淀粉、增塑劑及部分加工助劑加入到高速混合機(jī)混合均勻得到第一混合物；?)將所述第一混合物密閉靜置24~48小時(shí)經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、冷卻、造粒、干燥得到熱塑性淀粉顆粒； iii)將所述熱塑性淀粉顆粒、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、相容劑及剩余的加工助劑加入到高速混合機(jī)混合均勻得到第二混合物； iv)將所述第二混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出得到所述淀粉基塑料合金。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還具有以下一個(gè)或多個(gè)特征: (1)所述步驟ii)中擠出溫度為80~160°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100~350rpm； (2)所述步驟ii)中干燥溫度為60~100°C，干燥時(shí)間為8~12hr； (3)所述步驟iv)中擠出溫度為80~180°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100~350rpm； (4)所述雙螺桿擠出機(jī)中螺桿的組合特征為同向平行共嚙合； (5)所述雙螺桿擠出機(jī)中螺桿的長徑比為40~48。
10.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的淀粉基塑料合金的用途，其特征在于，用作包裝材料、農(nóng)用薄膜、餐具、或醫(yī)療用品。
【文檔編號】C08L67/02GK103992517SQ201410256510
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】劉昌勝, 陳芳萍, 尹群杰 申請人:華東理工大學(xué)