本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種丙烯酸丁酯改性淀粉制備的可生物降解的發(fā)泡塑料母料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著塑料工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，日益增多的廢棄石油基塑料制品給環(huán)境帶來了近乎毀滅的災(zāi)難，大量的塑料垃圾被遺棄在社會環(huán)境中，所制造的“白色污染”已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的棘手的問題。其中，泡沫塑料占到廢棄塑料很大的比例。漂浮在海洋中的垃圾島，就是其最直接的體現(xiàn)。因此，生產(chǎn)能夠完全降解的發(fā)泡塑料來替代傳統(tǒng)的石油基泡沫塑料，已成為當(dāng)下塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向之一。

公開號為cn105778143a的專利申請材料，公開了一種可生物降解的淀粉基發(fā)泡塑料的發(fā)泡方法。該方法中所用材料的組分由淀粉、淀粉與丙烯酸酯接枝物、和聚丙烯酸酯組成。發(fā)泡劑為水。通過該方法發(fā)泡工藝簡單，材料成本較低，并且得到的發(fā)泡塑料能夠生物降解。但是，通過該方法所制得的發(fā)泡塑料脆性較大，使用性能受到很大限制。如果增大聚丙烯酸酯的含量，則會導(dǎo)致生物降解性能降低。公開號為cn101519503a的發(fā)明專利也公開了一種以水為發(fā)泡劑的淀粉基發(fā)泡塑料，通過該發(fā)明制得的發(fā)泡塑料具有較好的塑性、韌性，但是該發(fā)明的組分中含有較大量的聚烯烴，這使得通過該發(fā)明制得的材料的降解性能較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述技術(shù)方案的缺陷，本發(fā)明提供一種新的以水為發(fā)泡劑的可生物降解的淀粉基發(fā)泡塑料及其制備方法。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種可生物降解的淀粉基發(fā)泡塑料母料，其特征在于，有以下步驟構(gòu)成：

a.將淀粉和丙烯酸丁酯進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，制得改性淀粉,丙烯酸丁酯含量不大于30wt％；

b.調(diào)整改性淀粉的含水量，使水分占物料重量比的12-30％，得到粉料一；

c.將可完全生物降解樹脂在低溫下研磨成粉，得到粉料二；

d.按照以下組分和重量份數(shù)配置材料：40-90份的粉料一，5-50份的粉料二，0.5-3份的成核劑，0-15份的增塑劑和0-3份的潤滑劑；

e.將d步驟的材料放入高速混料機(jī)中混合均勻，得到淀粉基發(fā)泡塑料母料。

優(yōu)選的，其中所述步驟a中，淀粉改性時加入的丙烯酸丁酯的重量比為2--20wt％。

優(yōu)選的，其中所述步驟b中，粉料一中的水分含量為15-20wt％。

優(yōu)選的，其中所述步驟c中，可完全生物降解樹脂為聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇、聚丁二酸-丁二醇、聚丁二酸-己二酸-丁二醇、聚對苯二甲酸-丁二酸-丁二醇中的一種或幾種的組合。

優(yōu)選的，其中所述步驟d中，粉料二的重量份為15-30。

優(yōu)選的，其中所述步驟d中，成核劑為滑石粉。

優(yōu)選的，其中所述步驟d中，增塑劑為甲酰胺、乙酰胺、甘油、乙二醇、山梨醇中的一種或者幾種的組合。

優(yōu)選的，其中所述步驟d中，潤滑劑為聚甘油酯、石蠟、硬脂酸脂中的一種或者幾種的組合。

優(yōu)選的，其中所述步驟e中，在混合時加入重量比為1-3wt％的馬來酸酐；

一種可生物降解的淀粉基發(fā)泡塑料母料的發(fā)泡方法，其特征在于，將本發(fā)明得到的可生物降解的淀粉基塑料母料均勻放入普通擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-130r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為80-90、90-120、130-150、130-150、120-140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為20-30.

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種可生物降解的淀粉基發(fā)泡塑料母料及其發(fā)泡方法，通過該方法制得的發(fā)泡塑料既能夠生物降解，又具備良好的使用性能，并且生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本較低。該發(fā)泡塑料具有較大的市場前景。

具體實施方式

下面通過具體實施方案對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但這些實施實例僅在于舉例說明，并不對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。

實施例一

將8600g玉米淀粉放入盛有20000g去離子水的攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后加入1400g丙烯酸丁酯，然后再向攪拌反應(yīng)釜中加入催化劑硝酸鈰銨，繼續(xù)攪拌，直至反應(yīng)2-3小時。將反應(yīng)產(chǎn)物從攪拌反應(yīng)釜中導(dǎo)出并放入離心機(jī)中去水，即得改性淀粉，將改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。

將聚丁二酸丁二醇在-20攝氏度下，通過塑料磨粉機(jī)研磨成粉，粉料的粒度為50目，即得粉料二。

取75份的粉料一、15份的粉料二、1份的滑石粉(粒度為200目)、7份的甘油、1份的聚甘油酯放入高速混料機(jī)中混合30分鐘，即得本發(fā)明的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

開動雙螺桿擠出機(jī)，并將上述淀粉基塑料母料均勻放入擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，即得本發(fā)明方法的淀粉基發(fā)泡塑料。其中擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為120r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為90、110、150、150、140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為25。

實例二

將9250g玉米淀粉放入盛有20000g去離子水的攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后加入750g丙烯酸丁酯，然后再向攪拌反應(yīng)釜中加入催化劑硝酸鈰銨，繼續(xù)攪拌，直至反應(yīng)2-3小時。將反應(yīng)產(chǎn)物從攪拌反應(yīng)釜中導(dǎo)出并放入離心機(jī)中去水，即得改性淀粉，將改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至12wt％，即得粉料一。

將聚丁二酸丁二醇在-30攝氏度下，通過塑料磨粉機(jī)研磨成粉，粉料的粒度為100目，即得粉料二。

取40份的粉料一、55份的粉料二、2.5份的滑石粉(粒度為80目)、0份的甘油、1份的聚甘油硬脂酸脂放入高速混料機(jī)中混合30分鐘，即得本發(fā)明的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

開動雙螺桿擠出機(jī)，并將上述淀粉基塑料母料均勻放入擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，即得本發(fā)明方法的淀粉基發(fā)泡塑料。其中擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為120r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為90、110、150、150、140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為25。

實施例三

將7500g玉米淀粉放入盛有20000g去離子水的攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后加入2500g丙烯酸丁酯，然后再向攪拌反應(yīng)釜中加入催化劑硝酸鈰銨，繼續(xù)攪拌，直至反應(yīng)2-3小時。將反應(yīng)產(chǎn)物從攪拌反應(yīng)釜中導(dǎo)出并放入離心機(jī)中去水，即得改性淀粉，將改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至12wt％，即得粉料一。

將聚丁二酸丁二醇在-10攝氏度下，通過塑料磨粉機(jī)研磨成粉，粉料的粒度為50目，即得粉料二。

取56份的粉料一、40份的粉料二、2份的滑石粉(粒度為200目)、0份的甘油、2份的聚甘油硬脂酸脂放入高速混料機(jī)中混合30分鐘，即得本發(fā)明的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

開動雙螺桿擠出機(jī)，并將上述淀粉基塑料母料均勻放入擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，即得本發(fā)明方法的淀粉基發(fā)泡塑料。其中擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為120r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為90、110、150、150、140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為25。

實例二和實例三中均沒有加塑化劑，但因為改性淀粉塑性好，且與聚丁二酸丁二醇相容性好，其制得的產(chǎn)品性能與添加塑化劑的產(chǎn)品幾乎相仿。

實施例四

將8300g玉米淀粉放入盛有20000g去離子水的攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后加入1700g丙烯酸丁酯，然后再向攪拌反應(yīng)釜中加入催化劑硝酸鈰銨，繼續(xù)攪拌，直至反應(yīng)2-3小時。將反應(yīng)產(chǎn)物從攪拌反應(yīng)釜中導(dǎo)出并放入離心機(jī)中去水，即得改性淀粉，將改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至17wt％，即得粉料一。

將聚丁二酸丁二醇在-20攝氏度下，通過塑料磨粉機(jī)研磨成粉，粉料的粒度為100目，即得粉料二。

取73份的粉料一、20份的粉料二、1份的滑石粉(粒度為80目)、5份的甘油、1.5份的石蠟放入高速混料機(jī)中混合30分鐘，即得本發(fā)明的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

開動雙螺桿擠出機(jī)，并將上述淀粉基塑料母料均勻放入擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，即得本發(fā)明方法的淀粉基發(fā)泡塑料。其中擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為120r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為90、110、150、150、140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為25。

實施例五

將8000g玉米淀粉放入盛有20000g去離子水的攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后加入2000g丙烯酸丁酯，然后再向攪拌反應(yīng)釜中加入催化劑硝酸鈰銨，繼續(xù)攪拌，直至反應(yīng)2-3小時。將反應(yīng)產(chǎn)物從攪拌反應(yīng)釜中導(dǎo)出并放入離心機(jī)中去水，即得改性淀粉，將改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。

將聚丁二酸丁二醇在-30攝氏度下，通過塑料磨粉機(jī)研磨成粉，粉料的粒度為100目，即得粉料二。

取85份的粉料一、5份的粉料二、0.5份的滑石粉(粒度為80目)、10份的甘油、0份的聚甘油硬脂酸脂放入高速混料機(jī)中混合30分鐘，即得本發(fā)明的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

開動雙螺桿擠出機(jī)，并將上述淀粉基塑料母料均勻放入擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，即得本發(fā)明方法的淀粉基發(fā)泡塑料。其中擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為120r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為90、110、150、150、140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為25。

實施例六

將7000g玉米淀粉放入盛有20000g去離子水的攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后加入3000g丙烯酸丁酯，然后再向攪拌反應(yīng)釜中加入催化劑硝酸鈰銨，繼續(xù)攪拌，直至反應(yīng)2-3小時。將反應(yīng)產(chǎn)物從攪拌反應(yīng)釜中導(dǎo)出并放入離心機(jī)中去水，即得改性淀粉，將改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。

將聚丁二酸丁二醇在-10攝氏度下，通過塑料磨粉機(jī)研磨成粉，粉料的粒度為50目，即得粉料二。

取85份的粉料一、14份的粉料二、0.8份的滑石粉(粒度為100目)、0份的甘油、1份的聚甘油脂放入高速混料機(jī)中混合30分鐘，即得本發(fā)明的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

開動雙螺桿擠出機(jī)，并將上述淀粉基塑料母料均勻放入擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，即得本發(fā)明方法的淀粉基發(fā)泡塑料。其中擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為120r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為90、110、150、150、140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為25。

實施例七

將8500g玉米淀粉放入盛有20000g去離子水的攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后加入1500g丙烯酸丁酯，然后再向攪拌反應(yīng)釜中加入催化劑硝酸鈰銨，繼續(xù)攪拌，直至反應(yīng)2-3小時。將反應(yīng)產(chǎn)物從攪拌反應(yīng)釜中導(dǎo)出并放入離心機(jī)中去水，即得改性淀粉，將改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。

將聚丁二酸丁二醇在-10攝氏度下，通過塑料磨粉機(jī)研磨成粉，粉料的粒度為50目，即得粉料二。

取65份的粉料一、30份的粉料二、1.5份的滑石粉(粒度為80目)、5份的甘油、2份的聚甘油硬脂酸脂放入高速混料機(jī)中混合30分鐘，即得本發(fā)明的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

開動雙螺桿擠出機(jī)，并將上述淀粉基塑料母料均勻放入擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，即得本發(fā)明方法的淀粉基發(fā)泡塑料。其中擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為120r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為90、110、150、150、140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為25。

實施例八

將9700g玉米淀粉放入盛有20000g去離子水的攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后加入300g丙烯酸丁酯，然后再向攪拌反應(yīng)釜中加入催化劑硝酸鈰銨，繼續(xù)攪拌，直至反應(yīng)2-3小時。將反應(yīng)產(chǎn)物從攪拌反應(yīng)釜中導(dǎo)出并放入離心機(jī)中去水，即得改性淀粉，將改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。

將聚丁二酸丁二醇在-30攝氏度下，通過塑料磨粉機(jī)研磨成粉，粉料的粒度為100目，即得粉料二。

取30份的粉料一、60份的粉料二、2.5份的滑石粉(粒度為250目)、5份的甘油、2.5份的聚甘油酯放入高速混料機(jī)中混合30分鐘，即得本發(fā)明的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

開動雙螺桿擠出機(jī)，并將上述淀粉基塑料母料均勻放入擠出機(jī)中擠出發(fā)泡，即得本發(fā)明方法的淀粉基發(fā)泡塑料。其中擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為120r/min,擠出機(jī)各溫度區(qū)設(shè)置為90、110、150、150、140攝氏度，擠出機(jī)的長徑比為25。

實施例九

聚丁二酸丁二醇依次由聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇、聚丁二酸-己二酸-丁二醇、聚對苯二甲酸-丁二酸-丁二醇或者其組合來替代，并重復(fù)上述實施例，可依次制得改性淀粉和聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇、聚丁二酸-丁二醇、聚丁二酸-己二酸-丁二醇、聚對苯二甲酸-丁二酸-丁二醇所形成的可生物降解的淀粉基發(fā)泡塑料母料。

根據(jù)本發(fā)明所涉及的淀粉基發(fā)泡塑料母料及其發(fā)泡方法，可以生產(chǎn)泡沫板材、片材及泡沫填充粒等材料。