專利名稱：全生物降解的塑料淀粉母粒及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料母粒，尤其涉及全生物降解的塑料淀粉母粒及其制備方 法和應(yīng)用，屬于塑料母粒領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
降解塑料是指一類其制品的各項性能可滿足使用要求，在保存期內(nèi)性 能不變，而使用后在自然環(huán)境條件下能降解成對環(huán)境無害的物質(zhì)的塑料，因 此，也被稱為可環(huán)境降解塑料。聚合物的降解是指因化學(xué)和物理因素引起的 聚合的大分子鏈斷裂的過程。聚合物曝露于氧、水、射線、化學(xué)品、污染物 質(zhì)、機械力、昆蟲等動物以及微生物等環(huán)境條件下的大分子鏈斷裂的降解過 程被稱為環(huán)境降解。
環(huán)境降解塑料的降解過程主要涉及生物降解，光降解和化學(xué)降解，這三 種主要降解過程相互間具有增效、協(xié)同和連貫作用。例如，光降解與氧化物
降解常同時進行并互相促進；生物降解更易發(fā)生在光降解過程之后。
降解塑料的主要應(yīng)用領(lǐng)域有農(nóng)用地膜、各類塑料包裝袋、垃圾袋、商 場購物袋以及一次性餐飲具等。
目前，在市場上存在的可降解塑料包括生物降解聚酯，如聚乳酸，生物
降解PET，聚丁烯琥珀酸酯/已酸酯、聚羥基丁酸酯/戊酸酯、聚乙烯琥珀酸酯、 聚酯酸胺和聚已內(nèi)酯/混合物；淀粉和其混合物，以及加入增強降解能力添加 劑的其它塑料。
現(xiàn)有的降解塑料要么存在制備工藝復(fù)雜、成本高等問題，要么存在降解 時間過長、降解不完全等缺陷，有待改進
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首先所要解決的技術(shù)問題是提供一種制備工藝簡單、成本低，全 生物降解的塑料淀粉母粒。
本發(fā)明首先所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種全生物降解的塑料淀粉母粒，包括以下重量份的各組分組成-
淀粉60-75份、載體20-30份、相容劑1-5份、潤滑劑1-5份、活化劑1-5
份和降解促進劑l-5份；
優(yōu)選的，各組分的重量份是淀粉65份、載體25份、相容劑2份、潤 滑劑2份、改性劑3份、降解促進劑3份。
其中，所述的淀粉優(yōu)選為玉米原淀粉或木粉； 所述的載體優(yōu)選為聚丙烯；
所述的相容劑優(yōu)選為植物油、礦物油、白油或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意 一種或一種以上按任意比例所組成的混合物；
所述的潤滑劑優(yōu)選為硬脂酸的鎂、鈣鹽或聚乙烯蠟中的任意一種或一 種以上按任意比例所組成的混合物；
所述的改性劑優(yōu)選為衣康酸；衣康酸(ItaconicAcid)，化學(xué)名稱亞甲基丁 二酸，2-亞丙基-l， 2-二羧酸，分子式C5H604。
所述的降解促進劑優(yōu)選為玉米油或環(huán)氧大豆油；
本發(fā)明所用到的上述各種原料都可從化工商店購買得到，其規(guī)格符合 行業(yè)標準。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種制備上述的全生物降解 的塑料淀粉母粒方法。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種制備上述全生物降解的塑料淀粉母粒的方法，包括
(1) 按所述重量份稱取各組分淀粉60-75份、載體20-30份、相容劑l-5 份、潤滑劑1-5份、改性劑1-5份和降解促進劑1-5份；
(2) 將淀粉干燥后加入到高速加熱/冷卻混合機中在170-180 °C溫度條件下 混合15-20分鐘；
(3) 加入改性劑，在145-150°(:溫度條件下混合3-5分鐘；(4) 加入相容劑，在150-155"溫度條件下混合3-5分鐘；
(5) 加入載體、降解促進劑和潤滑劑，在165-17(TC溫度條件下混合10-15分
鐘；
(6) 將混合物放入冷鍋中冷卻至碎后，備用；
(7) 用平行雙螺桿造粒機組擠出、造粒，即得。
上述方法中，步驟(7)中所述的平行雙螺桿造粒機組的雙螺桿各區(qū)段溫度優(yōu) 選為140°C-170°C;
采用本發(fā)明方法所制備得到的塑料淀粉母粒的參數(shù)如下 1.水分含量<1%; 2.熔指l-3g/10min; 3.比重l-1.2g/cm3; 本發(fā)明塑料淀粉母?？砂凑毡绢I(lǐng)域常規(guī)方法吹制成農(nóng)業(yè)用的地膜、包裝膜 母料(保鮮袋、食品袋、垃圾袋等)等；其中，在吹制地膜或包裝膜母料可視情況 而定可加入本發(fā)明母料20wt。/。-40wt。/。，設(shè)備均采用普通吹膜設(shè)備，可以在溫度 為15(TC-170。C的條件下吹制；所吹制的地膜表面光潔，分散均勻，透光率270%， 經(jīng)檢測，所制備的地膜降解周期可控制在2月一8月。 其中，所吹制的地膜的各參數(shù)如下 含水量^1% 密度1.1-1.2g/cm3 淀粉含量250% 熔體流動指數(shù)1.5-8g/10mm
所吹制的包裝膜的各參數(shù)如下
含水量3%
密度1.0-l.lg/cm3
淀粉含量^70%
熔體流動指數(shù)2-8g/10mm; 本發(fā)明塑料母料及由其制成的農(nóng)地膜，是以淀粉或木粉為生物活性物質(zhì)， 添加光、氧、熱降解促進劑，在光、氧、熱和微生物作用下，具有多重降解的 特性。其降解過程為誘導(dǎo)期(可控)過后，制品失去其原有的使用性能，力學(xué)性能 急劇下降，繼之降解為碎片和粉末，最后與環(huán)境同化，其中的合成高分子的分子量顯著降低，可達10數(shù)量以下，在一定環(huán)境條件下(有氧)可繼續(xù)降解，最終 生成C02和水，進入土壤中不會造成二次污染，降解周期(誘導(dǎo)期)視需要，可通 過改變復(fù)合降解調(diào)節(jié)劑和生物活性物質(zhì)的添加量加以調(diào)控。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例來進一歩描述本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的 是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式進行 修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
(1) 按以下重量稱取各組分(單位Kg):玉米原淀粉65、載體聚丙烯25、
相容劑礦物油2、潤滑劑硬脂酸的鎂鹽2、改性劑衣康酸3，降解促進劑玉米油 3;
(2) 將淀粉干燥后加入到高速加熱/冷卻混合機(承德吉農(nóng)生物降解制品有 限責(zé)任公司生產(chǎn)；規(guī)格熱混300L/冷混500L;型號SRL-230/500A)中在 175。C溫度條件下混合18分鐘；
(3) 加入改性劑衣康酸，混合4分鐘，混合溫度是148。C;
(4) 加入相容劑礦物油，混合4分鐘，混合溫度是154'C;
(5) 加入載體聚丙烯、潤滑劑硬脂酸的鎂鹽和降解促進劑玉米油，混合12 分鐘，混合溫度是167。C;
(6) 將混合物放入冷鍋中冷卻至碎后，備用；
(7) 用平行雙螺桿造粒機組(承德吉農(nóng)生物降解制品有限責(zé)任公司生產(chǎn)；規(guī) 格螺桿長徑比44: 1，轉(zhuǎn)速30-500r/min;型號TE-65型)擠出、造粒，制成 直徑為2Mi、長為3—4mm的圓柱型塑料母料，即得。
加入本實施例所制備的母料30wt。/。，采用普通吹膜設(shè)備，在溫度為160°C 的條件下吹制地膜；所吹制的地膜表面光潔，分散均勻，透光率^70%，經(jīng)檢測， 所制備的地膜放置在野外或地下2個月后已完全降解，無任何殘留。實施例2
(1) 按以下重量稱取各組分(單位Kg):玉米原淀粉60、載體聚丙烯30、 相容劑植物油1、潤滑劑聚乙烯蠟1、改性劑衣康酸3，降解促進劑環(huán)氧大豆油
(2) 將淀粉干燥后加入到高速加熱/冷卻混合機(承德吉農(nóng)生物降解制品有 限責(zé)任公司生產(chǎn)；規(guī)格熱混300L/冷混500L;型號SRL-230/500A)中在 170。C溫度條件下混合20分鐘；
(3) 加入改性劑衣康酸，混合5分鐘鐘，混合溫度是149'C;
(4) 加入相容劑植物油，混合5分鐘，混合溫度是155'C;
(5) 加入載體聚丙烯、潤滑劑聚乙烯蠟和降解促進劑環(huán)氧大豆油，混合15 分鐘，混合溫度是166";
(6) 將混合物放入冷鍋中冷卻至碎后，備用；
(7) 用平行雙螺桿造粒機組(承德吉農(nóng)生物降解制品有限責(zé)任公司生產(chǎn)；規(guī) 格螺桿長徑比44: 1，轉(zhuǎn)速30-500r/min;型號TE-65型)擠出、造粒，制成 直徑為2Mi、長為3—4inm的圓柱型塑料母料，即得。
加入本實施例所制備的母料20wt%，采用普通吹膜設(shè)備，在溫度為15(TC 的條件下吹制地膜；所吹制的地膜表面光潔，分散均勻，透光率^70%，經(jīng)檢測， 所制備的地膜放置在野外或地下4個月后已完全降解，無任何殘留。
實施例3
(1) 按以下重量稱取各組分(單位Kg):玉米原淀粉75、載體聚丙烯20、 相容劑鋁酸酯偶聯(lián)劑l、潤滑劑硬脂酸的鎂鹽l、改性劑衣康酸l，降解促進 劑玉米油2;
(2) 將玉米原淀粉干燥后加入到高速加熱/冷卻混合機(承德吉農(nóng)生物降解 制品有限責(zé)任公司生產(chǎn)；規(guī)格熱混300L/冷混500L;型號SRL-230/500A) 中在18(TC溫度條件下混合15分鐘；
(3) 加入改性劑衣康酸，混合3分鐘，混合溫度是145。C;
(4) 加入相容劑鋁酸酯偶聯(lián)劑，混合3分鐘，混合溫度是152'C;(5) 加入載體聚丙烯、潤滑劑硬脂酸的鎂鹽和降解促進劑玉米油，混合10 分鐘，混合溫度是17(TC;
(6) 將混合物放入冷鍋中冷卻至碎后，備用；
(7) 用平行雙螺桿造粒機組(承德吉農(nóng)生物降解制品有限責(zé)任公司生產(chǎn)；規(guī) 格螺桿長徑比44: 1，轉(zhuǎn)速30-500r/min;型號TE-65型)擠出、造粒，制成 直徑為2mm、長為3-4mm的圓柱型塑料母料，即得。
加入本實施例所制備的母料40wtM，采用普通吹膜設(shè)備，在溫度為170°C 的條件下吹制地膜；所吹制的地膜表面光潔，分散均勻，透光率270%，經(jīng)檢測， 所制備的地膜放置在野外或地下4個月后已完全降解，無任何殘留。
權(quán)利要求
1、一種全生物降解的塑料淀粉母粒，包括以下重量份的各組分組成淀粉60-75份、載體20-30份、相容劑1-5份、潤滑劑1-5份、改性劑1-5份和降解促進劑1-5份。
2、 按照權(quán)利要求1所述的塑料淀粉母粒，其特征在于，所述的各組分 的重量份是淀粉65份、載體25份、相容劑2份、潤滑劑2份、改性劑3份、 降解促進劑3份。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于所述的淀 粉選自玉米原淀粉或木粉。
4、 按照權(quán)利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于所述的載體 為聚丙烯;所述的改性劑是衣康酸。
5、 按照權(quán)利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于所述的相容劑選自植物油、礦物油、白油或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種或一種以上按 任意比例所組成的混合物。
6、 按照權(quán)利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于所述的潤滑劑選自硬脂酸的鎂、鈣鹽或聚乙烯蠟中的任意一種或一種以上按任意比例 所組成的混合物。
7、 按照權(quán)利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于所述的降解促進劑為玉米油或環(huán)氧大豆油。
8、 一種制備權(quán)利要求1或2述的塑料淀粉母粒的方法，包括(l)按 所述重量份稱取各組分；(2) 將淀粉干燥后加入到高速加熱/冷卻混合機中在170-180°C溫度條件下 混合15-20分鐘；(3) 加入改性劑，在1M-150。C溫度條件下混合3-5分鐘；(4) 加入相容劑，在150-155。C溫度條件下混合3-5分鐘；(5) 加入載體、降解促進劑和潤滑劑，在165-170。C溫度條件下混合10-15分鐘；(6) 將混合物放入冷鍋中冷卻至碎后，備用；(7) 用平行雙螺桿造粒機組擠出、造粒，即得。
9、 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于步驟(7)中所述的平行雙螺 桿造粒機組的雙螺桿各區(qū)段溫度為140 °C -170°C 。
10、 權(quán)利要求1或2述的塑料淀粉母粒在制備地膜、包裝膜母料中的應(yīng) 用，包括加入20wt。/。-40wt。/。的本發(fā)明母料，吹制成地膜或包裝膜母料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全生物降解的塑料淀粉母粒及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明塑料淀粉母粒包括以下重量份的各組分組成淀粉60-75份、載體20-30份、相容劑1-5份、潤滑劑1-5份、改性劑1-5份和降解促進劑1-5份。本發(fā)明塑料母料以淀粉為生物活性物質(zhì)，添加光、氧、熱降解促進劑，在光、氧、熱和微生物作用下，具有多重降解的特性。其降解過程為誘導(dǎo)期(可控)過后，制品降解為碎片和粉末，最后與環(huán)境同化，在一定環(huán)境條件下(有氧)繼續(xù)降解，最終生成CO₂和水，進入土壤中不會造成二次污染，降解周期視需要，可通過改變復(fù)合降解調(diào)節(jié)劑和生物活性物質(zhì)的添加量加以調(diào)控。本發(fā)明還具有制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
文檔編號B29C47/92GK101429294SQ200810183538
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者孫彥升 申請人:孫彥升