一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法

2023-07-03 15:13:56

一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，這種高澱粉含量的生物降解塑料以玉米、馬鈴薯澱粉等天然植物澱粉為主要原料，以完全可生物降解的聚乙烯醇為主增韌劑和聚乙二醇為輔增韌劑，並添加環保類複合增塑劑以及加工助劑混煉而成。本發明所製備的高澱粉含量的生物降解塑料所含澱粉含量最高可達90wt%，具有良好的可塑性和加工性，能夠採用傳統聚合物成型加工方法製備得到多種形狀的產品如管材、片材、異型材、薄膜、容器、發泡基材等。
【專利說明】一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於高澱粉含量的生物降解塑料及其製備【技術領域】，具體涉及一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，很多石油類合成高分子材料所帶來的環境問題以及能源危機日益嚴重，為了環境和經濟的長期和諧發展，全球各國都加大了對降解塑料的研究與投資力度。開發可生物降解環保塑料可以從根本上緩解「白色汙染」問題同時有效地節約能源。與其它生物降解聚合物相比，澱粉具有來源廣泛、價格低廉和可完全生物降解等優點，因而在可生物降解材料領域中具有重要的地位。
[0003]早期發展的填充型澱粉塑料是通過原澱粉和石油類樹脂基體簡單混合來得到製品，澱粉含量為5~30wt%，由於該類塑料的主要成分仍然是石油基樹脂，這部分樹脂達到完全降解需要上百年，因此很快被淘汰；20世紀90年代開發了澱粉/合成高分子共混型塑料，通過對原澱粉進行物理或化學改性處理後再與樹脂接枝共混，澱粉含量最高可達到60wt%，但這種塑料的加工性能和使用性能都不夠理想，而且，其成本比現有石油基塑料貴2~3倍。儘管在一定程度上減輕了塑料廢棄物對環境的汙染，但是由於所用的樹脂基體仍然是不可降解樹脂，因此沒有從根本上解決「白色汙染」問題。(邱威揚，王飛鏑，邱賢華等.澱粉塑料現狀及發展前景，高分子通報，2000，4:77~82;郭振宇，胡世偉，丁著明等.澱粉基降解塑料的研究進展，塑料助劑，2011，6:16~21)
[0004]為克服上述兩類澱粉降解塑料的不足，同時也為了製備真正意義上的完全可降解的澱粉基塑料，近幾年人們開始嘗試製備高澱粉含量的生物熱塑性降解塑料，即保證材料中澱粉的含量較高(70~100wt%)，同時加入的少量其他物質也是可以完全降解的。其最終目的是使得材料具有塑料樹脂的性質，既可以進行熱塑加工，又能快速、完全地在自然環境中降解。同時，由於澱粉可從玉米、小麥、甘薯及馬鈴薯等農作物中得到，且此舉也可開拓澱粉高附加值產品市場，可有效促進農村經濟快速發展。因此，高澱粉含量的生物塑料繼直接填充型澱粉塑料和共混型澱粉塑料相繼被淘汰之後，成為澱粉基塑料領域研究中的熱點，也是最具有發展前景的生物可降解塑料之一。
[0005]目前在國外，日本住友商事公司、美國Warner-1ambert公司和義大利Novamont公司等宣稱成功研究出含澱粉量在90%~100%的高澱粉含量的生物塑料，在一個月到一年內可完全生物降解而不留任何痕跡、無汙染，可用於製造各種容器、瓶罐、薄膜和垃圾袋等。世界上相關方面的研究以日本、義大利和美國的研究較為前沿。但由於目前成本過高或改性工藝複雜，尚未實現大規模應用(何小維，羅志剛.澱粉基生物降解塑料的研究進展，食品研究與開發，2005, 26 (5): 196~200 ;邱威揚，邱賢華，喻繼文.國內生物降解澱粉塑料研究現狀與展望，2003, 31 (4):1~3)。而國內對可完全生物降解的澱粉塑料的研究多停留在基礎研究或實驗室階段，僅有少數單位聲稱開發生產出可完全生物降解的熱塑性澱粉塑料，可以用於薄膜、片材的生產，但關於其產業化和產品應用方面的報導仍比較少。申請號分別為 200310111110.7、
[0006]201010104693.0,200410011338.3的中國專利選用變性澱粉為主要原料，結合接
枝反應或其他各類增塑劑成功製備了澱粉含量≥80wt%的澱粉基降解塑料，但由於所選用的澱粉原料均為天然植物澱粉經變性處理以後所得的變性澱粉，從而在一定程度上增加了對原料本身的技術依賴程度，使得製備的工藝過程更加複雜，同時也增加了成本。
[0007]據此，本發明則通過一種新型的更加簡單有效的途徑來製備高澱粉含量的生物降解塑料，即利用一種新型的複合增塑體系直接對天然植物澱粉進行增塑改性，並有效地結合多種增韌劑對澱粉的增韌協同作用，從而有效地減少傳統增塑劑所導致的澱粉「回生」現象以及小分子增塑劑的「遷移」現象，實現高澱粉含量的生物塑料性能的優化。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是針對當前高澱粉含量的生物塑料難塑化、難加工、產品力學性能差、耐水性差、成本較高以及當前所使用的部分改性助劑不夠環保、不可降解等缺陷，提供一種採用新型複合增塑體系所製備的高澱粉含量的生物降解塑料；
[0009]本發明的另一目的是提供該高澱粉含量的生物降解塑料的製備方法。
[0010]本發明解決其技術問題是採取以下技術方案實現的:
[0011]一種高澱粉含量的生物降解塑料，包括天然植物澱粉、主輔兩種增韌劑、環保類複合增塑劑及環保的加工助劑，其重量分數比如下:天然植物澱粉70~90wt%、主輔兩種增韌劑I~15wt%、環保類複合增塑劑I~20wt%、環保的加工助劑I~4wt%。
[0012]而且，所述的天然植物澱粉為玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、魔芋澱粉、豌豆澱粉、木薯澱粉、紅薯澱粉及早稻澱粉中的一種或多種。
[0013]而且，所述的主輔兩種增韌劑可按任意比例配製而成，其中，主增韌劑為完全可降解的聚乙烯醇，其聚合度範圍為500~2400，醇解度為88%~99% ;輔增韌劑為完全可降解的聚乙二醇，其分子量為2000~20000。
[0014]而且，所述環保類複合增塑劑是由羥基酸類化合物、甘油、山梨醇和聚乙二醇按任意比例配置而成，其中，羥基酸類化合物為檸檬酸、乙醇酸、羥基乙酸、羥基丁酸、甘醇酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的一種或多種，用作增塑劑的聚乙二醇的分子量為200~2000。
[0015]而且，所述環保的加工助劑包括潤滑劑、表面活性劑、偶聯劑、抗氧劑和發泡劑，其中，潤滑劑為環氧大豆油、脂肪族羧酸、脂肪族醯胺、脂肪族羧酸金屬鹽、液體石蠟中的一種或多種，表面活性劑為吐溫60、吐溫80、十二烷基硫酸鈉中的一種或多種，偶聯劑為矽烷偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、鋁酸酯類偶聯劑中的一種或多種，抗氧劑為1010、168、626、DTBHQ和264中的一種或多種，發泡劑為乙二醇、水、檸檬酸/碳酸鹽複合物中一種或多種。
[0016]一種高澱粉含量的生物降解塑料的製備方法，包括步驟如下:
[0017](I)原料準備；按重量分數比的各物料如下:天然植物澱粉70~90wt%、主輔兩種增韌劑I~15wt%、環保類複合增塑劑I~20wt%、環保的加工助劑I~4wt%，其中，主輔兩種增韌劑可按任意比例配製而成，主增韌劑為完全可降解的聚乙烯醇，輔增韌劑為完全可降解的聚乙二醇；其中，環保的加工助劑包括潤滑劑、表面活性劑、偶聯劑、抗氧劑和發泡劑；
[0018](2)將天然植物澱粉和含有聚乙二醇的聚乙烯醇分別與環保類複合增塑劑、潤滑劑置於高速混合機內在60~90°C和30~95°C的溫度下分別混合I~40min及I~40min，降溫取出粉料，即可得到天然植物澱粉初混物和聚乙烯醇的初混物；
[0019](3)將(2)中得到的天然植物澱粉初混物和聚乙烯醇的初混物分別置於65~70°C溫度下及65~80°C溫度下靜置30~72h時間及0.5~4h ;
[0020](4)將(3)中靜置後的天然植物澱粉初混物和聚乙烯醇的初混物一起加入到高速混合機，同時加入環保類複合增塑劑及環保的加工助劑，在20~70°C溫度下混合3~30min時間後降溫取出，即得初級塑化的天然植物澱粉/聚乙烯醇預混物；
[0021](5)將(4)中所得的天然植物澱粉/聚乙烯醇預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，經過造粒得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒;
[0022](6)將(5)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒經擠出、注塑、吹塑、熱壓的成型工藝製備出管材、片材、異型材、薄膜、容器、發泡基材產品。
[0023]而且，所述步驟(4)中密煉機的溫度為80~160°C，密煉時間為0.5~2h，密煉機轉速10~80r/min;所述雙螺杆擠出機的溫度為50~200°C，時間為O~30min，螺杆轉速10 ~120r/mino
[0024]本發明的優點和積極效果是:
[0025]1、本發明是針對天然植物澱粉進行直接塑化改性來製備高澱粉含量的生物降解塑料。與以改性澱粉為原料相比，該法的製備工藝更加簡單、成本更加低廉。由於可選用市面上所有天然植物澱粉，且澱粉的最高含量可達90wt%，其價格甚至比普通塑料的價格低20%~50%，在當前國內外都具有十分誘人的價格競爭優勢，因而具有較大的市場潛力，也更易推廣應用。
[0026]2、本發明所製備的`高澱粉含量的生物降解塑料，與許多傳統的澱粉基塑料相比，該塑料中所使用的原料和各類助劑都屬完全可生物降解類型，不含任何不可降解的石油基樹脂成分，是真正意義上的完全可生物降解塑料，因而更具有廣闊的應用前景。
[0027]3、本發明所提供的上述高澱粉含量的生物降解塑料的製備工藝簡單，易於控制，對設備的要求不高，可工業化，且投資省。
[0028]4、本發明所製備的高澱粉含量的生物降解塑料可經擠出、注塑、吹膜、熱壓等製備成各類管材、片材、異型材、薄膜、容器、發泡基材等，有效地拓寬了高澱粉含量的生物降解塑料的應用範圍。
[0029]5、本發明所製備的高澱粉含量的生物降解塑料具有良好的熱塑性和加工性，各類產品的力學性能十分優異，其拉伸強度、斷裂伸長率非常高，可替代傳統石油基塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等樹脂在相關領域中的使用，有望真正地解決「白色汙染」的問題，具有廣闊的市場前景。
[0030]6、由於本發明提供的高澱粉含量的生物降解塑料的製備工藝十分簡易，適用於所有傳統石油基塑料的加工成型設備，因而生產成本低、生產效率高、簡單可控，有效地避免了現有技術所導致的設備儀器複雜、工藝控制困難、操作流程繁多、生產線長等問題。
【具體實施方式】
[0031]以下對本發明實施做進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。[0032]實施例1
[0033]一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，該生物降解塑料按質量包括的組分及製備方法如下:
[0034](I)稱取45kg玉米澱粉、0.5kg甘油、0.4kg聚乙二醇(PEG) 200,0.05kg硬脂酸、
0.1kg硬脂酸鎂、0.1kg環氧大豆油依次加入到已預熱至70°C的大型高速混合機中混合機中混合lOmin，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到玉米澱粉初混物。同時，稱取2kg聚乙烯醇(PVA)1788、0.5kg，PEG4000、0.1kg 甘油、0.lkgPEG200、0.05kg 硬脂酸依次加入到300C的小型高速混合機中混合6min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0035](2)將(I)中得到的玉米澱粉初混物和PVA初混物分別置於50°C和70°C下各自靜置24h和Ih ；
[0036](3)將(2)中靜置後的玉米澱粉初混物和PVA初混物一起加入到高速混合機，同時加入Ikg檸檬酸、0.1Okg吐溫60,0.075kg矽烷偶聯劑KH550、0.05kg抗氧劑1010，於30°C下混合IOmin後降溫取出，即得初級塑化的玉米澱粉/PVA預混物；
[0037](4)將(3)中所得的玉米澱粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒；
[0038](5)將(4)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒分別經吹塑成型工藝製成各類薄膜和壁紙基材產品。
[0039]實施例2
[0040]一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，該生物降解塑料按質量包括的組分及製備方法如下:
[0041](I)稱取 40kg 馬鈴薯澱粉、3.1kg 甘油、1.lkgPEG200、0.55kg 山梨醇、0.05kg 液體石臘、0.08kg硬脂酸、0.1kg油酸醯胺依次加入到已預熱至60°C的大型高速混合機中混合機中混合15min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到馬鈴薯澱粉初混物。同時，稱取 0.4kgPVA2092、0.lkgPEG2000、3.025kg 甘油、1.025kgPEG200、0.02kg 硬脂酸依次加入到70°C的小型高速混合機中混合3min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0042](2)將(I)中得到的馬鈴薯澱粉和PVA的初混料分別置於55°C和68°C下各自靜置36h 和 0.5h ；
[0043](3)將(2)中靜置後的馬鈴薯澱粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入
0.2kg檸檬酸、0.125kg吐溫60,0.1Okg矽烷偶聯劑KH560、0.025kg抗氧劑1010，於20。。下混合30min後降溫取出，即得初級塑化的馬鈴薯澱粉/PVA預混物；
[0044](4)將(3)中所得的馬鈴薯澱粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0045](5)將(4)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒分別經吹塑成型工藝製成各類薄膜和壁紙基材產品。
[0046]實施例3
[0047]一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，該生物降解塑料按質量包括的組分及製備方法如下:
[0048](I)稱取 38.3kg 豌豆澱粉、3.25kg 甘油、0.04kgPEG400、0.1Okg 環氧大豆油、
0.08kg硬脂酸、0.05kg乙撐雙硬質醯胺(EBS)依次加入到已預熱至75°C的大型高速混合機中混合機中混合12min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到豌豆澱粉初混物。同時，稱取 0.75kgPVA1795、0.5kgPEG8000、1.3kg 甘油、0.01kgPEG400、0.02kg 硬脂酸依次加入到已預熱至52°C的小型高速混合機混合2min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0049](2)將(I)中得到的豌豆澱粉和PVA的初混料分別置於60 V和78 V下各自靜置48h 和 3h ；
[0050](3)將(2)中靜置後的豌豆澱粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入
0.2kg檸檬酸、0.15蘋果酸、0.1kg吐溫80、0.14kg鈦酸酯類偶聯劑、0.03kg抗氧劑DTBHQ，於40°C下混合IOmin後降溫取出，即得初級塑化的豌豆澱粉/PVA預混物；
[0051](4)將(3)中所得的豌豆澱粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0052](5)將(4)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒經吹塑成型工藝製成各類薄膜和壁紙基材產品。
[0053]實施例4
[0054]一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，該生物降解塑料按質量包括的組分及製備方法如下:
[0055](I)稱取 41.5kg 馬鈴薯澱粉、3.0kg 甘油、0.75kg 山梨醇、0.065kgPEG400、0.25kg液體石蠟、0.095kg硬脂酸、0.1kg環氧大豆油依次加入到已預熱至78°C的大型高速混合機中混合機中混合15min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到馬鈴薯澱粉初混物。同時，稱取 2kgPVA1799、l.5kgPEG6000、0.05kg 山梨醇、0.035kgPEG400、0.02kg 硬脂酸依次加入到已預熱至85°C的小型高速混合機中混合2min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0056](2)將(I)中得到的馬鈴薯澱粉和PVA的初混料分別置於65°C和82°C下各自靜置60h 和 0.5h ；
[0057](3)將(2)中靜置後的馬鈴薯澱粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入
0.175kg檸檬酸、0.175甘醇酸、0.1kg十二烷基硫酸鈉、0.07kg鋁酸酯類偶聯劑、0.06kg抗氧劑264，於25°C下混合ISmin後降溫取出，即得初級塑化的馬鈴薯澱粉/PVA預混物；
[0058](4)將(3)中所得的馬鈴薯澱粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0059](5)將(4)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒和0.05kg的檸檬酸/碳酸氫鈉複合物一起加入到吹塑成型設備中進行在線發泡吹塑成型，製成各類比重較低的發泡型壁紙基材產品。
[0060]實施例5:
[0061]一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，該生物降解塑料按質量包括的組分及製備方法如下:
[0062](I)稱取 40kg 魔芋澱粉、0.75kg 山梨醇、3.0kg 甘油、0.17kgPEG600、0.15kg液體石蠟、0.095kg環氧大豆油依次加入到已預熱至85°C的大型高速混合機中混合機中混合20min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到魔芋澱粉初混物。同時，稱取
3.4kgPVA2092、0.lkgPEG6000、0.5kg 山梨醇、0.08kgPEG600、0.02kg 環氧大豆油依次加入到60°C的小型高速混合機中混合5min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0063](2)將(I)中得到的魔芋澱粉和PVA的初混料分別置於68°C和80°C下各自靜置72h 和 1.5h ；
[0064](3)將(2)中靜置後的魔芋澱粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入
0.5kg蘋果酸、Ikg酒石酸、0.05kg吐溫60、0.1kg矽烷偶聯劑KH550、0.05kg抗氧劑DTBHQ，於70°C下混合3min後降溫取出，即得初級塑化的魔芋澱粉/PVA預混物；
[0065](4)將(3)中所得的魔芋澱粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0066](5)將(4)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒經注塑成型和真空吸塑成型製成各類比重較低的發泡型容器。
[0067]實施例6:
[0068]一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，該生物降解塑料按質量包括的組分及製備方法如下:`[0069](I)稱取20.5kg馬鈴薯澱粉、17kg玉米澱粉、2.20kg甘油、1.20kg山梨醇、
0.1kgPEGlOOO,0.05kg硬脂酸鈣、0.085kg硬脂酸、0.1kg環氧大豆油依次加入到已預熱至90°C的大型高速混合機中混合機中混合35min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到馬鈴薯/玉米澱粉初混物。同時，稱取3.8kgPVA1788、2.2kgPEG8000、2.1kg甘油、
0.lkgPEG1000、0.04kg硬脂酸依次加入到已預`熱至95°C的小型高速混合機中混合2min,低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0070](2)將(I)中得到的馬鈴薯/玉米澱粉和PVA的初混料置於70°C下各自靜置30h和2h ；
[0071](3)將(2)中靜置後的馬鈴薯/玉米澱粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入0.3kg蘋果酸、0.05kg十二烷基硫酸鈉、0.1Okg矽烷偶聯劑KH550、0.025kg抗氧劑168，於40°C下混合Smin後降溫取出，即得初級塑化的馬鈴薯澱粉/玉米/PVA預混物；
[0072](4)將(3)中所得的馬鈴薯/玉米澱粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0073](5)將(4)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒和0.05kg的乙二醇一起加入到熱壓成型設備中進行在線發泡熱壓成型，製成各類比重較低的發泡基材。
[0074]實施例7
[0075]—種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，該生物降解塑料按質量包括的組分及製備方法如下:
[0076](I)稱取27kg馬鈴薯澱粉、9.5kg豌豆澱粉、3.15kg甘油、0.15kg山梨醇、
0.08kgPEG2000、0.15kg硬脂酸鎂、0.15kg硬脂酸、0.15kg環氧大豆油依次加入到已預熱至78°C的大型高速混合機中混合30min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到馬鈴薯/豌豆澱粉初混物。同時，稱取 5.5kgPVA1792、0.5kgPEG4000、2.1Okg 甘油、0.02kgPEG2000、
0.05kg硬脂酸依次加入到已預熱至58°C的小型高速混合機中混合15min,低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。[0077](2)將(I)中得到的馬鈴薯/豌豆澱粉和PVA的初混料置於68°C下各自靜置40h和4h ；
[0078](3)將(2)中靜置後的馬鈴薯/豌豆澱粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入0.5kg酒石酸、0.25kg十二烷基硫酸鈉、0.20kg鈦酸酯類偶聯劑、0.05kg抗氧劑626，於30°C下混合3min後降溫取出，即得初級塑化的馬鈴薯澱粉/豌豆/PVA預混物；
[0079](4)將(3)中所得的馬鈴薯/豌豆澱粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0080](5)將(4)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒和0.05kg的乙二醇一起加入到擠出成型設備中進行在線擠出發泡成型，製成各類比重較低的擠出發泡片材。
[0081]實施例8
[0082]一種高澱粉含量的生物降解塑料及製備方法，該生物降解塑料按質量包括的組分及製備方法如下:
[0083](I)稱取 20kg 紅薯澱粉、15kg 玉米澱粉、4.45kg 甘油、0.20kgPEG800、0.12kg硬脂酸、0.15kg油酸醯胺依次加入到已預熱至70°C的大型高速混合機中混合機中混合35min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到紅薯/玉米澱粉初混物。同時，稱取
5.0kgPVA2292、0.5kgPEG20000、2.30kg 甘油、0.05kgPEG800、0.08kg 硬脂酸依次加入到已預熱至45°C的小型高速混合機中混合35min，低速攪拌並降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0084](2)將(I)中得到的紅薯/玉米澱粉和PVA的初混料分別置於68°C和75°C下各自靜置50h和0.8h ；
[0085](3)將(2)中靜置後的紅薯/玉米澱粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入0.25kg羥基丁酸、0.75kg檸檬酸、0.27kg十二烷基硫酸鈉、0.17kg鋁酸酯類偶聯劑、
0.05kg抗氧劑264，於45°C下混合4min後降溫取出，即得初級塑化的紅薯/玉米澱粉/PVA預混物；
[0086](4)將(3)中所得的紅薯/玉米澱粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0087](5)將(4)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒和0.05kg的檸檬酸/碳酸鈉複合物一起加入到擠出成型設備中 進行在線擠出發泡成型，製成各類比重較低的擠出發泡片材。
【權利要求】
1.一種高澱粉含量的生物降解塑料，其特徵在於:包括天然植物澱粉、主輔兩種增韌劑、環保類複合增塑劑及環保的加工助劑，其重量分數比如下:天然植物澱粉70~90wt%、主輔兩種增韌劑I~15wt%、環保類複合增塑劑I~20wt%、環保的加工助劑I~4wt%。
2.根據權利要求1所述的一種高澱粉含量的生物降解塑料，其特徵在於:所述的天然植物澱粉為玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、魔芋澱粉、豌豆澱粉、木薯澱粉、紅薯澱粉及早稻澱粉中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的一種高澱粉含量的生物降解塑料，其特徵在於:所述的主輔兩種增韌劑可按任意比例配製而成，其中，主增韌劑為完全可降解的聚乙烯醇，其聚合度範圍為500~2400,醇解度為88%~99% ;輔增韌劑為完全可降解的聚乙二醇,其分子量為2000 ~20000。
4.根據權利要求1所述的一種高澱粉含量的生物降解塑料，其特徵在於:所述環保類複合增塑劑是由羥基酸類化合物、甘油、山梨醇和聚乙二醇按任意比例配置而成，其中，羥基酸類化合物為檸檬酸、乙醇酸、羥基乙酸、羥基丁酸、甘醇酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的一種或多種，用作增塑劑的聚乙二醇的分子量為200~2000。
5.根據權利要求1所述的一種高澱粉含量的生物降解塑料，其特徵在於:所述環保的加工助劑包括潤滑劑、表面活性劑、偶聯劑、抗氧劑和發泡劑，其中，潤滑劑為環氧大豆油、脂肪族羧酸、脂肪族醯胺、脂肪族羧酸金屬鹽、液體石蠟中的一種或多種，表面活性劑為吐溫60、吐溫80、十二烷基硫酸鈉中的一種或多種，偶聯劑為矽烷偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、鋁酸酯類偶聯劑中的一種或多種，抗氧劑為1010、168、626、DTBHQ和264中的一種或多種，發泡劑為乙二醇、水、檸檬酸/碳酸鹽複合物中一種或多種。
6.根據權利要求1~5所述的一種高澱粉含量的生物降解塑料的製備方法，其特徵在於包括步驟如下: (1)原料準備；按重量分數比的各物料如下:天然植物澱粉70~90wt%、主輔兩種增韌劑 I~15wt%、環保類複合增塑劑I~20wt%、環保的加工助劑I~4wt%,其中，主輔兩種增韌劑可按任意比例配製而成，主增韌劑為完全可降解的聚乙烯醇，輔增韌劑為完全可降解的聚乙二醇；其中，環保的加工助劑包括潤滑劑、表面活性劑、偶聯劑、抗氧劑和發泡劑； (2)將天然植物澱粉和含有聚乙二醇的聚乙烯醇分別與環保類複合增塑劑、潤滑劑置於高速混合機內在60~90°C和30~95°C的溫度下分別混合I~40min及I~40min,降溫取出粉料，即可得到天然植物澱粉初混物和聚乙烯醇的初混物； (3)將(2)中得到的天然植物澱粉初混物和聚乙烯醇的初混物分別置於65~70°C溫度下及65~80°C溫度下靜置30~72h時間及0.5~4h ; (4)將(3)中靜置後的天然植物澱粉初混物和聚乙烯醇的初混物一起加入到高速混合機，同時加入環保類複合增塑劑及環保的加工助劑，在20~70°C溫度下混合3~30min時間後降溫取出，即得初級塑化的天然植物澱粉/聚乙烯醇預混物； (5)將(4)中所得的天然植物澱粉/聚乙烯醇預混物直接加入到密煉機或雙螺杆擠出機中進一步剪切共混，經過造粒得到最終可塑性良好的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒； (6)將(5)中所得的高澱粉含量的生物降解塑料顆粒經擠出、注塑、吹塑、熱壓的成型工藝製備出管材、片材、異型材、薄膜、容器、發泡基材產品。
7.根據權利要求6所述的一種高澱粉含量的生物降解塑料的製備方法，其特徵在於:所述步驟(4)中密煉機的溫度為80~160°C，密煉時間為0.5~2h，密煉機轉速10~80r/min;所述雙螺杆擠出機的`溫度為50~200°C，時間為O~30min，螺杆轉速10~120r/min。
【文檔編號】C08J9/08GK103865106SQ201410125992
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】宋旭, 曹東旭, 蘭小蓉, 趙劍, 師石夯, 盧燦輝 申請人:宋旭