熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物及其製作方法

2023-06-17 17:46:36 2

專利名稱：熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物及其製作方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料改性技術領域，尤其涉及一種具有良好力學性能的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物及其製作方法。
背景技術：
長期以來，塑料廢棄物的主要處理方法為填埋、焚燒和回收再利用。但由於塑料質地輕、體積大、難分解，填埋不僅需要佔用大量的土地資源，更直接造成環境汙染；焚燒雖能回收部分熱能，但產生溫室氣體，且有些品種的塑料焚燒還會產生有毒有害物質，如二噁英等，造成二次汙染；回收再利用則受塑料品種、用途等限制，對整個回收系統提出了更高的要求，即使在發達國家，如義大利、日本等，其塑料回收率也不足10%，而我國則低於5%。隨著塑料製品消費量的日益增大，其廢棄物的處理不僅給環境造成了嚴重的汙染，更造成了對石油資源的浪費。進入二十一世紀，環境和資源問題備受世人關注。為了緩解環境汙染和資源短缺給人類生存和發展帶來的威脅，各國紛紛制定可持續發展戰略，頒布相應的法律法規，國際社會更是提出了環境友好概念。2002年召開的聯合國可持續發展世界首腦會議上通過的 《約翰尼斯堡實施計劃》首次正式提出「環境友好型材料」，其基本定義為具有滿意的使用性能和優良的環境協調性，或能夠改善環境的材料。環境友好型材料是從節約資源和防止汙染的角度來重新審視和改革傳統材料學，降低生產與使用過程中資源和能源的消耗，減少對生態環境的影響，提高再生循環率，從而使人類對環境的治理可以從治標(即從末端治理汙染)轉向治本(即開發清潔工藝技術，減少汙染源頭，生產環境友好的產品)。生物降解塑料，可由自然環境中的微生物如細菌、真菌和藻類的作用引起降解。根據其可降解程度的不同又可細分為不完全降解型和完全降解型。不完全降解型多為傳統石油基樹脂(通用聚烯烴)與其它可降解材料的共混物，其降解程度由可降解組分的含量決定。完全降解型的成分中不含或很少含有聚烯烴類物質，因其降解產物可成為微生物的營養源而能夠被完全吸收，符合環境友好型材料的要求，是可降解塑料的發展方向。可完全降解塑料近年來的研究熱點是澱粉與聚乳酸共混物。聚乳酸(PLA)是一種完全生物質功能性高分子聚酯材料，具有優良的性能且易降解生成對環境無害的二氧化碳和水；澱粉是一種天然的生物高分子物質，具有生物可降解性，來源豐富和廉價等特點，常在共混體系內作為填料降低聚合物的成本。將澱粉填充到聚乳酸材料中，大大減小了聚乳酸材料的生產成本，改變了由於聚乳酸現行製備工藝較複雜，成本較高，只是在醫藥領域內使用的現狀。但是由於澱粉的高分散性，分子之間強烈的相互作用，以及聚乳酸脆性較強， 所以澱粉與聚乳酸共混物往往存在著相容性差，力學性能較差，造成韌性不足，這成為它在各個領域應用的一大障礙。

發明內容
本發明的目的是提供一種熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物及其製作方法，其具有優良的力 學性能。為實現上述目的，本發明的技術解決措施如下 熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，包括以下重量份的材料 澱粉40_57份；
聚乳酸15-35份； 甘油:10_15份； 檸檬酸三丁酯3_9份； 聚羥基酯醚5_9份。進一步的，所述的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，還包括以下重量份的材料 十聚甘油五硬酸酯3_5份；
醋酸纖維素7_10份。更進一步的，所述的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，所述材料組分的重量份如下
澱粉42-55份； 聚乳酸15-30份； 甘油10-15份； 檸檬酸三丁酯4_8份； 聚羥基酯醚5_8份； 十聚甘油五硬酸酯3_5份； 醋酸纖維素8-10份。再進一步的，所述的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，所述材料組分的重量份如下
澱粉46-51份； 聚乳酸15-16份； 甘油10-11份； 檸檬酸三丁酯7_8份； 聚羥基酯醚6_7份； 十聚甘油五硬酸酯4_5份； 醋酸纖維素9-10份。所述的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，所述的澱粉為玉米澱粉。一種製作熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物的製備方法，包括以下工藝步驟
a)將按比例稱量好的澱粉和甘油倒入高速混合攪拌機中，高速混合兩分鐘，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在100-135°C，形成熱塑性澱粉顆粒；
b)將按比例稱取好的聚乳酸、檸檬酸三丁酯、聚羥基酯醚、十聚甘油五硬酸酯、醋酸纖維素與步驟a)中獲得的熱塑性澱粉顆粒加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在140-180°C，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒。本發明有益效果在於本發明的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，其具有優異的力學性能。本發明的混合物，採用澱粉和聚乳酸為主料，輔以多種助劑，相互作用、結合，使得製造出來的混合物具有優異的力學性能，這些助劑中
甘油，檸檬酸三丁酯澱粉中加入甘油，在熱力場和外力場作用下可以使小分子甘油滲透到澱粉分子之間，削弱澱粉分子之間的氫鍵，從而使澱粉分子間力降低，提高了活動能力，促進分子間相對運動，改善其力學性能和加工性能。檸檬酸三丁酯是小分子 增塑劑很容易滲進到聚乳酸，使聚乳酸大分子鏈段容易改變構象，排列規整，減少內應力和缺陷，從而提高聚乳酸的拉伸強度。聚羥基酯醚；不但能夠作為一種分散劑有效的改善澱粉在混合物中的分散，還表現出良好的界面增容作用，能改善兩相的相容性，提高兩相的界面作用力。使得熱塑性澱粉與聚乳酸很好結合，相互之間有了很好的分散，使的混合物的力學性能(拉伸強度、斷裂伸長率)有了很大的提高。加入上述的甘油、檸檬酸三丁酯、聚羥基酯醚三種助劑和澱粉、聚乳酸混合後， 製造出來的混合物已經具有比較優異的力學性能；為了進一步的加強混合物的力學性能， 本發明的混合物還加入了如下的助劑
十聚甘油五硬酸酯，可以提高混合物的耐老化性能與力學性能。醋酸纖維素不但可以增強混合物的抗張強度，而且還能使混合物的耐水性能得到提高。
具體實施例方式以下所述僅為本發明的較佳實施例，並非對本發明的範圍進行限定。實施例1 ；
玉米澱粉:51kg ；聚乳酸:15kg ；甘油=IOkg ；檸檬酸三丁酯:3kg ；聚羥基酯醚7kg ； 十聚甘油五硬酸酯4kg ；醋酸纖維素10kg。將51kg玉米澱粉與IOkg甘油在高速攪拌機中混合均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性澱粉顆粒。將上述製備好的熱塑性澱粉與15kg 聚乳酸、3kg檸檬酸三丁酯、7kg聚羥基酯醚、4kg十聚甘油五硬酸酯、IOkg醋酸纖維素加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆粒可以用來製作一次性餐具、塑膠袋等。實施例2 ；
玉米澱粉40kg ；聚乳酸30kg ；甘油10kg ；檸檬酸三丁酯3kg ；聚羥基酯醚 7kg ；十聚甘油五硬酸酯3kg ；醋酸纖維素7kg。將40kg玉米澱粉與IOkg甘油在高速攪拌機中混合均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性澱粉顆粒。將上述製備好的熱塑性澱粉與30kg 聚乳酸、3kg檸檬酸三丁酯、7kg聚羥基酯醚、3kg十聚甘油五硬酸酯、7kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆粒可以用來製作一次性餐具、塑膠袋等。實施例3 ；
玉米澱粉44kg ；聚乳酸17kg ；甘油15kg ；檸檬酸三丁酯9kg ；聚羥基酯醚 5kg ；十聚甘油五硬酸酯3kg ；醋酸纖維素7kg。將44kg玉米澱粉與15kg甘油在高速攪拌機中混合均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性澱粉顆粒。將上述製備好的熱塑性澱粉與17kg聚乳酸、9kg檸檬酸三丁酯、5kg聚羥基酯醚、3kg十聚甘油五硬酸酯、7kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆粒可以用來製作一次性餐具、塑膠袋等。實施例4 ；
玉米澱粉:45kg ；聚乳酸:16kg ；甘油:14kg ；檸檬酸三丁酯:3kg ；聚羥基酯醚5kg ； 十聚甘油五硬酸酯5kg ；醋酸纖維素12kg。將45kg玉米澱粉與14kg甘油在高速攪拌機中混合均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性澱粉顆粒。將上述製備好的熱塑性澱粉與16kg 聚乳酸、3kg檸檬酸三丁酯、5kg聚羥基酯醚、5kg十聚甘油五硬酸酯、12kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆粒可以用來製作一次性餐具、塑膠袋等。實施例5 ；
玉米澱粉:46kg ；聚乳酸:14kg ；甘油:16kg ；檸檬酸三丁酯:6kg ；聚羥基酯醚6kg ； 十聚甘油五硬酸酯5kg ；醋酸纖維素7kg。將46kg玉米澱粉與16kg甘油在高速攪拌機中混合均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性澱粉顆粒。將上述製備好的熱塑性澱粉與14kg 聚乳酸、6kg檸檬酸三丁酯、6kg聚羥基酯醚、5kg十聚甘油五硬酸酯、7kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆粒可以用來製作一次性餐具、塑膠袋等。實施例6 ；
玉米澱粉=45. 3kg ；聚乳酸16. 5kg ；甘油10. 2kg ；檸檬酸三丁酯:5kg ；聚羥基酯醚 8kg ；十聚甘油五硬酸酯3kg ；醋酸纖維素12kg。將45. 3kg玉米澱粉與10. 2kg甘油在高速攪拌機中混合均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性澱粉顆粒。將上述製備好的熱塑性澱粉與16. 5kg聚乳酸、5kg檸檬酸三丁酯、8kg聚羥基酯醚、3kg十聚甘油五硬酸酯、12kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在 14(T18(TC，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆粒可以用來製作一次性餐具、塑膠袋等。實施例7 ；
玉米澱粉:57kg ；聚乳酸:13kg ；甘油=Ilkg ；檸檬酸三丁酯:3kg ；聚羥基酯醚5kg ； 十聚甘油五硬酸酯3kg ；醋酸纖維素8kg。將57kg玉米澱粉與Ilkg甘油在高速攪拌機中混合均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性澱粉顆粒。將上述製備好的熱塑性澱粉與13kg 聚乳酸、3kg檸檬酸三丁酯、5kg聚羥基酯醚、3kg十聚甘油五硬酸酯、8kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆粒可以用來製作一次性餐具、塑膠袋等。對上述實施方式得到的混合物，乾燥後注塑成標準樣條測試其力學性能(見附表 1)
拉伸強度和斷裂伸長率按照GB/T 1040-92標準進行檢驗，樣條尺寸(mm):長(75士2)x
權利要求
1.熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，其特徵在於其包括以下重量份的材料 澱粉40-57份；聚乳酸15-35份； 甘油:10-15份； 檸檬酸三丁酯3-9份； 聚羥基酯醚5-9份。
2.根據權利要求1所述的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，其特徵在於還包括以下重量份的材料十聚甘油五硬酸酯3-5份； 醋酸纖維素7-10份。
3.根據權利要求2所述的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，其特徵在於所述材料組分的重量份如下澱粉:42-55份； 聚乳酸15-30份； 甘油:10-15份； 檸檬酸三丁酯4-8份； 聚羥基酯醚5-8份； 十聚甘油五硬酸酯3-5份； 醋酸纖維素8-10份。
4.根據權利要求3所述的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，其特徵在於所述材料組分的重量份如下澱粉46-51份； 聚乳酸15-16份； 甘油10-11份； 檸檬酸三丁酯7-8份； 聚羥基酯醚6-7份； 十聚甘油五硬酸酯4-5份； 醋酸纖維素9-10份。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，其特徵在於 所述的澱粉為玉米澱粉。
6.一種製作上述熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物的製備方法，其特徵在於，包括以下工藝步驟a)將按比例稱量好的澱粉和甘油倒入高速混合攪拌機中，高速混合兩分鐘，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在100-135°C，形成熱塑性澱粉顆粒；b)將按比例稱取好的聚乳酸、檸檬酸三丁酯、聚羥基酯醚、十聚甘油五硬酸酯、醋酸纖維素與步驟a)中獲得的熱塑性澱粉顆粒加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在140-180°C，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒。
全文摘要
本發明公開了一種熱塑性澱粉與聚乳酸的共混物，包括以下重量份的材料澱粉40-57份；聚乳酸15-35份；甘油10-15份；檸檬酸三丁酯3-9份；聚羥基酯醚5-9份；十聚甘油五硬酸酯3-5份；醋酸纖維素7-10份。製備方法，包括以下步驟a)將按比例稱量好的澱粉和甘油倒入高速混合攪拌機中，混合兩分鐘，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度控制在100-135℃，形成熱塑性澱粉顆粒；b)將按比例稱取好的聚乳酸、檸檬酸三丁酯、聚羥基酯醚、十聚甘油五硬酸酯、醋酸纖維素與步驟a)中獲得的熱塑性澱粉顆粒加入到高速攪拌機中，攪拌均勻，擠出造粒，擠出溫度控制在140-180℃，形成熱塑性澱粉與聚乳酸共混物顆粒。本發明的共混物，具有優異的力學性能。
文檔編號C08L1/12GK102311562SQ201110268349
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者趙彥生, 郭永超 申請人:優勢塑膠製品(安吉)有限公司