一種用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料的製作方法

2023-07-08 05:49:26 2

專利名稱：一種用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料的製備方法。具體地說，涉及一種以澱粉和甘油為主要原料，將其以高含量填充到聚丁ニ酸丁ニ醇酯(PBS)基質中，並用玻璃纖維增強澱粉/PBS合金來提高材料性能最終用於一次性餐具的製備方法。
背景技術：
如今，儘管塑料以其優異的性能廣泛運用於各個領域，但由於其大量的使用以及自身的不可降解性給環境造成了嚴重的白色汙染，加上石油資源的緊缺引起了價格的上漲，ー些來源豐富、可降解、價格低廉的高分子材料就收到了國內外廣泛的關注。澱粉綜合了價格和降解性的優勢，成為備受青睞的天然高分子之一。但由於天然 澱粉無法加工，而經過水、甘油、甲醯胺等塑化劑塑化後的澱粉(熱塑性澱粉)力學性能和耐水性較差，在很大程度上限制了其應用。常用來提高熱塑性澱粉性能的有效方法是與疏水性的聚合物共混，聚丁ニ酸丁ニ醇酯(PBS)力學性能優異，同時由於分子鏈中含有酯鍵，在自然環境中容易受到進攻而發生斷鏈進而降解，是ー種可完全降解的脂肪族聚酷，此外PBS還具有較高的分子量，加工性能、強度及弾性。但由於其價格明顯高於澱粉，目前基本都是在性能下降程度不高的前提下將澱粉少量填充到PBS中來降低成本，但若在PBS中高含量填充澱粉和甘油即熱塑性澱粉，則PBS的拉伸強度、耐熱性、吸水性等則會出現大幅度地下降，故在此方面的研究報導還很少。也可在材料中加入少量增強劑來提高材料的性能，一些無機材料常作為增強劑用於聚合物中，但這些材料種類繁多，選擇合適的增強劑來增強則成為了關鍵的要點，因此如何解決這ー問題，製備高性能的用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料成為了科研人員研究的重點。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種成本低、高填充、性能優異的可降解的澱粉塑料，通過加入無機增強填料玻璃纖維(EC-06，杭州高科複合材料有限公司)來提高高填充澱粉塑料的力學性能，製備出ー種用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料，最終使其能夠用於製備一次性餐具，滿足要求，並且環保。本發明提出的一種用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料，其特徵在於，所述的澱粉塑料的組分包括澱粉、聚丁ニ酸丁ニ醇酷、增塑劑、增強劑、助劑，由以下方法製備而成(I)將所述澱粉塑料配方中的澱粉、聚丁ニ酸丁ニ醇酷、增塑劑、增強劑、助劑按如下質量百分比進行配比澱粉40 80
聚丁ニ酸丁ニ醇酯5 50
增塑劑I 30
玻璃纖維I 30
助劑O. I 10其總量滿足100%
其中，所述天然澱粉為玉米澱粉、木薯澱粉、馬鈴薯澱粉中的ー種，優先選用玉米澱粉，所述聚丁ニ酸丁ニ醇酯的熔體流動速率為I. 5g/10min或25g/10min，優先選用的聚丁ニ酸丁ニ醇酯熔體流動速率為I. 5g/10min,所述增塑劑為丙三醇、甲醯胺、水中的ー種或多種，所述的玻璃纖維長度為4 6mm，所述助劑為潤滑劑和分散劑，潤滑劑為聚こ烯蠟、硬脂酸，分散劑為こ撐雙硬脂酸醯胺；(2)首先將澱粉、增塑劑按上述質量百分比於20 30°C下均勻混合，放置I 48h，使增塑劑充分滲入到澱粉分子中；(3)將聚丁ニ酸丁ニ醇酯、玻璃纖維及助劑與步驟(2)的混料再次混合後，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，速率為10 lOOrpm，溫度為100 200°C ；(4)將步驟(3)所得的共混物在I 50MPa，100 200°C下熱壓I lOmin，IOMPa下冷壓I IOmin成型，即得所述的澱粉塑料。有益效果本發明的一種用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料可通過各種成型エ藝加エ為板材、片材薄膜以及其他成型製品，所得製品拉伸強度為5 50MPa，衝擊強度為I 10KJ/m2,製成一次性餐具，土理法得到最終降解率高達50%以上。本發明通過將增塑劑與澱粉預先混合，使其與澱粉之間產生一定的相互作用，然後與聚丁ニ酸丁ニ醇酯以及增強劑共同混合均勻，通過哈克扭矩流變儀製備澱粉塑料，通過玻璃纖維的增強作用提高材料的性能。澱粉價格低廉，但力學性能和耐水性較差，將其高含量填充到聚丁ニ酸丁ニ醇酯後，儘管耐水性有所改善，但由於澱粉和甘油為主要成分，力學性能仍不理想，因而再向體系中加入一定量的增強填料玻璃纖維進一歩改善材料的性能，所得到的澱粉塑料具有成本低廉、成型加工容易、組分簡單、性能優異、環境友好等優點，可用於一次性餐具等日常用品中。
具體實施例方式本發明的特徵及優點將通過實施例進行詳細說明，但所述實施例僅用於本發明而不是限制本發明。實施例I準確稱取50份澱粉，20份甘油，預先攪拌均勻，密封保存，放置24h後，然後再與20份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，5份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸醯胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉速為60rpm，熔融共混15min，得到高填充的澱粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下，冷壓3min成型，最後按ASTM標準裁成各種標準樣條進行性能測試，其拉伸強度為20. 5MPa，衝擊強度為4. 9KJ/m2，將其製成一次性餐具，三個月降解率達86%。實施例2
準確稱取50份澱粉，20份甘油，預先攪拌均勻，密封保存，放置24h後，然後再與15份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，10份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸醯胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉速為60rpm，熔融共混15min，得到高填充的澱粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下,冷壓3min成型,最後按ASTM標準裁成各種標準樣條進行性能測試，其拉伸強度為22. 6MPa，衝擊強度為4. 3KJ/m2，將其製成一次性餐具，三個月降解率達78%。實施例3準確稱取45份澱粉，15份甘油，預先攪拌均勻，密封保存，放置24h後，然後再與30份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，5份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸醯胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉速為60rpm，熔融共混15min，得到高填充的澱粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下，冷壓3min成型，最後按ASTM標準裁成各種標準樣條進行性能測試，其拉伸強度為26. 8MPa，衝擊強度為4. lKJ/m2，將其製成一次性餐具，三個月降解率達80%。實施例4準確稱取45份澱粉，15份甘油，預先攪拌均勻，密封保存，放置24h後，然後再與20份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，15份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸醯胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉速為60rpm，熔融共混15min,得到澱粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酷/玻纖共混物,再在IOMPa壓カ下，140で下熱壓5min,IOMPa壓カ下，冷壓3min成型，最後按ASTM標準裁成各種標準樣條進行性能測試，其拉伸強度為35. 2MPa，衝擊強度為3. 8KJ/m2，將其製成一次性餐具，三個月降解率達78%。實施例5準確稱取80份澱粉，5份份甘油，預先攪拌均勻，密封保存，放置24h後，然後再與10份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，5份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸醯胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉速為60rpm，熔融共混15min，得到高填充的澱粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下，冷壓3min成型，最後按ASTM標準裁成各種標準樣條進行性能測試，其拉伸強度為12. 8MPa，衝擊強度為3. OKJ/m2，將其製成一次性餐具，三個月降解率達88%。實施例6準確稱取60份澱粉，20份份甘油，預先攪拌均勻，密封保存，放置24h後，然後再與10份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，10份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸醯胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉速為60rpm，熔融共混15min,得到高填充的澱粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下,冷壓3min成型,最後按ASTM標準裁成各種標準樣條進行性能測試，其拉伸強度為17. 8MPa，衝擊強度為3. 4KJ/m2，將其製成一次性餐具，三個月降解率達 87%。
權利要求
1.一種用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料，其特徵在於，所述的澱粉塑料的組分包括澱粉、聚丁二酸丁二醇酯、增塑劑、玻璃纖維、助劑，是由以下方法製備而成的 (1)將所述澱粉塑料配方中的澱粉、聚丁二酸丁二醇酯、增塑劑、玻璃纖維、助劑按如下質量百分比進行配比澱粉40 80%聚丁二酸丁二醇酯5 50%增塑劑I 30%玻璃纖維I 30%助劑0.1 10% 其中，所述澱粉為玉米澱粉、木薯澱粉、馬鈴薯澱粉中的一種， 所述聚丁二酸丁二醇酯的熔體流動速率為I. 5g/10min或25g/10min, 所述增塑劑為丙三醇、甲醯胺、水中的一種或多種， 所述的玻璃纖維長度為4 6mm, 所述助劑為潤滑劑和分散劑，潤滑劑為聚乙烯蠟和硬脂酸，分散劑為乙撐雙硬脂酸醯胺； (2)將澱粉、增塑劑按步驟(I)所述的質量百分比於20 30°C下均勻混合，放置I 48h，使增塑劑充分滲入到澱粉分子中； (3)按步驟(I)所述比例將聚丁二酸丁二醇酯、玻璃纖維及助劑混合，並與步驟(2)的混料再次混合後，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，速率為10 IOOrpm，溫度為100 200 0C ； (4)將步驟(3)所得的共混物在I 50MPa，100 200°C下熱壓I lOmin，IOMPa下冷壓I IOmin成型，即得所述的澱粉塑料。
2.一種如權利要求I所述的澱粉塑料，其特徵在於，所述的澱粉為玉米澱粉。
3.—種如權利要求I所述的澱粉塑料，其特徵在於，所述的聚丁二酸丁二醇酯熔體流動速率為I. 5g/10min。
全文摘要
本發明涉及一種用於一次性餐具的高填充可降解澱粉塑料。該澱粉塑料包括澱粉、增塑劑、聚丁二酸丁二醇酯、玻璃纖維、助劑，由以下方法製備而成各組分質量比澱粉35～90％，聚丁二酸丁二醇酯5～50％，增塑劑1～50％，玻璃纖維1～50％，助劑0.1～10％；將澱粉、塑化劑按比例混合均勻，放置1～48h，將聚丁二酸丁二醇酯、玻璃纖維及助劑與上述混料再次混合後，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，速率為10～100rpm，溫度為100～200℃。將共混物在1～50MPa，100～200℃下熱壓1～10min，於10MPa下冷壓1～10min成型。本發明成本低廉，組分簡單，加工容易，製成的一次性餐具環境友好。
文檔編號C08K5/053GK102731840SQ20121022211
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者周玉麗, 張唯舟, 李幼辰, 汪濟奎, 王偉, 程豔, 肖鵬程, 郭衛紅 申請人:華東理工大學