一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機的製作方法

2023-05-07 12:03:06 1

專利名稱：：一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機的製作方法
技術領域：
：一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機屬聚合物加工領域，尤適合用擠出機共混生物可降解聚合物。
背景技術：
：塑料工業發展迅速，其用途已滲透到醫療、衛生、農業園藝、包裝等與國民經濟和人民生活息息相關的各個領域，與鋼鐵、木材、水泥並列成為四大支柱材料。但塑料的缺點是用後在自然環境或垃圾場中難於降解，因而成為汙染環境的垃圾。資料顯示，目前，全世界塑料的年總產量預計將達到每年l.7億噸，廢棄的塑料製品大約每年達6000萬噸，且數量正以驚人的速度增長。我國塑料工業雖起步較晚但發展迅速，20世紀末塑料製品總產量已超過1500萬噸，且以每年10%的速度遞增。據調查，城市固體廢棄物中塑料的質量分數已達10%以上，體積分數則在30%左右。目前，我國七大水系均受到塑料廢棄物不同程度的汙染，如包括發泡餐具和廢棄塑料的垃圾阻塞導致落差減少和停機清淤，使葛洲壩水力發電廠每天要少發電200kW/h。因此"白色汙染"已引起世界各國越來越廣泛的重視，但解決問題的根本還在於開發性能優越、可降解的環境友好型塑料替代品。由於大部分塑料製品的生產原料是石油，屬於不可再生資源，以再生資源為基礎的循環產業的形成是解決現代工業資源危機的重要途徑。可再生資源高分子可以分為三大類(1)來自天然單體的合成聚合物，如聚乳酸(PLA)等；(2)天然高分子，如澱粉、蛋白質和纖維素等；(3)來自微生物發酵的聚合物，如聚羥基丁酸酯(PHB)等。來自天然單體的合成聚合物，和來自微生物發酵的聚合物材料的價格較高，目前仍未推廣應用。由玉米、甜菜等糖質類植物得到的乳酸經縮聚或丙交酯開環聚合而得的聚乳酸(PLA)屬是世界上近年來開發研究最活躍的降解高分子材料之一，但是，乳酸價格及其聚合工藝決定了聚乳酸的價格較高，因而，其應用受到很大限制。而澱粉作為天然高分子化合物在可再生資源中佔據非常重要地位，具有豐富、價廉(僅為塑料價格的1/6-1/8)、可再生不枯竭、汙染小、可生物降解、符合環境保護及人身安全等法規的特點，澱粉在各種環境中具備完全生物降解能力，降解為二氧化碳和水，對環境無任何汙染，十分適合作為開發具有環境友好材料產品的基本聚合物；由於澱粉和聚乳酸都屬於可再生資源高分子材料，將二者共混所得的材料可避免各自材料的缺點，具有優良的力學性能和適用的應用價格。但是，由於澱粉的親水性，聚乳酸的疏水性使他們的相容性差，再加上聚乳酸對水敏感(分解)，往往使共混材料的力學性能變得非常差。另外由於原澱粉材料的力學性能較差，故使得澱粉的含量在共混材料中所佔的比例較低，不利於成本的降低。目前，通常採用雙螺杆擠出機加工聚乳酸/澱粉共混材料，雙螺杆擠出機包括機筒、雙螺杆、加料口、動力傳動系統、加熱系統和控制系統，雙螺杆的結構相同，雙螺杆在機筒內，加熱系統對機筒加熱。螺杆對共混材料的塑化、捏合和混合的均勻性起到很大作用，對聚乳酸/澱粉共混材料的增容也是決定性的因素。但是，現有的雙螺杆擠出機均沒能較好地解決這些問題。
發明內容本實用新型提出的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其目的是提高聚乳酸/澱粉共混材料的相容性和力學性能。本實用新型的技術要點是改變雙螺杆擠出機螺紋塊的組合和在擠出機不同區域設有加料口分別加入配方的各組分。一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，包括雙螺杆擠出機，其特徵是螺杆由塑化、捏合和輸送螺紋塊組合而成；機筒上沿中心線設有三個加料口。上述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的三個加料口分別是第一加料口安裝在第一部分螺杆的機筒上，第二加料口安裝在第三部分螺杆的機筒上，第三加料口安裝在第五部分螺杆的機筒上。上述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的螺杆由六部分的螺紋塊組合成第一部分是塑化螺紋塊，第二部分捏合螺紋塊，第三部分是輸送螺紋塊，第四部分是捏合螺紋塊，第五部分塑化螺紋塊，第六部分是捏合螺紋塊，第七部分是壓縮螺紋塊和輸送螺紋塊。上述第一部分螺紋塊的組合結構及順序是28/28，28/28，56/56，56/56，56/56(說明每組數字表達了一件螺紋塊的主要結構，如28/28,第一個28表示螺紋塊的螺槽寬度為28ram，第二個28表示只有一個螺紋塊，即只有28mm長，其餘類推)。上述第二部分捏合螺紋塊的組合結構及順序是45°/5/40(說明:每組數字表達了一件捏合螺紋塊的主要結構，45°表明兩個螺紋塊之間的夾角，5表示有五個螺紋塊，40表示這五個螺紋塊總長為40ram,依次類推，)。上述第三部分輸送螺紋塊的組合結構及順序是56/56，28/28，40/4028/28，40/40，56/56，40/40。上述第四部分捏合螺紋塊的組合結構及順序是60°/4/28，60°/4/28。上述第五部分塑化螺紋塊的組合結構及順序是56/56，40/40，56/56，40/40。上述第六部分捏合螺紋塊的組合結構及順序是60°/4/28,60°/4/28。上述第七部分壓縮螺紋塊和輸送螺紋塊的組合結構及順序是60°/4/28,45°/5/40,56/56,40/20反,40/40,56/56,56/56,56/56,56/56,40/40,28/28。本實用新型的方案由於螺杆由不同螺紋塊組合和組分分別在不同位置的加料口餵料，使加工條件更適合提高聚乳酸/澱粉的增容性和反應完全。實現了3050%的高澱粉填充量，而同類材料的澱粉含量在30%以下，且材料的降解性能更好，澱粉的價格比聚乳酸的價格便宜很多，同類材料的銷售價格在18000萬元/噸左右，本項目的材料銷售價格在15000萬元/噸左右。圖l是一種聚乳酸/澱粉增容共混雙螺杆擠出機的結構簡圖。圖2是螺杆各部分螺紋塊組合分布圖。圖中馬達l、齒輪箱2、固體儲料罐3、固體進料計量器4、第二加料口5、螺杆6、液體儲料罐7、液體計量泵8、第二加料加料口9、固體儲料罐IO、固體進料計量器ll、第三加料料口12、真空口13、機筒14、機頭15、機架16。具體實施方式現用一具體例子說明本方案。圖l，2表達了共混雙螺杆擠出機的結構，它主要由馬達l、齒輪箱2、固體儲料罐3、固體進料計量器4、第一加料口5、螺杆6、液體儲料罐7、液體計量泵8、第二加料口9、固體儲料罐IO、固體進料計量器ll、第三加料料口12、真空口13、機筒14、機頭15、機架16組成。螺杆螺紋塊第1一7部分的組合是(圖2):28/28,28/28,56/56，56/56,56/56,45°/5/40,56/56,28/28,40/40,28/28,40/40,56/56,40/40,60°/4/28,60°/4/28,56/56，40/40,56/56,40/40，60°/4/28,45°/5/40,56/56,40/20(反),40/40,56/56,56/56，56/56,56/56,40/40,28/28。第一加料口5位於第一部分第一螺紋塊56/56的位置，第二加料口9位於第三部分第二螺紋塊28/28的位置，第三加料料口12位於第一部分第二螺紋塊56/56的位置。按本條件製造的成品檢測結果為-tableseeoriginaldocumentpage8從成品檢測結果數據可看出無論是片材還樣條，本方案成品的拉伸強度、斷裂伸長率和拉伸模量都優於標準指標。權利要求1、一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，包括雙螺杆擠出機，其特徵是螺杆由塑化、捏合和輸送螺紋塊組合而成；在機筒上沿中心線設有三個加料口。2、根據權利要求1所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的三個加料口分別是第一加料口安裝在第一部分螺杆的機筒上，第二加料口安裝在第三部分螺杆的機筒上，第三加料口安裝在第五部分螺杆的機簡上。3、根據權利要求1或2所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的螺杆由六部分的螺紋塊組合成第一部分是塑化螺紋塊，第二部分捏合螺紋塊，第三部分是輸送螺紋塊，第四部分是捏合螺紋塊，第五部分塑化螺紋塊，第六部分是捏合螺紋塊，第七部分是壓縮螺紋塊和輸送螺紋塊。4、根據權利要求3所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的第一部分螺紋塊的組合結構及順序是28/28，28/28，56/56，56/56，56/56。5、根據權利要求3所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的第二部分捏合螺紋塊的組合結構及順序是45°/5/40。6、根據權利要求3所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的第三部分輸送螺紋塊的組合結構及順序是56/56，28/28，40/4028/28，40/40，56/56，40/40。7、根據權利要求3所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的第四部分捏合螺紋塊的組合結構及順序是60°/4/28，60°/4/28。8、根據權利要求3所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的第五部分塑化螺紋塊的組合結構及順序是56/56，40/40，56/56，40/40。9、根據權利要求3所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的第六部分捏合螺紋塊的組合結構及順序是60°/4/28，60°/4/28。10、根據權利要求3所述的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機，其特徵在於所述的第七部分壓縮螺紋塊和輸送螺紋塊的組合結構及順序是60°/4/28，45°/5/40，56/56，40/20反，40/40，56/56，56/56，56/56，56/56，40/40，28/28。專利摘要本實用新型提出的一種聚乳酸/澱粉增容共混擠出機屬聚合物加工領域，尤適合用擠出機共混生物可降解聚合物。其目的是提高聚乳酸/澱粉共混材料的相容性和力學性能。技術要點是改變雙螺杆擠出機螺紋塊的組合和在擠出機不同區域設有加料口分別加入配方的各組分。包括雙螺杆擠出機，其特徵是螺杆由塑化、捏合和輸送螺紋塊組合而成；機筒上沿中心線設有三個加料口。文檔編號B29C47/60GK201317095SQ20082020248公開日2009年9月30日申請日期2008年10月29日優先權日2008年10月29日發明者劉宏生,徐迎賓,李曉璽,玲陳,陶德良,黃仁義申請人:廣州科苑新型材料有限公司;華南理工大學