高強度澱粉基降解環保材料及製造方法
2023-05-08 04:41:51 1
專利名稱：高強度澱粉基降解環保材料及製造方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造一次性餐具和一次性包裝物的可快速降解原材料 及其製造方法。
背景技術：
目前一次性發泡塑料餐具應用比較普遍，雖然給人們的生活帶來方便，但 同時也給環境造成了嚴重的白色汙染，這種發泡餐具在土壤中要經過幾十年甚 至上百年才能夠降解，其燃燒後還能產生二惡英這種致癌物，發泡餐具在60。C 的溫度下會產生毒素，可見其對人們生活的環境與健康有多大的損害。近幾年 來出現的一些澱粉基降解材料雖然解決了發泡塑料造成的白色汙染問題，但是 這些降解材料由於機械強度差、可塑性差，在生產中要用兩套混煉裝置，生產 過程中不易保溫、工藝線路複雜、生產成本高，產品質量達不到要求，因而不 能廣泛的應用
發明內容
本發明的目的是採用高分子澱粉及衍生物為基料的一種工藝線路短、成本 低的高強度降解環保材料及製造方法。上述的目的通過以下的技術方案實現-高強度澱粉基降解環保材料，其組成包括高分子天然澱粉、聚乙烯醇、 植物糖、聚乙烯醇、降解控制劑、聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物、己丁酯己 丁聚糖，所述的澱粉的重量份數為51 80，所述的聚乙烯醇的重量份數為12 20，所述的植物糖的重量份數為2 10 .5，所述的增塑劑的重量份數為2.5 8， 所述的降解控制劑的重量份數為0.2 1，所述的聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚 物的重量份數為5 9，所述的己丁酯己丁聚糖的重量份數為0.2 0.5。所述的高強度澱粉基降解環保材料，所述的澱粉的重量份數為61 76,所 述的聚乙烯醇的重量份數為14 18，所述的植物糖的重量份數為3 8，所述的 增塑劑的重量份數為2 7，所述的降解控制劑的重量份數為0.2 0.8，所述的 聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物的重量份數為4 8，所述的己丁酯己丁聚糖的 重量份數為0.2 0.4。所述的高強度澱粉基降解環保材料，所述的增塑劑為色拉油，所述的植物 糖為澱粉糖或者麥芽糖。
所述的高強度澱粉基降解環保材料的製造方法，按照以上權利要求中的重 量份數澱粉、聚乙烯醇、植物糖、增塑劑、降解控制劑、聚己內酯與聚羥基丁 酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，將原料進行聚合反應共混共聚改性，然後將原 料放入積木式平行雙螺杆擠出機中進行三級混煉，擠出機中螺杆的長度與直徑
的比為44 56: 1，在螺杆上分布有三個混煉段，將從積木式平行雙螺杆擠出機 中出來的原料經增壓裝置，在120 1卯'C下製成板材。
所述的高強度澱粉基降解環保材料的製造方法，所述的原料進行聚合反應 共混共聚改性過程中，採用的設備是油加熱高混與冷混一體機，溫度在70 90 'C時加入澱粉和聚乙烯醇，並高速混合，至80 11(TC再加入聚己內酯與聚羥基 丁酸酯共聚物並高速混合，繼續加熱至100 120。C時分2 5次將植物糖、增塑 劑、降解控制劑和己丁酯幾丁聚糖加入，進行聚合反應共混共聚改性，溫度為 120 150°C，時間為35 40分鐘，最後放料至冷混中混合，並降溫至70 卯 。C。
所述的高強度澱粉基降解環保材料的製造方法，所述的增壓裝置為熔體泵。 技術方案有以下有益效果
1. 通過實驗和測算，本產品對產品中的輔料含量進行了較大的調整，使得 機械強度較原有產品有較大提高、平均提高30%以上，可塑性強，並能控制降 解速度和降解時間。
2. 傳統方法中採用兩條混煉裝置才能完成，本發明的生產方法中只需用一 套混煉裝置，與以往相比節省了一套混煉裝置，並且利於生產過程中的保溫， 簡化並縮短了工藝線路，降低了生產成本，提高了產品質量。
3. 本發明的降解機理是通過微生物和各種細菌及酶的作用，將材料分解成 二氧化碳和水，降低分子量，使分子鏈斷裂成低分子量碎片及多孔破壞結構， 增大材料的表面積，在細菌和酶的作用下發生各種分解反應，從而達到被多種 微生物代謝的程度，由多種微生物參加和光合作用的綜合作用，最終完全分解。
4. 本發明的材料是成本適中、可控制降解速度和降解時間的新型全降解材 料，降解後可改良土壤，進行良性的循環。5. 用本發明製造的一次性餐具具有無毒、無害、無異味、耐水、耐油、耐 熱(+150。C)、耐冷(-20。C)、不軟化、不變形、抗壓，並可以在蒸鍋、微波爐 中加熱使用，百分之百適應自然環境降解，並可控制降解周期，提高其適應性。
6. 本發明材料所生產的製品質地細膩、色澤宜人，其製品廢棄後一方面可 回收再加工製成有機肥料，或製成工業包裝製品，或者製成蘑燕生長基；另一 方面可降解成肥料，進行良性循環，使之回歸大自然。
7. 本發明的材料製成餐盒的成本是紙漿製品餐盒成本的40%，是植物纖維 製品成本的50%。
8. 本發明以微生物發酵法生產的生物柔脂加纖維素、多元醇等物質組合成 生物降解添加劑，為降低生物聚酯的成本，採用最新的發酵工藝，利用廉價的 炭源生產，縮短髮酵周期的優良菌株選育、破壁、萃酵方法確定添加劑各組成 成分的最佳配比，生產出多用途的添加劑。
9. 本發明採用發酵-聚合工藝，45天內降解91%-97%以上；添加納米化處 理，製品在6(TC環境恆溫30min負重3kg，高度變化《5。/。，對摺15次無斷裂。
本發明的
具體實施例方式
一種高強度澱粉基降解環保材料，其組成包括澱粉、聚乙烯醇、植物塘、 增塑劑、降解控制劑、聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，所 述的澱粉的重量份數為51 80，所述的聚乙烯醇的重量份數為12 20，所述的 植物糖的重量份數為2 10.5，所述的增塑劑的重量份數為2.5 8，所述的降解 控制劑的重量份數為0.2 1，所述的聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物的重量份 數為5 9，所述的己丁酯己丁聚糖的重量份數為0.2 0.5。
實施例2:
一種高強度澱粉基降解環保材料，其製備工藝是取51kg的天然高分子澱 粉、12kg的聚乙烯醇、2kg的植物糖、2.5kg的增塑劑、0.2kg的降解控制劑、 5kg的聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物、0.2kg的己丁酯己丁聚糖，將原料進行 聚合反應共混共聚改性，採用的設備是油加熱高混與冷混一體機，溫度在7(TC 時加入天然高分子澱粉和聚乙烯醇聚乙烯醇，並高速混合，至8(TC再加入聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物並高速混合，繼續加熱至IO(TC時分2次將植物糖 (木糖、麥芽糖或澱粉糖)、增塑劑(色拉油)、降解控制劑和己丁酯幾丁聚糖 加入，進行聚合反應共混共聚改性，溫度為12(TC,時間為35分鐘，最後放料 至冷混中混合，並降溫至70。C。然後將原料放入積木式平行雙螺杆擠出機中進 行三級混煉，擠出機中螺杆的長度與直徑的比為44: 1,在螺杆上分布有三個混 煉段。將從積木式平行雙螺杆擠出機中出來的原料經增壓裝置即熔體泵，在120 "C下製成板材。 實施例3:
一種高強度澱粉基降解環保材料，其製備工藝是取60kg的天然高分子 澱粉、18kg的聚乙烯醇、8kg的植物糖、6kg的增塑劑、0.8kg的降解控制劑、 8kg的聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物、0.4kg的己丁酯己丁聚糖，將原料進行 聚合反應共混共聚改性，採用的設備是油加熱高混與冷混一體機，溫度在8(TC 時加入天然高分子澱粉和聚乙烯醇聚乙烯醇，並高速混合，至10(TC再加入聚己 內酯與聚羥基丁酸酯共聚物並高速混合，繼續加熱至IIO'C時分3次將植物糖 (木糖、麥芽糖或澱粉糖)、增塑劑(色拉油)、降解控制劑和己丁酯幾丁聚糖 加入，進行聚合反應共混共聚改性，溫度為140'C，時間為38分鐘，最後放料 至冷混中混合，並降溫至8(TC。然後將原料放入積木式平行雙螺杆擠出機中進 行三級混煉，擠出機中螺杆的長度與直徑的比為48: 1，在螺杆上分布有三個混 煉段。將從積木式平行雙螺杆擠出機中出來的原料經增壓裝置即熔體泵，在170 。C下製成板材。 實施例4:
一種高強度澱粉基降解環保材料，其製備工藝是取80kg的天然高分子澱 粉、20kg的聚乙烯醇、10.5kg的植物糖、8kg的增塑劑、lkg的降解控制劑、 9kg的聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物、0.5kg的己丁酯己丁聚糖，將原料進行聚合反應共混共聚改性，採用的設備是油加熱高混與冷混一體機，溫度在90。C 時加入天然高分子澱粉和聚乙烯醇聚乙烯醇，並高速混合，至110。C再加入聚己 內酯與聚羥基丁酸酯共聚物並高速混合，繼續加熱至12(TC時分5次將植物糖 (木糖、麥芽糖或澱粉糖)、增塑劑(色拉油)、降解控制劑和己丁酯幾丁聚糖 加入，進行聚合反應共混共聚改性，溫度為150'C，時間為40分鐘，最後放料 至冷混中混合，並降溫至90'C。然後將原料放入積木式平行雙螺杆擠出機中進 行三級混煉，擠出機中螺杆的長度與直徑的比為56: 1，在螺杆上分布有三個混 煉段。將從積木式平行雙螺杆擠出機中出來的原料經增壓裝置即熔體泵，在190 "C下製成板材。上述的材料可以由正壓成型機、負壓成型機(包括雙倍、雙面 加熱正、負壓成型機)、注塑機製成各種一次性食品包裝物、工業包裝物、藥用 包裝物、日用品包裝物。
本發明產品達到的技術性能指標和參數
(1) 使用性能要求
容積偏差 ±5%;耐溫試驗(p5士5'C)水無變形皺滲
(2) 60。C環境恆溫30min時強度指標 餐具負重試驗(3kg) 高度變化《5% 餐具對摺試驗15次 無斷裂 跌落試驗一次 無裂損
(3) 理化指標
天然製品含水<7% ;降解時限(45天) 降解91%-97%以上。
權利要求
1. 一種高強度澱粉基降解環保材料，其組成包括高分子天然澱粉、聚乙 烯醇、植物糖、聚乙烯醇、降解控制劑、聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物、己 丁酯己丁聚糖，其特徵是所述的高分子天然澱粉的重量份數為51 80，所述 的聚乙烯醇的重量份數為12 20,所述的植物糖的重量份數為2 10 .5，所述 的增塑劑的重量份數為2.5 8，所述的降解控制劑的重量份數為0.2 1，所述 的聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物的重量份數為5 9，所述的己丁酯己丁聚糖 的重量份數為0.2 0.5P
2. 根據權利要求1所述的高強度澱粉基降解環保材料，其特徵是所述的 澱粉的重量份數為61.5 76，所述的聚乙烯醇的重量份數為10 15，所述的植 物糖的重量份數為6 9，所述的增塑劑的重量份數為1.5 4,所述的降解控制 劑的重量份數為0.7 1，所述的聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物的重量份數為 5 8.5，所述的己丁酯己丁聚糖的重量份數為0.8 0.1。
3. 根據權利要求1或2所述的高強度澱粉基降解環保材料，其特徵是所 述的增塑劑為色拉油，所述的植物糖為澱粉糖或者麥芽糖。
4. 一種權利要求1或2或3所述的高強度澱粉基降解環保材料的製造方法， 其特徵是按照以上權利要求中的重量份數澱粉、聚乙烯醇、植物糖、增塑劑、 降解控制劑、聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，將原料進行 聚合反應共混共聚改性，然後將原料放入積木式平行雙螺杆擠出機中進行三級 混煉，擠出機中螺杆的長度與直徑的比為44 56: 1，在螺杆上分布有三個混煉 段，將從積木式平行雙螺杆擠出機中出來的原料經增壓裝置，在120 1卯"C下 製成板材。
5. 根據權利要求4所述的高強度澱粉基降解環保材料的製造方法，其特徵 是所述的原料進行聚合反應共混共聚改性過程中，採用的設備是油加熱高混 與冷混一體機，溫度在70 90'C時加入澱粉和聚乙烯醇，並高速混合，至80 11(TC再加入聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物並高速混合，繼續加熱至100 120 。C時分2 5次將植物糖、增塑劑、降解控制劑和己丁酯幾丁聚糖加入，進行聚 合反應共混共聚改性，溫度為120 150°C，時間為35 40分鐘，最後放料至冷混中混合，並降溫至70 90'C。(12)6.根據權利要求5或6所述的高強度澱粉基降解環保材料的製造方法，其 特徵是所述的增壓裝置為熔體泵。
全文摘要
高強度澱粉基降解環保材料及製造方法。本發明涉及一種用於製造一次性餐具和一次性包裝物的可快速降解原材料及其製造方法。目前的一次性發泡塑料餐具，生產過程中不易保溫、工藝線路複雜、生產成本高，產品質量達不到要求，造成白色汙染。本發明產品組成包括高分子天然澱粉、聚乙烯醇、植物塘、聚乙烯醇、降解控制劑、聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，澱粉的重量份數為51～80，聚乙烯醇的重量份數為12～20，植物糖的重量份數為2～10.5，增塑劑的重量份數為2.5～8，降解控制劑的重量份數為0.2～1，聚己內酯與聚羥基丁酸酯共聚物的重量份數為5～9，己丁酯己丁聚糖的重量份數為0.2～0.5。本品用於製造一次性餐具和一次性包裝物。
文檔編號C08L91/00GK101311209SQ20071007223
公開日2008年11月26日 申請日期2007年5月22日 優先權日2007年5月22日
發明者寶 雙, 季國良, 陳魯安, 馬躍東 申請人:季國良