一種硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料及其製備方法
2023-05-21 23:36:06
專利名稱：一種硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料及其製備方法。
背景技術：
目前大量使用的包裝材料仍是以不能降解的塑料為主，形成了嚴重的「白色汙染」。現有可降解的包裝材料主要是紙製品和熱塑性澱粉，但紙製品易吸水，一旦吸水，就容易腐爛而失去力學強度，熱塑性澱粉材料較脆，同樣也容易吸水，尺寸穩定性差，熱塑性加工性能也較差，因此成本較高。植物澱粉價格低，來源豐富(如玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、地瓜澱粉、土豆澱粉、小麥澱粉等)，並且在自然環境下可完全生物分解，因此應用於生產可降解材料的研究和生產中，但是澱粉分子鏈含有大量羥基，容易在分子鏈內和分子鏈外形成氫鍵，因此難溶，難熔(即熱塑性加工性能差)，並且耐水性差，一遇水或長期存放在潮溼環境中，容易吸收水分，導致其穩定性下降。總體來說，當前可完全生物降解材料還存在著生產成本高，難以加工，且力學性能不夠等缺點。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種強度高，耐水性好， 成本低，可生物降解的硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸(PLA)複合材料及其製備方法。本發明解決所述技術問題所採用的技術方案是
本發明之硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料由以下重量份數的原料製成玉米澱粉 30 - 60份、聚乳酸(PLA) 20 一 50份、無機填料硫酸鈣5 — 15份、增塑劑乙二醇5 — 20份、 增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 10 一 20份。改進力學性能優選的重量配比為玉米澱粉30份、聚乳酸(PLA) 30份、無機填料硫酸鈣5份、增塑劑乙二醇20份、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 15份。改進降解性優選的配比為玉米澱粉60份、聚乳酸(PLA) 20份、無機填料硫酸鈣 5份、增塑劑乙二醇5份、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 10份。本發明之硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料的製備方法，包括以下步驟
(1)將玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合8 — 15min (優選10 min)，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；
(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂(MOD)混合，在常溫下反應30- 65min (優選 60min),再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物於常溫下混合20 — 45min (優選 40min)，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；
(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺杆擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為90- 150°C (優選 120°C)，螺杆轉速為 100 — 120r/min (優選 110r/min)。本發明採用的玉米澱粉可生物降解，對環境友好，資源豐富，價格低廉，有利於加速材料在自然環境中的降解。本發明通過自由基反應將馬來酸二辛脂(MOD)接枝到聚乳酸上，得到的馬來酸二辛脂(MOD)官能化的聚乳酸能與玉米澱粉的羥基反應，聚乳酸與親水性的玉米澱粉有很好的粘接力，能夠提高界面結合力，因此可以作為粘合劑和增強劑，有效改善其與澱粉之間的均勻混合，提高材料的力學性能。無機填料硫酸鈣化學性質不活潑，具有耐化學藥品性和電絕緣性，因此一方面可以調節材料的穩定性、剛性和硬度，從而提高材料的力學性能和耐熱性；另外一方面，可提高材料的耐水性和外觀白度，大大地降低成本。由於澱粉分子鏈含有大量羥基，容易在分子鏈內和分子鏈外形成氫鍵，因此難溶，難熔，加入增塑劑乙二醇，乙二醇是小分子物質，滲透力強，分子中的羥基可以與澱粉中的羥基形成氫鍵，從而使玉米澱粉具有很好的熱塑性加工性能。本發明之硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料，強度高，耐水性好，成本低，可生物降解。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1
本實施例原料重量配比玉米澱粉6Kg、聚乳酸(PLA)6Kg、無機填料硫酸鈣lKg、增塑劑乙二醇4Kg、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 3Kgo製備方法
(1)將玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合lOmin，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；
(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂(MOD)混合，在常溫下反應60min，再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物於常溫下混合40min，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；
(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺杆擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為120°C，螺杆轉速為110r/min。本實施例產品性能檢測，拉伸強度按GB/T12914 — 2008規定方法進行，斷裂伸長率按GB/T12914 - 2008規定方法進行，材料降解性能的評價採用土埋生物降解實驗(本生物降解實驗採用比較簡單的室內土埋法，環境溫度18 士 5°C，所用土壤為普通戶外土壤，降解實驗開始後每隔10天加一定量的水，保持潮溼。間隔30天後，取出試樣，衝洗掉表面泥土並放於50°C烘箱中烘乾M小時，然後計算失重率)，其實驗結果如表1。實施例2
本實施例原料重量配比玉米澱粉10Kg、聚乳酸(PLA)6Kg、無機填料硫酸鈣lKg、增塑劑乙二醇4Kg、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 2Kgo製備方法
(1)將玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合lOmin，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；
(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂(MOD)混合，在常溫下反應60min，再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物於常溫下混合40min，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；
(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺杆擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為110°C，螺杆轉速為100r/min。本實施例產品性能檢測，拉伸強度按GB/T12914 — 2008規定方法進行，斷裂伸長率按GB/T12914 — 2008規定方法進行，材料降解性能的評價採用土埋生物降解實驗(本生物降解實驗採用比較簡單的室內土埋法，環境溫度18 士 5°C，所用土壤為普通戶外土壤，降解實驗開始後每隔10天加一定量的水，保持潮溼。間隔30天後，取出試樣，衝洗掉表面泥土並放於50°C烘箱中烘乾M小時，然後計算失重率)，其實驗結果如表1。實施例3
本實施例原料重量配比玉米澱粉Hg、聚乳酸(PLA) 4Kg、無機填料硫酸鈣lKg、增塑劑乙二醇lKg、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 2Kgo製備方法
(1)將玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合lOmin，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；
(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂(MOD)混合，在常溫下反應60min，再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物於常溫下混合40min，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；
(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺杆擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為120°C，螺杆轉速為110r/min。本實施例產品性能檢測，拉伸強度按GB/T12914 — 2008規定方法進行，斷裂伸長率按GB/T12914 — 2008規定方法進行，材料降解性能的評價採用土埋生物降解實驗(本生物降解實驗採用比較簡單的室內土埋法，環境溫度18 士 5°C，所用土壤為普通戶外土壤，降解實驗開始後每隔10天加一定量的水，保持潮溼。間隔30天後，取出試樣，衝洗掉表面泥土並放於50°C烘箱中烘乾M小時，然後計算失重率)，其實驗結果如表1。表1實施例1 一 3產品與聚乳酸性能檢測結果比較
權利要求
1.一種硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料，其特徵在於，由以下重量份數的原料製成 玉米澱粉30 - 60份、聚乳酸20 - 50份、無機填料硫酸鈣5 — 15份、增塑劑乙二醇5 — 20 份、增溶劑馬來酸二辛脂10 - 20份。
2.根據權利要求1所述的硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料，其特徵在於，由以下重量份數的原料製成玉米澱粉30份、聚乳酸30份、無機填料硫酸鈣5份、增塑劑乙二醇20份、 增溶劑馬來酸二辛脂15份。
3.根據權利要求1所述的硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料，其特徵在於，由以下重量份數的原料製成玉米澱粉60份、聚乳酸20份、無機填料硫酸鈣5份、增塑劑乙二醇5份、 增溶劑馬來酸二辛脂10份。
4.一種如權利要求1至3之一所述的硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)將玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合8 — 15min，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂混合，在常溫下反應30- 65min，再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物於常溫下混合20 - 45min，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺杆擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為90- 150°C, 螺杆轉速為100 - 120r/min。
5.根據權利要求4所述的硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料的製備方法，其特徵在於， 包括以下步驟(1)將玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合lOmin，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂混合，在常溫下反應60min，再加入高速混合機中， 與步驟(1)所得混合物於常溫下混合40min，得玉米澱粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺杆擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為120°C，螺杆轉速為110r/min。
全文摘要
一種硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料及其製備方法，該複合材料由以下重量份數的原料製成玉米澱粉30－60份、聚乳酸20－50份、無機填料硫酸鈣5－15份、增塑劑乙二醇5－20份、增溶劑馬來酸二辛脂10－20份。其製備方法是，將玉米澱粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合8－15min；將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂混合，在常溫下反應30－65min，再加入高速混合機中，與所得玉米澱粉、乙二醇和硫酸鈣的混合物於常溫下混合20－45min；將所得混合物通過雙螺杆擠出機擠出，造粒。本發明之硫酸鈣玉米澱粉聚乳酸複合材料，強度高，耐水性好，成本低，可生物降解。
文檔編號C08L3/02GK102161780SQ20111014545
公開日2011年8月24日 申請日期2011年6月1日 優先權日2011年6月1日
發明者付桃梅, 劉珍如, 劉立文, 寧勇, 楊志強, 魯紀鳴 申請人:劉立文