甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料及其製備方法和應用的製作方法
2024-04-01 11:06:05 1
甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明屬於生物降解材料【技術領域】，公開了一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料及其製備方法。所述甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料包含以下質量百分含量的組分：甘蔗渣5％～20％、木薯澱粉10％～40％、聚乳酸20％～60％、聚己內酯5％～20％、偶聯劑0.5％～3％、增塑劑0.5％～5％、潤滑劑和熱穩定劑1％～5％。將上述組分混合均勻後加入至雙螺杆擠出機，在擠出溫度為80～140℃，螺杆轉速為40～100r/min的條件下擠出造粒，得到甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料。所得材料具有良好的生物降解性能和力學性能，可用於製備日用塑料製品。
【專利說明】甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物降解材料【技術領域】，具體涉及一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]隨著石油資源總量日趨減少、價格飛速提高，以及廢棄高分子材料造成的環境汙染日益惡化，生物降解塑料越來越受到重視。目前，全球已開發了多種基於不同原料的生物降解塑料，主要品種包括澱粉基生物降解塑料、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羥基烷酸酯(PHA)、聚己內酯(PCL)、二氧化碳共聚物脂肪族聚碳酸酯(APC)、脂肪-芳香共聚酯等。其中，澱粉基生物降解塑料、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是當前國內外研究和開發最多、技術相對成熟、產業化規模最大的生物降解塑料品種，也是目前市場消費的主要品種，可以認為是當前國際生物降解塑料的三大主流技術，但成本問題一直是困擾生物降解塑料產業發展的核心。
[0003]聚乳酸，PBS等合成生物降解高分子材料的成本很高，而甘蔗渣，澱粉等天然高分子材料來源豐富，成本低廉，且完全生物降解。因此，研究者們致力於研究合成生物降解高分子材料與天然高分子材料的共混技術，以期解決降解材料的成本和綜合性能的問題，目前研究較多的是採用澱粉和合成生物降解高分子複合的技術，直接以蔗渣等天然植物纖維為基體的研究較少。甘蔗渣 是製糖工業的主要副產品，來源集中、產量巨大、收集簡單、運輸半徑小，是一種十分優質的可再生性農業廢棄物資源，因此甘蔗渣的高效利用是一個重要的研究課題。但長期以來，甘蔗渣的綜合利用率和產生的附加值較低，除部分甘蔗渣用作造紙和人造板材外，主要供糖廠本身作為能源燃料燒掉或大量堆積直接廢棄，造成了極大的資源浪費和環境汙染。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在於提供一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料。
[0005]本發明的另一目的在於提供上述甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料的製備方法。
[0006]本發明的再一目的在於提供上述甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料的應用。
[0007]本發明目的通過以下技術方案實現:
[0008]一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料，包含以下質量百分含量的組分:
[0009]
【權利要求】
1.一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料，其特徵在於包含以下質量百分含量的組分:
2.根據權利要求1所述的一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料，其特徵在於:所述的甘蔗渣為經過預處理的甘蔗渣，預處理過程如下:將製糖廠的甘蔗渣，先經過篩孔為7~8mm的除髓機兩次除髓使甘蔗渣的含髓量低於5%，然後將除髓機除髓後的甘蔗渣進行溼法堆存，溼法堆存後的甘蔗渣使用前再經過一次溼法除髓使甘蔗渣的含髓量低於I%，最後乾燥並粉碎至粒徑為80~150目，得到經過預處理的甘蔗渣。
3.根據權利要求1所述的一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料，其特徵在於:所述木薯澱粉為經過預改性的木薯澱粉，預改性過程如下:先將木薯澱粉在烘箱60~80°C下乾燥6~24小時，將乾燥後的木薯澱粉中加入佔木薯澱粉重量0.1 %~2%的檸檬酸、1%~5%的甘油和1%~5%的乙醯胺混合均勻得到混合物料，檸檬酸、甘油和乙醯胺的純度規格為化學純，將混合物料加入雙螺杆擠出機中在擠出溫度為80~120°C，螺杆轉速為40~80r/min的條件下進行擠出改性,得到經過預改性的木薯澱粉。
4.根據權利要求1所述的一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料，其特徵在於:所述聚乳酸為聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料，其特徵在於:所述聚乳酸的重均分子量為10~30萬；所述聚己內酯的重均分子量為5~10萬。
6.根據權利要求1所述的一種甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料，其特徵在於:所述的偶聯劑為鋁酸酯；所述的增塑劑為單甘酯；所述的潤滑劑和熱穩定劑為硬脂酸鈣。
7.權利要求1~6任一項所述的甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料的製備方法，其特徵在於包括以下操作步驟:將質量百分含量5%~20%的甘蔗渣、質量百分含量10%~40%的木薯澱粉、質量百分含量20%~60%的聚乳酸、質量百分含量5%~20%的聚己內酯、質量百分含量0.5%~3%的偶聯劑、質量百分含量0.5%~5%的增塑劑、質量百分含量1%~5%的潤滑劑和熱穩定劑，混合均勻後加入至雙螺杆擠出機，在擠出溫度為80~140°C，螺杆轉速為40~100r/min的條件下擠出造粒，得到甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料。
8.權利要求1~6任一項所述的甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料在製備日用塑料製品中的應用，其特徵在於:所述應用是將所述甘蔗渣木薯澱粉聚乳酸生物降解材料經過單螺杆注塑機擠出注塑，即可得到具有生物降解功能的日用塑料製品。
【文檔編號】C08L67/04GK104017340SQ201410294568
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】曾建, 梁磊, 黃向陽, 謝晉謀, 安玉興 申請人:廣州甘蔗糖業研究所