專利名稱：一種用于生產(chǎn)可完全降解植物淀粉發(fā)泡包裝材料的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組合物，該組合物的用途，尤其在制備可完全降解的發(fā)泡包裝材料中的用途，以及由該組合物制備的發(fā)泡包裝材料。
塑料制品所用原料是來自不可再生的石油資源，地球上的石油資源是有限的，而且主要用于能源，所以，本發(fā)明利用可再生植物淀粉為主要原料，替代石油資源生產(chǎn)可降解材料具有更重要的意義。
普通樹脂如PE、PP、PS等在增容劑的作用下，與植物淀粉共混生產(chǎn)可生物降解塑料的專利早已有發(fā)布，而且還有許多產(chǎn)品面市。但由于淀粉與樹脂極性差異太大，淀粉的填充量一般不超過30％，所謂的淀粉填加型可生物降解塑料，實(shí)際上只能是其中的淀粉在一定條件下可被微生物分解，而余下的70％以上樹脂部分難以分解。
(D)4.5-15％的助劑。
所述％均以組合物總重量為基。
所述淀粉選自普通工業(yè)用淀粉，如玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉等和它們的改性物，如氧化淀粉、陽離子淀粉、交聯(lián)淀粉、淀粉酯等，以及這些的兩種或多種的結(jié)合物。所述植物粉是植物種子、塊莖、根或葉直接粉碎而成的粉，如小麥粉、玉米粉、大米粉、糯米粉、馬鈴薯粉、甘薯粉、木薯粉等，或者這些的兩種或多種的結(jié)合物。
所述植物纖維選自木纖維、棉纖維、草纖維、蘆葦纖維、農(nóng)作物秸稈纖維、廢舊紙漿和它們的改性物，如羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、纖維素酯、或纖維素醚等，以及它們中兩種或多種的結(jié)合物。
所述發(fā)泡劑可以是物理發(fā)泡劑，如低沸點(diǎn)的脂肪烴、醇、醚、鹵代烴或水等。也可以是化學(xué)發(fā)泡劑，如偶氮二甲酰胺、偶氮二碳酸二異丙酯、碳酸氫鈉、碳酸銨等，或者這些的結(jié)合物。
所述助劑包括補(bǔ)強(qiáng)劑，如玻璃纖維、石棉粉、碳酸鈣粉，硅灰石粉等；增粘劑，如聚乙烯醇縮甲醛、動物膠、聚丙烯酸乳液、山梨酸、甘油、聚乙烯醇等；脫模劑，如硅油、固體石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸、液體石蠟等；還可根據(jù)不同應(yīng)用需要任選添加的少量的防蟲劑、防腐劑、防潮劑等。各種助劑以本領(lǐng)域中的常規(guī)用量使用，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是容易決定的。
本發(fā)明所涉及的發(fā)泡包裝材料不合任何樹脂，其中90-95％以上都是可再生并能被微生物所分解的天然高分子淀粉和纖維素，剩下的5-10％各種助劑也都屬于可降解組分，所以該發(fā)明所制備的發(fā)泡包裝材料為完全可降解材料。
改性淀粉或改性纖維素與普通淀粉或纖維素相比，其化學(xué)與物理性能有顯著改善，可增加材料強(qiáng)度，提高材料發(fā)泡率，但不影響生物降解性，所以改性淀粉和改性纖維素是優(yōu)選的。
淀粉或植物粉本身作為本發(fā)明發(fā)泡材料主體原料，其力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到應(yīng)用要求，除通過其改性提高強(qiáng)度外，加入各種助劑是必不可少的。各種助劑的選擇除考慮自身降解性外，還必須與主體原料具有較好的相容性。為了提高相容性，助劑中還應(yīng)含有增容性組分。
本發(fā)明制備可完全降解發(fā)泡包裝材料采用的加工設(shè)備為普通的混合設(shè)備、單螺桿擠出機(jī)和加熱模壓成型設(shè)備。設(shè)備投資少，工藝簡單，無環(huán)境污染。
制備本發(fā)明發(fā)泡包裝材料的方法包括以水為介質(zhì)，將70-90％的植物淀粉或植物粉、5-15％植物纖維、0.5-1％發(fā)泡劑和5-15％的助劑混合均勻后，用各種成型方法，例如單螺桿擠出機(jī)或熱模壓成型機(jī)成型工藝制備而成。該材料呈白色或乳白色，密度為0.1-0.05g/cm3，可滿足包裝使用性能要求。
例如加工成型工藝可以這樣進(jìn)行，按一定比例將所有原料與水混合，在高速攪拌機(jī)內(nèi)充分混合均勻，制成面團(tuán)狀丕料，而后將丕料輸送到單螺桿擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度為180-190℃，擠出成型或者根據(jù)模具大小將一定的丕料加入到熱壓成型機(jī)內(nèi)，溫度為180-200℃，壓力為0.1-0.5Mpa，模壓時間50-60S壓制成型。
本發(fā)明可完全降解發(fā)泡包裝材料，主要用作防震包裝，隔音、保溫材料，用后除可完全降解外，回收還可用作動物飼料或發(fā)酵生產(chǎn)工業(yè)酒精、水解生產(chǎn)葡萄糖。
下面結(jié)合實(shí)施例說明本發(fā)明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于說明的目的，不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
實(shí)施例1取780g玉米淀粉、100g陽離子淀粉、80g羧甲基纖維素、含20g聚乙烯醇縮甲醛100g水溶液、5gNaHCO3、10g 100目石棉粉、5g液體石蠟、300g水加入高攪機(jī)內(nèi)，以200r/min轉(zhuǎn)速攪拌，10min后即得丕料。
將上述丕料加入到單螺桿擠出機(jī)內(nèi)，在180-190℃下，擠出成型，即得一定形狀乳白色密度為0.19g/cm3可完全降解發(fā)泡包裝材料。
實(shí)施例2
將實(shí)施例1中的80g羧甲基纖維素和含20g聚乙烯醇縮甲醛100g水溶液，用100g木纖維素取代，加水量300g改為400g，其它組分和加工工藝條件不變，可制得密度為0.12g/cm3乳白色可完全降解發(fā)泡包裝材料。
實(shí)施例3將實(shí)施例1中的780g玉米淀粉用780g馬鈴薯淀粉取代，100g陽離子淀粉用100g交聯(lián)淀粉取代，其它組分和加工工藝條件不變，可制得密度為0.1g/cm3乳白色可完全降解發(fā)泡包裝材料。
實(shí)施例4將實(shí)施例1中的5g NaHCO3用5g偶氮二甲酰胺取代，20g聚乙烯醇縮甲醛100g水溶液用20g動物膠100g水溶液取代，其它組分和加工工藝條件不變，便可制得密度為0.05g/cm3乳白色可完全降解發(fā)泡包裝材料。
實(shí)施例5取700g小麥粉，100g草纖維，100g交聯(lián)淀粉，10g碳酸銨，80g山梨酸，10g固體石蠟，400g水加入高攪機(jī)內(nèi)，以200r/min轉(zhuǎn)速攪拌15min后即得丕料。
取一定量丕料，加入到熱壓成型機(jī)模具內(nèi)，在185℃、壓力0.2MP下，壓制55S，便可得一定形狀淡黃色密度為0.1g/cm3可完全降解發(fā)泡包裝材料。
實(shí)施例6取750g玉米淀粉，100g600目CaCO3，85g廢舊紙漿，10g硬脂酸，5g偶氮二碳酸二異丙酯，500g溶有50g聚乙烯醇水溶液，加入到高攪機(jī)內(nèi)，以200r/min轉(zhuǎn)速，攪拌15min后即得丕料。
取一定量丕料，加入到熱壓成型機(jī)模具內(nèi)，在195℃、壓力0.1MP下，壓制60S，便可得一定形狀白色密度為0.1g/cm3可完全降解發(fā)泡包裝材料。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)可完全降解的發(fā)泡包裝材料的組合物，它包括70-90wt％的植物淀粉和/或植物粉、5-15wt％植物纖維、0.5-1wt％發(fā)泡劑和4.5-15wt％的助劑，所述wt％以組合物總重量為基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，所述淀粉為普通工業(yè)用淀粉，如玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉以及它們的改性物，如氧化淀粉、陽離子淀粉、交聯(lián)淀粉、淀粉酯，或者這些的結(jié)合物；所述植物粉是植物種子、塊莖、根、葉直接粉碎而成的粉，如小麥粉、玉米粉、大米粉、糯米粉、馬鈴薯粉、甘薯粉、木薯粉，或者它們的結(jié)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，所述植物纖維選自木纖維、棉纖維、草纖維、蘆葦纖維、農(nóng)作物秸稈纖維、廢舊紙漿和它們的改性物，如羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、纖維素酯、纖維素醚，以及這些的結(jié)合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，所述發(fā)泡劑可以是物理發(fā)泡劑，如低沸點(diǎn)的脂肪烴、醇、醚、鹵代烴、水，或者是化學(xué)發(fā)泡劑，如偶氮二甲酰胺、偶氮二碳酸二異丙酯、碳酸氫鈉、碳酸銨，或者是所述物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑的結(jié)合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，所述助劑包括補(bǔ)強(qiáng)劑；增粘劑；脫模劑；和任選的可根據(jù)不同應(yīng)用需要添加的防蟲劑、防腐劑、防潮劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的組合物，所述增強(qiáng)劑選自玻璃纖維、石棉粉、碳酸鈣粉，硅灰石粉的一種或者多種；所述增粘劑選自聚乙烯醇縮甲醛、動物膠、聚丙烯酸乳液、山梨酸、甘油、聚乙烯醇的一種或者多種；所述脫模劑選自硅油、固體石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸、液體石蠟的一種或者多種。
7.由權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的組合物制備可完全降解發(fā)泡包裝材料的方法，包括以水為介質(zhì)，按所述比例將所有原料混合均勻后，用各種成型工藝，例如單螺桿擠出機(jī)或熱模壓成型機(jī)成型工藝制備而成，該材料呈白色或乳白色，密度為0.1-0.05g/cm3，可滿足包裝使用性能要求。
8.由權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的組合物制備可完全降解發(fā)泡包裝材料的方法，包括按所述比例將所有原料與水混合，在高攪機(jī)內(nèi)充分混合均勻，制成面團(tuán)狀丕料，而后將丕料輸送到單螺桿擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度為180-190℃，擠出成型或者根據(jù)模具大小將一定的丕料加入到熱壓成型機(jī)內(nèi)，溫度為180-200℃，壓力為0.1-0.5Mpa，模壓時間50-60S壓制成型。
9.由權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的組合物制備的可完全降解發(fā)泡包裝材料。
10.由權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的組合物制備的可完全降解發(fā)泡包裝材料用于防震包裝材料，保溫材料、隔音材料的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)可完全降解植物淀粉發(fā)泡包裝材料的組合物及其用途。該組合物是以植物淀粉為主體原料,淀粉含量最高可達(dá)90%,加入少量的植物纖維、發(fā)泡劑及加工助劑,通過用單螺桿擠出機(jī)擠出成型或模壓成型工藝制備一定形狀的發(fā)泡包裝材料。該材料質(zhì)輕,密度為0.1－0.05g/cm
文檔編號C08L3/02GK1357562SQ0113866
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月29日
發(fā)明者王錫臣, 蘇河山 申請人:北京凱奇北方環(huán)保材料技術(shù)開發(fā)有限公司