專利名稱：一種綠色全降解樹脂及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子樹脂技術領域，具體涉及一種綠色全降解樹脂及其制備方法。
背景技術：
現代工業(yè)的發(fā)展，特別是石油化工的飛速發(fā)展，為工農業(yè)生產和人們的日常生活提供了大量性能優(yōu)異、價格低廉的合成樹脂及塑料制品。然而使用后的廢棄物由于處理不當，任意拋棄在田地、河流、山野、街道等地方，嚴重污染了人類的生存環(huán)境，導致了“白色污染”。目前，世界各國均制定了嚴格的措施，來限制一次性塑料制品的使用，同時，大力提倡和支持可降解材料的研究和開發(fā)。降解塑料作為高科技產品和環(huán)保產品已成為當今世界十分關注的研究開發(fā)熱點，它的發(fā)展不但擴大了塑料的功能，而且在一定程度上緩解了環(huán)境的矛盾，對日益枯竭的石油資源又是一個補充。其中，淀粉與脂肪族聚酯復合的生物降解樹脂是一個重要的研究方向。
現在國內市場上的生物降解塑料主要是生物破壞型塑料，是以通用塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯為基體，與淀粉等可降解高分子材料共混制得的生物降解塑料。如公開號為CN1115771A、CN1289792A及CN1280246A、CN1280146A的專利申請，其專利申請中公開了下述方法先對淀粉進行微細化、增塑等預處理，制成改性淀粉；將改性淀粉、通用塑料、光敏劑、促氧化劑、偶聯劑等在高速混合機中混合，擠出造粒。其缺點在于淀粉預處理比較復雜，而且通用塑料不能生物降解。這類生物降解樹脂只是解決了視覺上的污染，沒有從根本上解決問題。
脂肪族聚酯是目前發(fā)展最快的可完全生物降解的一類高聚物。由于其主鏈上還有酯鍵，容易水解，所以具有良好的降解性。同時脂肪族的結構又使其具有良好的力學性能。但是由于其價格昂貴，目前只限于在醫(yī)藥領域使用。如果在其基體內引入價格低廉的淀粉等物質，完全可以替代含有通用塑料的生物破壞型塑料。近年來有很多此類研究報道，如意大利Novamont公司的Mater-Bi系列產品就是以聚己內酯和熱塑性淀粉制備的(Bastioli，C.Polym.Degrad.Stab.1998，59(1-3)，263-272)。但是由于聚己內酯的熔點只有60℃，其應用范圍受到限制。聚乳酸是脂肪族聚酯類中具有較高熔點的物質，具有優(yōu)異的生物相容性、生物降解性和力學性能，被認為是21世紀最有前途的包裝材料?？八_斯州立大學的Xiuzhi Sun等人對聚乳酸和天然淀粉共混進行了研究，但是相容性較差，性能不夠穩(wěn)定。(Sun X Z；Seib P.J.Appl.Polym.Sci.2002，84，1257-1262)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種可連續(xù)生產，操作易控制，產品質量和生物降解性能優(yōu)良的綠色全降解樹脂及其制備方法。
本發(fā)明提出一種綠色全降解樹脂，由植物淀粉、脂肪族聚酯、增塑劑、增容劑、抗氧劑、潤滑劑組成，其組份的重量百分比如下植物淀粉 5-90％脂肪族聚酯 5-90％增塑劑 1-15％增容劑 0.5-10％抗氧劑 1-5％潤滑劑 1-5％。
本發(fā)明中，所述植物淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉或木薯淀粉等中的一至二種。
本發(fā)明中，所述脂肪族聚酯為聚乳酸(PLA)、聚(乳酸-乙醇酸)共聚物(PLGA)、聚(乳酸-乙二醇)共聚物(PLA-PEG)或聚己內酯(PCL)等中的一至二種。
本發(fā)明中，所述增塑劑為水、甘油、山梨醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇、乙酸山梨醇酯、乙基纖維素等中的一至二種。
本發(fā)明中，所述增容劑為環(huán)氧樹脂、異氰酸酯等中的一至二種。
本發(fā)明中，所述抗氧劑為無毒亞磷酸酯抗氧劑類亞磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、季戊四醇雙亞磷酸酯二(2，4-二特丁基苯基)酯或多烷基雙酚A亞磷酸酯的雙聚體、三聚體復合物等中的一至二種。
本發(fā)明中，所述潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸亞鐵等中的一至二種。
本發(fā)明提出的一種綠色全降解樹脂的制備方法，其具體步驟為按原料配比精確稱取各種原料，將植物淀粉、增塑劑經高速混合機充分混合，攪拌10-20分鐘，然后將混合料放置1-2天，使混合料完成預塑化；將混合料、脂肪族聚酯、增容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到雙螺桿擠出機，用雙螺桿擠出機熔融共混，進行反應擠出，擠出溫度為120-200℃，螺桿轉速為50-200轉/分，物料的停留時間為4-10分鐘。
本發(fā)明中，所采用的雙螺桿擠出機，其螺桿長徑比為40∶1，帶有排氣及高剪切混煉塑化效果。
本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1)選用了可生物降解的高分子樹脂與淀粉復合，所得制品具有優(yōu)異的生物降解性，能有效解決“白色污染”問題，滿足環(huán)保要求，造福人類；(2)加入多種改性劑，提高了淀粉在基體中的分散性和與基體樹脂的相容性，提高了淀粉在樹脂和制品中的含量；(3)采用了大長徑比、帶有排氣及高剪切混煉塑化效果的雙螺桿擠出機，確保了樹脂的質量；(4)制備方法簡單、靈活、有效，所得材料可使用多種方法成型。
本發(fā)明采用反應擠出法直接制備材料，工藝簡單，方便易行，產品性能優(yōu)良，對環(huán)境無污染，適合于工業(yè)化生產。產品可廣泛用于制備一次性餐具、農用地膜、購物袋等。由于原料均為無毒物料，特別適合于食物外包裝的生產。本發(fā)明的全降解材料使用廢棄后可在自然環(huán)境中完全降解，或作堆肥化處理，不產生有毒物質，屬環(huán)境友好類制品。
具體實施例方式
下面結合實施例進一步說明本發(fā)明的內容。
實施例1將50克玉米淀粉和15克甘油在高速混合機中攪拌15分鐘，混合均勻，放置1天對淀粉進行預增塑，得到混合料。然后將混合料與50克聚乳酸、1克環(huán)氧樹脂、1克亞磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、1克硬脂酸混合后在雙螺桿擠出機中于150-170℃下高溫混煉，擠出，造粒，成型，雙螺桿擠出機的轉速為50轉/分鐘，物料停留時間為10分鐘。性能見表1。
實施例2將30克土豆淀粉和10克聚乙二醇在高速混合機中攪拌15分鐘，混合均勻，放置1天對淀粉進行預增塑，得到混合料。然后將混合料與70克聚乳酸、4克環(huán)氧樹脂、2克亞磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、1克硬脂酸、1克硬脂酸鈣混合后在雙螺桿擠出機中于160-180℃下高溫混煉，擠出，造粒，成型，雙螺桿擠出機的轉速為150轉/分鐘，物料停留時間為5分鐘。性能見表1。
實施例3將50克玉米淀粉和15克甘油在高速混合機中攪拌15分鐘，混合均勻，放置1天對淀粉進行預增塑，得到混合料。然后將混合料與50克聚乳酸、0.5克異氰酸酯、1克亞磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、1克硬脂酸鈣混合后在雙螺桿擠出機中于140-160℃下高溫混煉，擠出，造粒，成型，雙螺桿擠出機的轉速為150轉/分鐘，物料停留時間為5分鐘。性能見表1。
實施例4將35克小麥淀粉、10克山梨醇和5克水在高速混合機中攪拌10分鐘，混合均勻，放置1.5天對淀粉進行預增塑，得到混合料。然后將混合料與50克聚(乳酸-乙二醇)共聚物、2克環(huán)氧樹脂、1克PL-34、1克硬脂酸及1克硬脂酸鈣混合后在雙螺桿擠出機中于150-170℃下高溫混煉，擠出，造粒，成型，雙螺桿擠出機的轉速為200轉/分鐘，物料停留時間為4分鐘。性能見表1。
實施例5將50克玉米淀粉和10克甘油在高速混合機中攪拌15分鐘，混合均勻，放置1-2天進行預增塑，得到混合料。然后將混合料與40克聚乳酸，10克聚己內酯、3克環(huán)氧樹脂、2克季戊四醇雙亞磷酸酯二(2，4-二特丁基苯基)酯、1克硬脂酸鎂、1克硬脂酸鋅混合后在雙螺桿擠出機中于140-170℃下高溫混煉，擠出，造粒，成型，雙螺桿擠出機的轉速為120轉/分鐘，物料停留時間為7分鐘。性能見表1。
實施例6將50克木薯淀粉、10克丙二醇和1克乙基纖維素在高速混合機中攪拌15分鐘，混合均勻，放置1-2天進行預增塑，得到混合料。然后將混合料與40克聚(乳酸-乙醇酸)共聚物、2克環(huán)氧樹脂、2克季戊四醇雙亞磷酸酯二(2，4-二特丁基苯基)酯、1克硬脂酸、1克硬脂酸鈣混合后在雙螺桿擠出機中于140-170℃下高溫混煉，擠出，造粒，成型，雙螺桿擠出機的轉速為180轉/分鐘，物料停留時間為4分鐘。性能見表1。
表1生物全降解性樹脂的力學性能

權利要求
1.一種綠色全降解樹脂，其特征在于由植物淀粉、脂肪族聚酯、增塑劑、增容劑、抗氧劑、潤滑劑組成，其組份的重量百分比如下植物淀粉5-90％脂肪族聚酯 5-90％增塑劑 1-15％增容劑 0.5-10％抗氧劑 1-5％潤滑劑 1-5％。
2.根據權利要求1所述的綠色全降解樹脂，其特征在于所述植物淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉或木薯淀粉中的一至二種。
3.根據權利要求1所述的綠色全降解樹脂，其特征在于所述脂肪族聚酯為聚乳酸、聚(乳酸-乙醇酸)、聚(乳酸-乙二醇)或聚己內酯中的一至二種。
4.根據權利要求1所述的綠色全降解樹脂，其特征在于所述增塑劑為水、甘油、山梨醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇、乙酸山梨醇酯或乙基纖維素中的一至二種。
5.根據權利要求1所述的綠色全降解樹脂，其特征在于所述增容劑為環(huán)氧樹脂或異氰酸酯中的一至二種。
6.根據權利要求1所述的綠色全降解樹脂，其特征在于所述抗氧劑為無毒亞磷酸酯抗氧劑類亞磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、季戊四醇雙亞磷酸酯二(2，4-二特丁基苯基)酯或多烷基雙酚A亞磷酸酯的雙聚體、三聚體復合物中的一至二種。
7.根據權利要求1所述的綠色全降解樹脂，其特征在于所述潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂或硬脂酸亞鐵中的一至二種。
8.一種如權利要求1所述的綠色全降解樹脂的制備方法，其具體步驟為按原料配比精確稱取各種原料，將植物淀粉、增塑劑經高速混合機充分混合，攪拌10-20分鐘，然后將混合料放置1-2天，使混合料完成預塑化；將完成預塑化的混合料、脂肪族聚酯、增容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到雙螺桿擠出機，用雙螺桿擠出機熔融共混，進行反應擠出，擠出溫度為120-200℃，螺桿轉速為50-200轉/分，物料的停留時間為4-10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子樹脂技術領域，具體涉及一種綠色全降解樹脂及其制備方法。該綠色全降解樹脂由植物淀粉、脂肪族聚酯、增塑劑、增容劑、抗氧劑、潤滑劑組成，采用反應擠出法直接制備材料，具體為將植物淀粉、增塑劑經高速混合機充分混合，攪拌10－20分鐘，然后將混合料放置1－2天，使混合料完成預塑化；將完成預塑化的混合料、脂肪族聚酯、增容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到雙螺桿擠出機，用雙螺桿擠出機熔融共混，進行反應擠出，得到所需產品。本發(fā)明工藝簡單，方便易行，產品性能優(yōu)良，對環(huán)境無污染，適合于工業(yè)化生產。產品可廣泛用于制備一次性餐具、農用地膜、購物袋等。由于原料均為無毒物料，特別適合于食物外包裝的生產。本發(fā)明的全降解材料使用廢棄后可在自然環(huán)境中完全降解，或作堆肥化處理，不產生有毒物質，屬環(huán)境友好類制品。
文檔編號C08L3/00GK1712435SQ200510027968
公開日2005年12月28日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權日2005年7月21日
發(fā)明者任杰, 李申, 任天斌 申請人:同濟大學