專利名稱：復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無機材料補強耐高溫生物降解母粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料已成為當(dāng)前世界上應(yīng)用最廣的材料，各種塑料制品已涉及了社會生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。但是隨之而來的資源有限和環(huán)境污染問題成了塑料界的兩大難題。為解決此問題，人們開始研究和開發(fā)可降解塑料。
目前使用和報道最多的可降解塑料是淀粉基塑料，但由于制品中含有一定比例的聚烯烴塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)，其使用后不能完全降解，只是其中的淀粉成分被微生物、細菌侵蝕，塑料成份還將長期存在于環(huán)境中，造成土地板結(jié)。
脂肪族聚酯是目前發(fā)展最快的可完全生物降解塑料。由于其主鏈上含有易水解的酯鍵，所以具有良好的降解性。CN1603361A中公開了一種生物可降解聚合物，它以天然淀粉和聚乳酸為原料，適用于農(nóng)用塑料膜和食品包裝材料。但由于大部分生物降解樹酯的玻璃化溫度很低(50～70℃)，使得制成品的應(yīng)用領(lǐng)域受到限置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒及其制備方法，以拓寬塑料產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明提出的生物降解母粒由生物降解樹酯、無機材料、植物淀粉、表面處理劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑組成，其中各成分的重量百分比如下生物降解樹酯30％～60％，無機材料15％～40％，植物淀粉15％～40％，表面處理劑0.5％～2％，增塑劑5％～20％，熱穩(wěn)定劑1％～3％，抗氧劑0.5％～3％。
本發(fā)明上述生物降解母粒的具體制備方法為一、無機淀粉改性按照重量比1∶1稱取兩種相同目數(shù)的無機材料，首先在烘干箱中烘烤10～15分鐘去除水份，然后送入高速混料機，一邊攪拌一邊加入表面處理劑，然后攪拌10～15分鐘；二、淀粉改性將淀粉與一種無機材料按重量比5∶1稱取放入烘干箱中烘烤10～15分鐘丟除水份，然后送入高速混料機，邊攪拌邊加增塑劑和表面處理劑，攪拌10～15分鐘后送入粉碎機中粉碎到600～800目；三、生物降解樹酯改性按重量比稱取生物降解樹酯、改性無機材料、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑于高速混料機中攪拌均勻，然后送入雙螺桿造粒機中造粒；四、成品制備將改性生物降解樹酯與改性淀粉按重量比稱取于高速混料機中攪拌均勻，然后在雙螺桿機中按步驟三的方法造粒。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1、由于加入復(fù)合無機材料和輸送帶的強制拉伸，使樹酯的熱變型溫度從50～70℃提高到90～120℃，拓寬了產(chǎn)品使用領(lǐng)域。
2、由于加入了無機材料和淀粉，使制品成本降低了30％～60％。
3、由于淀粉和無機材料共同改性，防止了淀粉加工過程中的團聚現(xiàn)象，使制品強度提高。
4、采用雙螺桿捏合段和冷卻運行方式，增強了制品強度，提高生產(chǎn)效率。
5、制備方法簡單有效，所得材料可使用多種方法成型。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式的生物降解母粒由生物降解樹酯、無機材料、植物淀粉、表面處理劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑組成，其中各成分的重量百分比如下生物降解樹酯30％～60％，無機材料15％～40％，植物淀粉15％～40％，表面處理劑0.5％～2％，增塑劑5％～20％，熱穩(wěn)定劑1％～3％，抗氧劑0.5％～3％。
本實施方式中所述生物降解樹酯為聚乳酸(PLA)、聚(乳酸—乙醇酸)共聚物(PLGA)、聚(乳酸—乙二醇)共聚物(PLA-PEG)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚碳酸亞丙酯樹酯、ECOFLEX等中的一種或幾種的混合物。
本實施方式中所述無機材料為碳酸鈣(1800～2400目)、滑石粉(1800～2400目)、蒙托土(1800～2400目)、二氧化硅(1800～2400目)等中的兩種或三種的復(fù)合物。
本實施方式中所述植物淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉、木薯淀粉等中的一種或幾種的混合物。
本實施方式中所述表面處理劑為硅烷偶聯(lián)劑和/或馬萊酸酐。
本實施方式中所述增塑劑為乙酰檸檬酸三丁酯、檸檬酸三正丁酯、檸檬酸三乙酯、甘油等中的一種或幾種的混合物。
本實施方式中所述熱穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑。
本實施方式中所述抗氧劑為季戊四醇酯和/或亞磷酸酯。
具體實施例方式
二本實施方式與具體實施方式
—不同是，各成分的重量百分比如表1所示。
表1


具體實施方式
三本實施方式按照如下步驟制備復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒一、無機淀粉體改性按照重量比1∶1稱取兩種相同目數(shù)的無機材料，首先在烘干箱中烘烤10～15分鐘(溫度150～180℃)去除水份，然后送入高速混料機，一邊攪拌一邊加入表面處理劑，然后攪拌10～15分鐘。
二、淀粉改性將淀粉與一種無機材料按重量比5∶1稱取放入烘干箱中烘烤10～15分鐘(溫度90～100℃)丟除水份，然后送入高速混料機，邊攪拌邊加增塑劑和表面處理劑，攪拌10～15分鐘后送入粉碎機中粉碎到600～800目。
三、生物降解樹酯改性按重量比稱取生物降解樹酯、改性無機材料、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑于高速混料機中攪拌均勻，然后送入雙螺桿造粒機中造粒。雙螺桿造粒機的長徑比為44∶1～48∶1，帶有五個捏合段在第三捏合段末端設(shè)有45°反向捏合段，第五捏合段末端設(shè)反向螺紋。母粒冷卻方式為輸送帶強制風(fēng)冷的模式，輸送帶運行速度為機頭出料速度的1.1～1.3倍。
四、成品制備將改性樹酯與改性淀粉按重量比稱取于高速混料機中攪拌均勻，然后在步驟(三)中的雙螺桿機中按同樣的方法造粒即得具體實施方式
一所述母粒。
具體實施例方式
四將100克碳酸鈣與100克滑石粉(均為1500目)放入烘干箱，升溫到160℃烘干10分鐘，然后在高速混料機中邊攪拌邊加入2克硅烷偶聯(lián)劑，攪拌10分鐘后備用。將100克玉米淀粉和20克滑石粉放入烘干箱內(nèi)在95℃下烘干10分鐘，然后將混合料在高速混料機中邊攪拌邊加入1克硅烷偶聯(lián)劑和10克甘油，攪拌10分鐘后用超細粉碎機粉碎到700目備用。將300克聚乳酸與改性無機材料放入高速混料機，邊攪拌邊加入15克乙酰檸檬酸三丁酯和15克乙酰檸檬酸三乙酯及3克鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑和2克季戊四醇酯，混合均勻后在長徑比為44∶1的雙螺桿機中于150℃下高溫混煉，螺桿轉(zhuǎn)速為160轉(zhuǎn)/分鐘，擠出造粒。然后將所造粒與改性淀粉在高速混料機中混合均勻在長徑比為48∶1的雙螺桿機中于165℃下高溫混煉，螺桿轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，擠出、造粒、成型。
具體實施例方式
五將100克滑石粉和100克二氧化硅(均為1800目)放入烘干箱中于180℃烘干10分鐘，然后在高速混料機中邊攪拌邊加入3克硅烷偶聯(lián)劑，攪勻后備用。將100克木薯淀粉和20克碳酸鈣放入烘干箱于100℃下烘干12分鐘，然后在高速混料機中邊攪拌邊加入1克硅烷偶聯(lián)劑和8克甘油及5克檸檬酸三正丁酯。將400克聚乳酸與改性無機材料放入高速混料機，邊攪拌邊加入10克檸檬酸三正丁酯和30克檸檬酸三乙酯及10克鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑和7克亞磷酸酯抗氧劑，混合均勻后在長徑比為44∶1的雙螺桿機中造粒，溫度為170℃，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘。然后將所造粒與改性淀粉在高速混料機中混合均勻，在長徑比為48∶1的雙螺桿機中于175℃下造粒成型，螺桿轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分鐘。
具體實施例方式
六將100克碳酸鈣與100克滑石粉(均為1500目)放入烘干箱，升溫到140℃烘干10分鐘，然后在高速混料機中邊攪拌邊加入2克硅烷偶聯(lián)劑，攪拌10分鐘后備用。將100克玉米淀粉和20克滑石粉放入烘干箱內(nèi)在150℃下烘干10分鐘，然后將混合料在高速混料機中邊攪拌邊加入1克硅烷偶聯(lián)劑和10克甘油，攪拌10分鐘后用超細粉碎機粉碎到700目備用。將300克聚碳酸亞丙酯樹酯與改性無機材料放入高速混料機，邊攪拌邊加入15克乙酰檸檬酸三丁酯和15克乙酰檸檬酸三乙酯及3克鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑和2克季戊四醇酯，均勻后在長徑比為44∶1的雙螺桿機中于150℃下高溫混煉，螺桿轉(zhuǎn)速為160轉(zhuǎn)/分鐘，擠出造粒。然后將所造粒與改性淀粉在高速混料機中混合均勻在長徑比為48∶1的雙螺桿機中于165℃下高溫混煉，螺桿轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，擠出、造粒、成型。
具體實施例方式
七將100克滑石粉和100克二氧化硅(均為1800目)放入烘干箱中于180℃烘干10分鐘，然后在高速混料機中邊攪拌邊加入3克硅烷偶聯(lián)劑，攪勻后備用。將100克木薯淀粉和20克碳酸鈣放入烘干箱于100℃下烘干12分鐘，然后在高速混料機中邊攪拌邊加入1克硅烷偶聯(lián)劑和8克甘油及5克檸檬酸三正丁酯。將聚乳酸350克+聚己丙酯50克(其重量比為7∶1)與改性無機材料放入高速混料機，邊攪拌邊加入10克檸檬酸三正丁酯和30克檸檬酸三乙酯及10克鈣鋅熱穩(wěn)定劑和7克亞磷酸酯抗氧劑，混合均勻后在長徑比為44∶1的雙螺桿機中造粒，溫度為170℃，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘。然后將改性料與改性淀粉在高速混料機中混合均勻，在長徑比為48∶1的雙螺桿機中于175℃下造粒成型，螺桿轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分鐘。
具體實施例方式
八將100克碳酸鈣與100克滑石粉(均為1500目)放入烘干箱，升溫到160℃烘干10分鐘，然后在高速混料機中邊攪拌邊加入2克硅烷偶聯(lián)劑，攪拌10分鐘后備用。將100克玉米淀粉和20克滑石粉放入烘干箱內(nèi)在95℃下烘干10分鐘，然后將混合料在高速混料機中邊攪拌邊加入1克硅烷偶聯(lián)劑和10克甘油，攪拌10分鐘后用超細粉碎機粉碎到700目備用。將280克聚乳酸和20克ECOFLEX與改性無機材料放入高速混料機，邊攪拌邊加入15克乙酰檸檬酸三丁酯和15克乙酰檸檬酸三乙酯及3克鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑和2克季戊四醇酯，均勻后在長徑比為44∶1的雙螺桿機中于150℃下高溫混煉，螺桿轉(zhuǎn)速為160轉(zhuǎn)/分鐘，擠出造粒。然后將所造粒與改性淀粉在高速混料機中混合均勻在長徑比為48∶1的雙螺桿機中于165℃下高溫混煉，螺桿轉(zhuǎn)速為130轉(zhuǎn)/分鐘，擠出、造粒、成型。
權(quán)利要求
1.復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒，其特征在于所述生物降解母粒由生物降解樹酯、無機材料、植物淀粉、表面處理劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑組成，其中各成分的重量百分比如下生物降解樹酯30％～60％，無機材料15％～40％，植物淀粉15％～40％，表面處理劑0.5％～2％，增塑劑5％～20％，熱穩(wěn)定劑1％～3％，抗氧劑0.5％～3％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒，其特征在于所述生物降解樹酯為聚乳酸、聚(乳酸-乙醇酸)共聚物、聚(乳酸-乙二醇)共聚物、聚己內(nèi)酯、聚碳酸亞丙酯樹酯、ECOFLEX中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒，其特征在于所述無機材料為碳酸鈣、滑石粉、蒙托土、二氧化硅中的兩種或三種的復(fù)合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒，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、木薯淀粉中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒，其特征在于所述表面處理劑為硅烷偶聯(lián)劑和/或馬萊酸酐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒，其特征在于所述增塑劑為乙酰檸檬酸三丁酯、檸檬酸三正丁酯、檸檬酸三乙酯、甘油中的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒，其特征在于所述熱穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒，其特征在于所述抗氧劑為季戊四醇酯和/或亞磷酸酯。
9.復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒的制備方法，其特征在于所述方法為一、無機淀粉改性按照重量比1∶1稱取兩種相同目數(shù)的無機材料，首先在烘干箱中烘烤10～15分鐘去除水份，然后送入高速混料機，一邊攪拌一邊加入表面處理劑，然后攪拌10～15分鐘；二、淀粉改性將淀粉與一種無機材料按重量比5∶1稱取放入烘干箱中烘烤10～15分鐘丟除水份，然后送入高速混料機，邊攪拌邊加增塑劑和表面處理劑，攪拌10～15分鐘后送入粉碎機中粉碎到600～800目；三、生物降解樹酯改性按重量比稱取生物降解樹酯、改性無機材料、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑于高速混料機中攪拌均勻，然后送入雙螺桿造粒機中造粒；四、成品制備將改性生物降解樹酯與改性淀粉按重量比稱取于高速混料機中攪拌均勻，然后在雙螺桿機中按步驟三的方法造粒，即得到權(quán)利要求1所述復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒的制備方法，其特征在于所述雙螺桿造粒機的長徑比為44∶1～48∶1。
全文摘要
復(fù)合無機材料補強耐高溫生物降解母粒及其制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。為了拓寬塑料產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，本發(fā)明的生物降解母粒按重量百分比由生物降解樹酯30％～60％，無機材料15％～40％，植物淀粉15％～40％，表面處理劑0.5％～2％，增塑劑5％～20％，熱穩(wěn)定劑1％～3％，抗氧劑0.5％～3％組成，其制備方法為一、改性無機淀粉；二、改性淀粉；三、改性生物降解樹酯；四、將改性生物降解樹酯與改性淀粉按重量比稱取于高速混料機中攪拌均勻，然后造粒。本發(fā)明拓寬了產(chǎn)品使用領(lǐng)域，使制品成本降低了30％～60％，提高了制品的耐溫性能，增強了制品強度，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號C08K5/54GK1916074SQ200610010449
公開日2007年2月21日 申請日期2006年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月28日
發(fā)明者董運達, 孫志強 申請人:董運達