專(zhuān)利名稱：一種全降解仿紙材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全降解仿紙材料及其制備方法，特別涉及一種以聚乳酸 加淀粉為基料的全降解仿紙材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料工業(yè)的迅速發(fā)展， 一方面在豐富改善及方便了人們生活的同時(shí)，另 一方面也給自然帶來(lái)嚴(yán)重的污染，對(duì)時(shí)下人類(lèi)的生存環(huán)境，提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。 尤其是一次性購(gòu)物袋的廣泛應(yīng)用，形成了日益嚴(yán)重的"白色污染"，不斷侵 蝕著地球生態(tài)。隨著世界上綠色環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們開(kāi)始規(guī)范塑料制 品的使用，世界各國(guó)也紛紛出臺(tái)相關(guān)的"限塑"法規(guī)，來(lái)應(yīng)對(duì)這場(chǎng)環(huán)境危機(jī)。 另一方面，科研人員也在不斷努力研究新型的可降解材料來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塑 料，尤其是在一次性領(lǐng)域的使用。
傳統(tǒng)的塑料是人工聚合的高分子材料，屬于非降解物質(zhì)。目前廣義上的 降解材料分幾大類(lèi)， 一類(lèi)是可降解或水解的塑料，其主要成分是天然可分解 物質(zhì)如淀粉，將其用于傳統(tǒng)塑料改性后制成，該物質(zhì)具有和原樹(shù)脂相近的物 理機(jī)械性能，且價(jià)格具有可比性，但由于僅僅是由于部分改性，實(shí)際上是不 完全降解或部分降解，原樹(shù)塑料成分并非完全降解，表現(xiàn)為外形的破碎或粒 徑的減小。
近年來(lái)廣泛引起關(guān)注的另一類(lèi)降解材料是通過(guò)生物發(fā)酵或人工合成的
脂肪族聚酯或羥基酸酯聚合物及其共混成分，如PCL， PLA， PBS， PHB等， 該類(lèi)降解材料優(yōu)點(diǎn)是可完全降解，但缺點(diǎn)是造價(jià)昂貴，通常為普通塑料的十 幾乃至幾十倍，且有些物理參數(shù)如熱塑性，延展性等不如傳統(tǒng)樹(shù)脂材料，使 其加工受限。
市面上曾出現(xiàn)過(guò)用完全降解的天然纖維素材料制作的仿紙容器，但存在 性能差，成本高的缺陷，應(yīng)用有限。此外也見(jiàn)有用淀粉加塑料加工而成的仿 紙材料，其性能強(qiáng)于天然纖維素材加工成的仿紙材料，但其降解不完全，且 降解時(shí)間緩慢。同時(shí)，傳統(tǒng)造紙行業(yè)同樣屬于能耗高，污染重，有時(shí)甚至比與石化高分子行業(yè)還嚴(yán)重，因此，上述材料均不是特別理想的仿紙?zhí)娲牧稀?

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于公開(kāi)一種全降解仿紙材料及其制備方法，本發(fā)明由如下 技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
一種全降解仿紙材料，仿紙材料的原料組份和重量比例為
聚乳酸24 62重量份，淀粉20 58重量份，乙烯丙烯酸共聚物4 12重量 份，羧甲基纖維素3 9重量份，聚己內(nèi)酯1 4重量份。其他助劑成分增 容劑1. 5 2. 2重量份；增塑劑1. 2 1. 8重量份；抗氧劑0. 4 0. 9重量份；
防水劑；0. 5 1. 2重量份；抗凍劑0. 4 0. 8重量份；脫膜劑0. 1 0. 7重量
份；潤(rùn)滑劑0.6 1. 1重量份。
其中，增容劑可以是乙二醇，二甘醇，丙二醇，山梨醇或甘油，優(yōu)選乙 二醇，山梨醇。增塑劑可以是鄰苯二甲酸酯類(lèi)，如鄰苯二甲酸二辛酯(DOP) 和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)，鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP);或是磷酸酯類(lèi)， 如磷酸三甲苯酯TCP，磷酸甲苯二苯酯CDP;或是聚酯類(lèi)，如己二酸丙二醇 聚酯；優(yōu)選DIDP或己二酸丙二醇聚酯?？寡鮿┛梢允?， 2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，三(2， 4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯；或是3-(4-羥 基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯。防水劑可以是石蠟，微晶蠟，液 蠟，優(yōu)選液蠟。抗凍劑可以是甘油，復(fù)合甘油或環(huán)氧大豆油，優(yōu)選環(huán)氧大豆 油。脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。潤(rùn)滑劑可以為滑石粉或二氧化鈦。
本發(fā)明上述全降解仿紙材料的制備方法為
將聚乳酸、淀粉、乙烯丙烯酸共聚物和羧甲基纖維素加入高速混合機(jī)進(jìn) 行混合，運(yùn)行時(shí)間為1 2分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為280 320轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī) 內(nèi)溫度為95 12(TC;再將其余原料加入高速混合機(jī)進(jìn)行高速混合，運(yùn)行時(shí) 間為6 12分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為600 800轉(zhuǎn)/分鐘；將混合原料進(jìn)入冷 卻混合機(jī)冷卻，運(yùn)行時(shí)間為5 10分鐘，冷卻混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為50 100轉(zhuǎn)/ 分鐘；將冷卻混合原料投入雙螺桿擠出機(jī)，熔融剪切塑化造粒，雙螺桿擠出 機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為350 450轉(zhuǎn)/分鐘，剪切塑化溫度為140 185。C，脫水排氣、 增壓擠出、冷卻即得全降解粒料。
根據(jù)實(shí)際需要，將降解仿紙粒料送入片材擠出機(jī)，吹膜機(jī)，流延機(jī)等成型設(shè)備，進(jìn)行進(jìn)一步塑化，增壓，冷卻牽引，收巻，得到不同規(guī)格的降解仿 紙成品。
本發(fā)明以具有良好生物降解性能的聚乳酸加淀粉為主要成分，輔以羧甲 基纖維素，在特定的溫度、轉(zhuǎn)速下混煉，通過(guò)物理與化學(xué)改性，進(jìn)行分子結(jié) 構(gòu)修飾與自組復(fù)合，提高其適用性能使其達(dá)到耐水、耐油、耐滲漏、抗沖擊
度高、不變形、柔韌性強(qiáng)的特點(diǎn)，耐高溫可達(dá)90 105'C、耐低溫可達(dá)到零 下15"C，其降解性能優(yōu)于現(xiàn)有的淀粉加塑料的仿紙材料和纖維仿紙材料，是 部分傳統(tǒng)塑料或紙質(zhì)制品的理想替代品，如一次性餐盒，托盤(pán)，可作為快餐 行業(yè)包裝的優(yōu)選替代材料。本發(fā)明組分新穎，配料科學(xué)，制品簡(jiǎn)單，成本較 低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，特別是無(wú)毒、無(wú)害，可完全生物降解，廢棄后 可用作堆肥，也可以作為蘑菇類(lèi)適用菌或其他無(wú)土栽培物的培養(yǎng)基組份。本 發(fā)明的仿紙材料耐水性、耐油性好，可熱壓成型，可廣泛應(yīng)用于制作各種一 次性包裝容器，如航空垃圾袋，小商品包裝，銀行現(xiàn)金袋等以及一次性食品 容器，或其他制品。本發(fā)明的仿紙材料光潔度柔韌度好，適印性佳，還可以 廣泛作為各種廣告印制載體等。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
聚乳酸60公斤，淀粉20公斤，乙烯丙烯酸共聚物7公斤，羧甲基纖維 素5.5公斤，聚己內(nèi)酯2.8公斤，山梨醇1.7公斤，已二酸丙二醇聚酯1.3 公斤，2， 2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)0.5公斤，液蠟0.8公斤， 環(huán)氧大豆油0.5公斤，硬脂酸鈣0.3公斤，滑石粉1.0公斤。
將聚乳酸、淀粉、乙烯丙烯酸共聚物，羧甲基纖維素和聚己內(nèi)酯加入高 速混合機(jī)進(jìn)行混合，運(yùn)行時(shí)間為2分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為290轉(zhuǎn)/分鐘， 機(jī)內(nèi)溫度為ll(TC;將其余預(yù)混好原料加入高速混合機(jī)進(jìn)行高速混合，運(yùn)行 時(shí)間為7分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘；放料進(jìn)入冷卻混合機(jī)進(jìn)行 冷卻，運(yùn)行時(shí)間為8分鐘，冷卻混合機(jī)轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘；即得到所需混合 母料；將混合后母料送入由雙螺桿擠出機(jī)造粒，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為 360轉(zhuǎn)/分鐘，剪切塑化溫度為180'C，脫水排氣、增壓擠出、冷卻；將粒料 送入片材擠出成型設(shè)備，塑化、增壓擠出經(jīng)三輥壓光機(jī)、切邊冷卻牽引和收巻成品，成品厚度為0.30 0.35毫米。 實(shí)施例2:
聚乳酸50公斤，淀粉30公斤，乙烯丙烯酸共聚物8公斤，羧甲基纖維 素7公斤，聚己內(nèi)酯3.8公斤，山梨醇2.0公斤，磷酸三甲苯酯1.4公斤， 2， 2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)0.7公斤，石蠟l.l公斤，環(huán)氧大 豆油0.7公斤，硬脂酸鈣0.6公斤，滑石粉0.8公斤，
將聚乳酸、淀粉、乙烯丙烯酸共聚物和羧甲基纖維素加入高速混合機(jī)進(jìn) 行混合，運(yùn)行時(shí)間為2分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為295轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī)內(nèi)溫度為 105°C;再將其余預(yù)混原料加入高速混合機(jī)進(jìn)行高速混合，運(yùn)行時(shí)間為8分 鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘；將混合原料進(jìn)入冷卻混合機(jī)冷卻，運(yùn) 行時(shí)間為6分鐘，冷卻混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘；將冷卻混合母料投入雙 螺桿擠出機(jī)，熔融剪切塑化造粒，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為380轉(zhuǎn)/分鐘， 剪切塑化溫度為150°C，脫水排氣、增壓擠出、冷卻；將原料送入片材擠出 機(jī)成型設(shè)備，塑化、增壓，冷卻牽引，收巻成品，成品厚度為0.16 0.20
實(shí)施例3:
聚乳酸50公斤，淀粉22公斤，乙烯丙烯酸共聚物10公斤，羧甲基纖 維素9公斤，聚己內(nèi)酯3.2公斤，乙二醇1.8公斤，鄰苯二甲酸二辛酯1.6 公斤，三(2， 4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.8公斤，液蠟0.9公斤，甘油 或復(fù)合甘油0.7公斤，硬脂酸鈣0.4公斤，滑石粉或二氧化鈦0.8公斤。
將聚乳酸、淀粉、乙烯丙烯酸共聚物和羧甲基纖維素加入高速混合機(jī)進(jìn) 行混合，運(yùn)行時(shí)間為1分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī)內(nèi)溫度為 120°C;再將其余預(yù)混原料加入高速混合機(jī)進(jìn)行高速混合，運(yùn)行時(shí)間為9分 鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)/分鐘；將混合原料進(jìn)入冷卻混合機(jī)冷卻，運(yùn) 行時(shí)間為9分鐘，冷卻混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為65轉(zhuǎn)/分鐘；將冷卻混合母料投入雙 螺桿擠出機(jī)，熔融剪切塑化造粒，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為420轉(zhuǎn)/分鐘， 剪切塑化溫度為160°C，脫水排氣、增壓擠出、冷卻；將粒料送入吹膜設(shè)備 或流延設(shè)備，塑化、增壓，冷卻牽引，收巻成品，成品厚度為O. IO毫米。
權(quán)利要求
1、一種全降解仿紙材料，其特征在于該仿紙材料的原料組份和重量比例為聚乳酸24～62重量份，淀粉20～58重量份，乙烯丙烯酸共聚物4～12重量份，羧甲基纖維素3～9重量份，聚己內(nèi)酯1～4重量份，其他助劑包括增容劑1.5～2.2重量份，增塑劑1.2～1.8重量份，抗氧劑0.4～0.9重量份，防水劑0.5～1.2重量份；抗凍劑0.4～0.8重量份，脫膜劑0.1～0.7重量份，潤(rùn)滑劑0.6～1.1重量份。
2、 如權(quán)利要求1所述的全降解仿紙材料，其特征在于該仿紙材料的原 料中，所述淀粉為玉米淀粉，稻麥淀粉，木薯淀粉，土豆淀粉或紅薯淀粉。
3、 如權(quán)利要求1所述的全降解仿紙材料，其特征在于該仿紙材料的原 料中，增容劑是乙二醇，二甘醇，丙二醇，山梨醇或甘油中的一種；增塑劑 是鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、磷酸三甲 苯酯，磷酸甲苯二苯酯或己二酸丙二醇聚酯中的一種或幾種；抗氧劑是2， 2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，三(2， 4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 或P - (4-羥基苯基-3， 5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯中的一種；防水劑是石 蠟，微晶蠟或液蠟；抗凍劑是甘油，復(fù)合甘油或環(huán)氧大豆油；脫模劑是硬脂 酸鋅或硬脂酸鈣；潤(rùn)滑劑是滑石粉或二氧化鈦。
4、 如權(quán)利要求3所述的全降解仿紙材料，-其特征在于該仿紙材料的原 料為聚乳酸60重量份，淀粉20重量份，乙烯丙烯酸共聚物7重量份，羧甲 基纖維素5.5重量份，聚己內(nèi)酯2.8重量份，山梨醇1.7重量份，已二酸丙 二醇聚酯1. 3重量份，2， 2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)0. 5重量份， 液蠟0. 8重量份，環(huán)氧大豆油0. 5重量份，硬脂酸鈣0. 3重量份，滑石粉1. 0 重量份。
5、 如權(quán)利要求3所述的全降解仿紙材料，其特征在于該仿紙材料的原 料為聚乳酸50重量份，淀粉30重量份，乙烯丙烯酸共聚物8重量份，羧甲基纖維素7重量份，聚己內(nèi)酯3.8重量份，山梨醇2.0重量份，磷酸三甲苯 酯1.4重量份，2， 2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)0.7重量份，石蠟 l.l重量份，環(huán)氧大豆油0.7重量份，硬脂酸鈣0.6重量份，滑石粉0.8重
6、 如權(quán)利要求3所述的全降解仿紙材料，其特征在于該仿紙材料的原 料為聚乳酸50重量份，淀粉22重量份，乙烯丙烯酸共聚物10重量份，羧 甲基纖維素9重量份，聚己內(nèi)酯3.2重量份，乙二醇1.8重量份，鄰苯二甲 酸二辛酯1.6重量份，三(2， 4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.8重量份，液 蠟0.9重量份，甘油或復(fù)合甘油0. 7重量份，硬脂酸鈣0.4重量份，滑石粉 或二氧化鈦0.8重量份。
7、 如權(quán)利要求1-6所述的全降解仿紙材料，其特征在于，制備全降解 仿紙材料的粒料方法為將聚乳酸、淀粉、乙烯丙烯酸共聚物和羧甲基纖維素加入高速混合機(jī)進(jìn) 行混合，運(yùn)行時(shí)間為1 2分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為280 320轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī) 內(nèi)溫度為95 120°C;再將其余原料加入高速混合機(jī)進(jìn)行高速混合，運(yùn)行時(shí) 間為6 12分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為600 800轉(zhuǎn)/分鐘；將混合原料進(jìn)入冷 卻混合機(jī)冷卻，運(yùn)行時(shí)間為5 10分鐘，冷卻混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為50 100轉(zhuǎn)/ 分鐘；將冷卻混合原料投入雙螺桿擠出機(jī)，熔融剪切塑化造粒，雙螺桿擠出 機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為350 450轉(zhuǎn)/分鐘，剪切塑化溫度為140 185'C，脫水排氣、 增壓擠出、冷卻即得全降解粒料。
8、 如權(quán)利要求7所述的全降解仿紙材料的制備方法，其特征在于該方 法為將聚乳酸、淀粉、乙烯丙烯酸共聚物和羧甲基纖維素加入高速混合機(jī)進(jìn) 行混合，運(yùn)行時(shí)間為2分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為290轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī)內(nèi)溫度為 ll(TC;將其余預(yù)混好原料加入高速混合機(jī)進(jìn)行高速混合，運(yùn)行時(shí)間為7分 鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘；放料進(jìn)入冷卻混合機(jī)進(jìn)行冷卻，運(yùn)行時(shí)間為8分鐘，冷卻混合機(jī)轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘；即得到所需混合母料；將混合后母料送入由雙螺桿擠出機(jī)造粒，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/分鐘，剪切塑化溫度為180°C，脫水排氣、增壓擠出、冷卻；將粒料送入片材 擠出成型設(shè)備，塑化、增壓擠出經(jīng)三輥壓光機(jī)、切邊冷卻牽引和收巻成品，成品厚度為0. 30 0. 35毫米。
9、 如權(quán)利要求7所述的全降解仿紙材料的制備方法，其特征在于該方法為將聚乳酸、淀粉、乙烯丙烯酸共聚物和羧甲基纖維素加入高速混合機(jī)進(jìn)行混合，運(yùn)行時(shí)間為2分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為295轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī)內(nèi)溫度為 105°C;再將其余預(yù)混原料加入高速混合機(jī)進(jìn)行高速混合，運(yùn)行時(shí)間為8分 鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘；將混合原料進(jìn)入冷卻混合機(jī)冷卻，運(yùn) 行時(shí)間為6分鐘，冷卻混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘；將冷卻混合母料投入雙 螺桿擠出機(jī)，熔融剪切塑化造粒，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為380轉(zhuǎn)/分鐘， 剪切塑化溫度為15(TC，脫水排氣、增壓擠出、冷卻；將原料送入片材擠出 機(jī)成型設(shè)備，塑化、增壓，冷卻牽引，收巻成品，成品厚度為0. 16 0.20
10、 如權(quán)利要求7所述的全降解仿紙材料的制備方法，其特征在于該方 法為將聚乳酸、淀粉、乙烯丙烯酸共聚物和羧甲基纖維素加入高速混合機(jī)進(jìn) 行混合，運(yùn)行時(shí)間為1分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，機(jī)內(nèi)溫度為 12CTC;再將其余預(yù)混原料加入高速混合機(jī)進(jìn)行高速混合，運(yùn)行時(shí)間為9分 鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)/分鐘；將混合原料進(jìn)入冷卻混合機(jī)冷卻，運(yùn) 行時(shí)間為9分鐘，冷卻混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為65轉(zhuǎn)/分鐘；將冷卻混合母料投入雙 螺桿擠出機(jī)，熔融剪切塑化造粒，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為420轉(zhuǎn)/分鐘， 剪切塑化溫度為160°C，脫水排氣、增壓擠出、冷卻；將粒料送入吹膜設(shè)備 或流延設(shè)備，塑化、增壓，冷卻牽引，收巻成品，成品厚度為0.10毫米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全降解仿紙材料及其制備方法，該材料的主要成分是可生物降解的聚乳酸與淀粉，該仿紙材料的制備是將聚乳酸、淀粉，乙烯丙烯酸共聚物，羧甲基纖維素與聚己內(nèi)酯混合，然后將其他預(yù)混好的反應(yīng)助劑進(jìn)行共混加工，再放料進(jìn)入冷卻混合機(jī)冷卻，出料得到降解母料，該母料投入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融剪切與塑化造粒得到粒料，通過(guò)片材擠出設(shè)備，吹膜設(shè)備或流延設(shè)備加工制成所需全降解仿紙材料。本發(fā)明系全降解材料，安全無(wú)毒，成本較低；制備工藝簡(jiǎn)單，并具有良好的加工性能，可用作部分紙質(zhì)材料的環(huán)保替代品。
文檔編號(hào)C08L23/00GK101608058SQ20091008932
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者偉 任, 孫阿嬪, 張學(xué)廣 申請(qǐng)人:任 偉;孫阿嬪;張學(xué)廣