一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，這種高淀粉含量的生物降解塑料以玉米、馬鈴薯淀粉等天然植物淀粉為主要原料，以完全可生物降解的聚乙烯醇為主增韌劑和聚乙二醇為輔增韌劑，并添加環(huán)保類復合增塑劑以及加工助劑混煉而成。本發(fā)明所制備的高淀粉含量的生物降解塑料所含淀粉含量最高可達90wt%，具有良好的可塑性和加工性，能夠采用傳統(tǒng)聚合物成型加工方法制備得到多種形狀的產(chǎn)品如管材、片材、異型材、薄膜、容器、發(fā)泡基材等。
【專利說明】一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高淀粉含量的生物降解塑料及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，很多石油類合成高分子材料所帶來的環(huán)境問題以及能源危機日益嚴重，為了環(huán)境和經(jīng)濟的長期和諧發(fā)展，全球各國都加大了對降解塑料的研究與投資力度。開發(fā)可生物降解環(huán)保塑料可以從根本上緩解“白色污染”問題同時有效地節(jié)約能源。與其它生物降解聚合物相比，淀粉具有來源廣泛、價格低廉和可完全生物降解等優(yōu)點，因而在可生物降解材料領(lǐng)域中具有重要的地位。
[0003]早期發(fā)展的填充型淀粉塑料是通過原淀粉和石油類樹脂基體簡單混合來得到制品，淀粉含量為5~30wt%，由于該類塑料的主要成分仍然是石油基樹脂，這部分樹脂達到完全降解需要上百年，因此很快被淘汰；20世紀90年代開發(fā)了淀粉/合成高分子共混型塑料，通過對原淀粉進行物理或化學改性處理后再與樹脂接枝共混，淀粉含量最高可達到60wt%，但這種塑料的加工性能和使用性能都不夠理想，而且，其成本比現(xiàn)有石油基塑料貴2~3倍。盡管在一定程度上減輕了塑料廢棄物對環(huán)境的污染，但是由于所用的樹脂基體仍然是不可降解樹脂，因此沒有從根本上解決“白色污染”問題。(邱威揚，王飛鏑，邱賢華等.淀粉塑料現(xiàn)狀及發(fā)展前景，高分子通報，2000，4:77~82;郭振宇，胡世偉，丁著明等.淀粉基降解塑料的研究進展，塑料助劑，2011，6:16~21)
[0004]為克服上述兩類淀粉降解塑料的不足，同時也為了制備真正意義上的完全可降解的淀粉基塑料，近幾年人們開始嘗試制備高淀粉含量的生物熱塑性降解塑料，即保證材料中淀粉的含量較高(70~100wt%)，同時加入的少量其他物質(zhì)也是可以完全降解的。其最終目的是使得材料具有塑料樹脂的性質(zhì)，既可以進行熱塑加工，又能快速、完全地在自然環(huán)境中降解。同時，由于淀粉可從玉米、小麥、甘薯及馬鈴薯等農(nóng)作物中得到，且此舉也可開拓淀粉高附加值產(chǎn)品市場，可有效促進農(nóng)村經(jīng)濟快速發(fā)展。因此，高淀粉含量的生物塑料繼直接填充型淀粉塑料和共混型淀粉塑料相繼被淘汰之后，成為淀粉基塑料領(lǐng)域研究中的熱點，也是最具有發(fā)展前景的生物可降解塑料之一。
[0005]目前在國外，日本住友商事公司、美國Warner-1ambert公司和意大利Novamont公司等宣稱成功研究出含淀粉量在90%~100%的高淀粉含量的生物塑料，在一個月到一年內(nèi)可完全生物降解而不留任何痕跡、無污染，可用于制造各種容器、瓶罐、薄膜和垃圾袋等。世界上相關(guān)方面的研究以日本、意大利和美國的研究較為前沿。但由于目前成本過高或改性工藝復雜，尚未實現(xiàn)大規(guī)模應用(何小維，羅志剛.淀粉基生物降解塑料的研究進展，食品研究與開發(fā)，2005, 26 (5): 196~200 ;邱威揚，邱賢華，喻繼文.國內(nèi)生物降解淀粉塑料研究現(xiàn)狀與展望，2003, 31 (4):1~3)。而國內(nèi)對可完全生物降解的淀粉塑料的研究多停留在基礎(chǔ)研究或?qū)嶒炇译A段，僅有少數(shù)單位聲稱開發(fā)生產(chǎn)出可完全生物降解的熱塑性淀粉塑料，可以用于薄膜、片材的生產(chǎn)，但關(guān)于其產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品應用方面的報道仍比較少。申請?zhí)柗謩e為 200310111110.7、
[0006]201010104693.0,200410011338.3的中國專利選用變性淀粉為主要原料，結(jié)合接
枝反應或其他各類增塑劑成功制備了淀粉含量≥80wt%的淀粉基降解塑料，但由于所選用的淀粉原料均為天然植物淀粉經(jīng)變性處理以后所得的變性淀粉，從而在一定程度上增加了對原料本身的技術(shù)依賴程度，使得制備的工藝過程更加復雜，同時也增加了成本。
[0007]據(jù)此，本發(fā)明則通過一種新型的更加簡單有效的途徑來制備高淀粉含量的生物降解塑料，即利用一種新型的復合增塑體系直接對天然植物淀粉進行增塑改性，并有效地結(jié)合多種增韌劑對淀粉的增韌協(xié)同作用，從而有效地減少傳統(tǒng)增塑劑所導致的淀粉“回生”現(xiàn)象以及小分子增塑劑的“遷移”現(xiàn)象，實現(xiàn)高淀粉含量的生物塑料性能的優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對當前高淀粉含量的生物塑料難塑化、難加工、產(chǎn)品力學性能差、耐水性差、成本較高以及當前所使用的部分改性助劑不夠環(huán)保、不可降解等缺陷，提供一種采用新型復合增塑體系所制備的高淀粉含量的生物降解塑料；
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供該高淀粉含量的生物降解塑料的制備方法。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0011]一種高淀粉含量的生物降解塑料，包括天然植物淀粉、主輔兩種增韌劑、環(huán)保類復合增塑劑及環(huán)保的加工助劑，其重量分數(shù)比如下:天然植物淀粉70~90wt%、主輔兩種增韌劑I~15wt%、環(huán)保類復合增塑劑I~20wt%、環(huán)保的加工助劑I~4wt%。
[0012]而且，所述的天然植物淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、魔芋淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉及早稻淀粉中的一種或多種。
[0013]而且，所述的主輔兩種增韌劑可按任意比例配制而成，其中，主增韌劑為完全可降解的聚乙烯醇，其聚合度范圍為500~2400，醇解度為88%~99% ;輔增韌劑為完全可降解的聚乙二醇，其分子量為2000~20000。
[0014]而且，所述環(huán)保類復合增塑劑是由羥基酸類化合物、甘油、山梨醇和聚乙二醇按任意比例配置而成，其中，羥基酸類化合物為檸檬酸、乙醇酸、羥基乙酸、羥基丁酸、甘醇酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的一種或多種，用作增塑劑的聚乙二醇的分子量為200~2000。
[0015]而且，所述環(huán)保的加工助劑包括潤滑劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑和發(fā)泡劑，其中，潤滑劑為環(huán)氧大豆油、脂肪族羧酸、脂肪族酰胺、脂肪族羧酸金屬鹽、液體石蠟中的一種或多種，表面活性劑為吐溫60、吐溫80、十二烷基硫酸鈉中的一種或多種，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑、鋁酸酯類偶聯(lián)劑中的一種或多種，抗氧劑為1010、168、626、DTBHQ和264中的一種或多種，發(fā)泡劑為乙二醇、水、檸檬酸/碳酸鹽復合物中一種或多種。
[0016]一種高淀粉含量的生物降解塑料的制備方法，包括步驟如下:
[0017](I)原料準備；按重量分數(shù)比的各物料如下:天然植物淀粉70~90wt%、主輔兩種增韌劑I~15wt%、環(huán)保類復合增塑劑I~20wt%、環(huán)保的加工助劑I~4wt%，其中，主輔兩種增韌劑可按任意比例配制而成，主增韌劑為完全可降解的聚乙烯醇，輔增韌劑為完全可降解的聚乙二醇；其中，環(huán)保的加工助劑包括潤滑劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑和發(fā)泡劑；
[0018](2)將天然植物淀粉和含有聚乙二醇的聚乙烯醇分別與環(huán)保類復合增塑劑、潤滑劑置于高速混合機內(nèi)在60~90°C和30~95°C的溫度下分別混合I~40min及I~40min，降溫取出粉料，即可得到天然植物淀粉初混物和聚乙烯醇的初混物；
[0019](3)將(2)中得到的天然植物淀粉初混物和聚乙烯醇的初混物分別置于65~70°C溫度下及65~80°C溫度下靜置30~72h時間及0.5~4h ;
[0020](4)將(3)中靜置后的天然植物淀粉初混物和聚乙烯醇的初混物一起加入到高速混合機，同時加入環(huán)保類復合增塑劑及環(huán)保的加工助劑，在20~70°C溫度下混合3~30min時間后降溫取出，即得初級塑化的天然植物淀粉/聚乙烯醇預混物；
[0021](5)將(4)中所得的天然植物淀粉/聚乙烯醇預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，經(jīng)過造粒得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒;
[0022](6)將(5)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒經(jīng)擠出、注塑、吹塑、熱壓的成型工藝制備出管材、片材、異型材、薄膜、容器、發(fā)泡基材產(chǎn)品。
[0023]而且，所述步驟(4)中密煉機的溫度為80~160°C，密煉時間為0.5~2h，密煉機轉(zhuǎn)速10~80r/min;所述雙螺桿擠出機的溫度為50~200°C，時間為O~30min，螺桿轉(zhuǎn)速10 ~120r/mino
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0025]1、本發(fā)明是針對天然植物淀粉進行直接塑化改性來制備高淀粉含量的生物降解塑料。與以改性淀粉為原料相比，該法的制備工藝更加簡單、成本更加低廉。由于可選用市面上所有天然植物淀粉，且淀粉的最高含量可達90wt%，其價格甚至比普通塑料的價格低20%~50%，在當前國內(nèi)外都具有十分誘人的價格競爭優(yōu)勢，因而具有較大的市場潛力，也更易推廣應用。
[0026]2、本發(fā)明所制備的`高淀粉含量的生物降解塑料，與許多傳統(tǒng)的淀粉基塑料相比，該塑料中所使用的原料和各類助劑都屬完全可生物降解類型，不含任何不可降解的石油基樹脂成分，是真正意義上的完全可生物降解塑料，因而更具有廣闊的應用前景。
[0027]3、本發(fā)明所提供的上述高淀粉含量的生物降解塑料的制備工藝簡單，易于控制，對設(shè)備的要求不高，可工業(yè)化，且投資省。
[0028]4、本發(fā)明所制備的高淀粉含量的生物降解塑料可經(jīng)擠出、注塑、吹膜、熱壓等制備成各類管材、片材、異型材、薄膜、容器、發(fā)泡基材等，有效地拓寬了高淀粉含量的生物降解塑料的應用范圍。
[0029]5、本發(fā)明所制備的高淀粉含量的生物降解塑料具有良好的熱塑性和加工性，各類產(chǎn)品的力學性能十分優(yōu)異，其拉伸強度、斷裂伸長率非常高，可替代傳統(tǒng)石油基塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等樹脂在相關(guān)領(lǐng)域中的使用，有望真正地解決“白色污染”的問題，具有廣闊的市場前景。
[0030]6、由于本發(fā)明提供的高淀粉含量的生物降解塑料的制備工藝十分簡易，適用于所有傳統(tǒng)石油基塑料的加工成型設(shè)備，因而生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高、簡單可控，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)所導致的設(shè)備儀器復雜、工藝控制困難、操作流程繁多、生產(chǎn)線長等問題。
【具體實施方式】
[0031]以下對本發(fā)明實施做進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。[0032]實施例1
[0033]一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，該生物降解塑料按質(zhì)量包括的組分及制備方法如下:
[0034](I)稱取45kg玉米淀粉、0.5kg甘油、0.4kg聚乙二醇(PEG) 200,0.05kg硬脂酸、
0.1kg硬脂酸鎂、0.1kg環(huán)氧大豆油依次加入到已預熱至70°C的大型高速混合機中混合機中混合lOmin，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到玉米淀粉初混物。同時，稱取2kg聚乙烯醇(PVA)1788、0.5kg，PEG4000、0.1kg 甘油、0.lkgPEG200、0.05kg 硬脂酸依次加入到300C的小型高速混合機中混合6min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0035](2)將(I)中得到的玉米淀粉初混物和PVA初混物分別置于50°C和70°C下各自靜置24h和Ih ；
[0036](3)將(2)中靜置后的玉米淀粉初混物和PVA初混物一起加入到高速混合機，同時加入Ikg檸檬酸、0.1Okg吐溫60,0.075kg硅烷偶聯(lián)劑KH550、0.05kg抗氧劑1010，于30°C下混合IOmin后降溫取出，即得初級塑化的玉米淀粉/PVA預混物；
[0037](4)將(3)中所得的玉米淀粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒；
[0038](5)將(4)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒分別經(jīng)吹塑成型工藝制成各類薄膜和壁紙基材產(chǎn)品。
[0039]實施例2
[0040]一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，該生物降解塑料按質(zhì)量包括的組分及制備方法如下:
[0041](I)稱取 40kg 馬鈴薯淀粉、3.1kg 甘油、1.lkgPEG200、0.55kg 山梨醇、0.05kg 液體石臘、0.08kg硬脂酸、0.1kg油酸酰胺依次加入到已預熱至60°C的大型高速混合機中混合機中混合15min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到馬鈴薯淀粉初混物。同時，稱取 0.4kgPVA2092、0.lkgPEG2000、3.025kg 甘油、1.025kgPEG200、0.02kg 硬脂酸依次加入到70°C的小型高速混合機中混合3min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0042](2)將(I)中得到的馬鈴薯淀粉和PVA的初混料分別置于55°C和68°C下各自靜置36h 和 0.5h ；
[0043](3)將(2)中靜置后的馬鈴薯淀粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入
0.2kg檸檬酸、0.125kg吐溫60,0.1Okg硅烷偶聯(lián)劑KH560、0.025kg抗氧劑1010，于20。。下混合30min后降溫取出，即得初級塑化的馬鈴薯淀粉/PVA預混物；
[0044](4)將(3)中所得的馬鈴薯淀粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0045](5)將(4)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒分別經(jīng)吹塑成型工藝制成各類薄膜和壁紙基材產(chǎn)品。
[0046]實施例3
[0047]一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，該生物降解塑料按質(zhì)量包括的組分及制備方法如下:
[0048](I)稱取 38.3kg 豌豆淀粉、3.25kg 甘油、0.04kgPEG400、0.1Okg 環(huán)氧大豆油、
0.08kg硬脂酸、0.05kg乙撐雙硬質(zhì)酰胺(EBS)依次加入到已預熱至75°C的大型高速混合機中混合機中混合12min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到豌豆淀粉初混物。同時，稱取 0.75kgPVA1795、0.5kgPEG8000、1.3kg 甘油、0.01kgPEG400、0.02kg 硬脂酸依次加入到已預熱至52°C的小型高速混合機混合2min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0049](2)將(I)中得到的豌豆淀粉和PVA的初混料分別置于60 V和78 V下各自靜置48h 和 3h ；
[0050](3)將(2)中靜置后的豌豆淀粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入
0.2kg檸檬酸、0.15蘋果酸、0.1kg吐溫80、0.14kg鈦酸酯類偶聯(lián)劑、0.03kg抗氧劑DTBHQ，于40°C下混合IOmin后降溫取出，即得初級塑化的豌豆淀粉/PVA預混物；
[0051](4)將(3)中所得的豌豆淀粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0052](5)將(4)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒經(jīng)吹塑成型工藝制成各類薄膜和壁紙基材產(chǎn)品。
[0053]實施例4
[0054]一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，該生物降解塑料按質(zhì)量包括的組分及制備方法如下:
[0055](I)稱取 41.5kg 馬鈴薯淀粉、3.0kg 甘油、0.75kg 山梨醇、0.065kgPEG400、0.25kg液體石蠟、0.095kg硬脂酸、0.1kg環(huán)氧大豆油依次加入到已預熱至78°C的大型高速混合機中混合機中混合15min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到馬鈴薯淀粉初混物。同時，稱取 2kgPVA1799、l.5kgPEG6000、0.05kg 山梨醇、0.035kgPEG400、0.02kg 硬脂酸依次加入到已預熱至85°C的小型高速混合機中混合2min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0056](2)將(I)中得到的馬鈴薯淀粉和PVA的初混料分別置于65°C和82°C下各自靜置60h 和 0.5h ；
[0057](3)將(2)中靜置后的馬鈴薯淀粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入
0.175kg檸檬酸、0.175甘醇酸、0.1kg十二烷基硫酸鈉、0.07kg鋁酸酯類偶聯(lián)劑、0.06kg抗氧劑264，于25°C下混合ISmin后降溫取出，即得初級塑化的馬鈴薯淀粉/PVA預混物；
[0058](4)將(3)中所得的馬鈴薯淀粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0059](5)將(4)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒和0.05kg的檸檬酸/碳酸氫鈉復合物一起加入到吹塑成型設(shè)備中進行在線發(fā)泡吹塑成型，制成各類比重較低的發(fā)泡型壁紙基材產(chǎn)品。
[0060]實施例5:
[0061]一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，該生物降解塑料按質(zhì)量包括的組分及制備方法如下:
[0062](I)稱取 40kg 魔芋淀粉、0.75kg 山梨醇、3.0kg 甘油、0.17kgPEG600、0.15kg液體石蠟、0.095kg環(huán)氧大豆油依次加入到已預熱至85°C的大型高速混合機中混合機中混合20min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到魔芋淀粉初混物。同時，稱取
3.4kgPVA2092、0.lkgPEG6000、0.5kg 山梨醇、0.08kgPEG600、0.02kg 環(huán)氧大豆油依次加入到60°C的小型高速混合機中混合5min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0063](2)將(I)中得到的魔芋淀粉和PVA的初混料分別置于68°C和80°C下各自靜置72h 和 1.5h ；
[0064](3)將(2)中靜置后的魔芋淀粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入
0.5kg蘋果酸、Ikg酒石酸、0.05kg吐溫60、0.1kg硅烷偶聯(lián)劑KH550、0.05kg抗氧劑DTBHQ，于70°C下混合3min后降溫取出，即得初級塑化的魔芋淀粉/PVA預混物；
[0065](4)將(3)中所得的魔芋淀粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0066](5)將(4)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒經(jīng)注塑成型和真空吸塑成型制成各類比重較低的發(fā)泡型容器。
[0067]實施例6:
[0068]一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，該生物降解塑料按質(zhì)量包括的組分及制備方法如下:`[0069](I)稱取20.5kg馬鈴薯淀粉、17kg玉米淀粉、2.20kg甘油、1.20kg山梨醇、
0.1kgPEGlOOO,0.05kg硬脂酸鈣、0.085kg硬脂酸、0.1kg環(huán)氧大豆油依次加入到已預熱至90°C的大型高速混合機中混合機中混合35min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到馬鈴薯/玉米淀粉初混物。同時，稱取3.8kgPVA1788、2.2kgPEG8000、2.1kg甘油、
0.lkgPEG1000、0.04kg硬脂酸依次加入到已預`熱至95°C的小型高速混合機中混合2min,低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0070](2)將(I)中得到的馬鈴薯/玉米淀粉和PVA的初混料置于70°C下各自靜置30h和2h ；
[0071](3)將(2)中靜置后的馬鈴薯/玉米淀粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入0.3kg蘋果酸、0.05kg十二烷基硫酸鈉、0.1Okg硅烷偶聯(lián)劑KH550、0.025kg抗氧劑168，于40°C下混合Smin后降溫取出，即得初級塑化的馬鈴薯淀粉/玉米/PVA預混物；
[0072](4)將(3)中所得的馬鈴薯/玉米淀粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0073](5)將(4)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒和0.05kg的乙二醇一起加入到熱壓成型設(shè)備中進行在線發(fā)泡熱壓成型，制成各類比重較低的發(fā)泡基材。
[0074]實施例7
[0075]—種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，該生物降解塑料按質(zhì)量包括的組分及制備方法如下:
[0076](I)稱取27kg馬鈴薯淀粉、9.5kg豌豆淀粉、3.15kg甘油、0.15kg山梨醇、
0.08kgPEG2000、0.15kg硬脂酸鎂、0.15kg硬脂酸、0.15kg環(huán)氧大豆油依次加入到已預熱至78°C的大型高速混合機中混合30min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到馬鈴薯/豌豆淀粉初混物。同時，稱取 5.5kgPVA1792、0.5kgPEG4000、2.1Okg 甘油、0.02kgPEG2000、
0.05kg硬脂酸依次加入到已預熱至58°C的小型高速混合機中混合15min,低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。[0077](2)將(I)中得到的馬鈴薯/豌豆淀粉和PVA的初混料置于68°C下各自靜置40h和4h ；
[0078](3)將(2)中靜置后的馬鈴薯/豌豆淀粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入0.5kg酒石酸、0.25kg十二烷基硫酸鈉、0.20kg鈦酸酯類偶聯(lián)劑、0.05kg抗氧劑626，于30°C下混合3min后降溫取出，即得初級塑化的馬鈴薯淀粉/豌豆/PVA預混物；
[0079](4)將(3)中所得的馬鈴薯/豌豆淀粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0080](5)將(4)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒和0.05kg的乙二醇一起加入到擠出成型設(shè)備中進行在線擠出發(fā)泡成型，制成各類比重較低的擠出發(fā)泡片材。
[0081]實施例8
[0082]一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方法，該生物降解塑料按質(zhì)量包括的組分及制備方法如下:
[0083](I)稱取 20kg 紅薯淀粉、15kg 玉米淀粉、4.45kg 甘油、0.20kgPEG800、0.12kg硬脂酸、0.15kg油酸酰胺依次加入到已預熱至70°C的大型高速混合機中混合機中混合35min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到紅薯/玉米淀粉初混物。同時，稱取
5.0kgPVA2292、0.5kgPEG20000、2.30kg 甘油、0.05kgPEG800、0.08kg 硬脂酸依次加入到已預熱至45°C的小型高速混合機中混合35min，低速攪拌并降溫至室溫，出料、包裝，得到PVA初混物。
[0084](2)將(I)中得到的紅薯/玉米淀粉和PVA的初混料分別置于68°C和75°C下各自靜置50h和0.8h ；
[0085](3)將(2)中靜置后的紅薯/玉米淀粉和PVA初混料一起加入到高速混合機，同時加入0.25kg羥基丁酸、0.75kg檸檬酸、0.27kg十二烷基硫酸鈉、0.17kg鋁酸酯類偶聯(lián)劑、
0.05kg抗氧劑264，于45°C下混合4min后降溫取出，即得初級塑化的紅薯/玉米淀粉/PVA預混物；
[0086](4)將(3)中所得的紅薯/玉米淀粉/PVA預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，直接擠出造粒，得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒。
[0087](5)將(4)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒和0.05kg的檸檬酸/碳酸鈉復合物一起加入到擠出成型設(shè)備中 進行在線擠出發(fā)泡成型，制成各類比重較低的擠出發(fā)泡片材。
【權(quán)利要求】
1.一種高淀粉含量的生物降解塑料，其特征在于:包括天然植物淀粉、主輔兩種增韌劑、環(huán)保類復合增塑劑及環(huán)保的加工助劑，其重量分數(shù)比如下:天然植物淀粉70~90wt%、主輔兩種增韌劑I~15wt%、環(huán)保類復合增塑劑I~20wt%、環(huán)保的加工助劑I~4wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高淀粉含量的生物降解塑料，其特征在于:所述的天然植物淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、魔芋淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉及早稻淀粉中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高淀粉含量的生物降解塑料，其特征在于:所述的主輔兩種增韌劑可按任意比例配制而成，其中，主增韌劑為完全可降解的聚乙烯醇，其聚合度范圍為500~2400,醇解度為88%~99% ;輔增韌劑為完全可降解的聚乙二醇,其分子量為2000 ~20000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高淀粉含量的生物降解塑料，其特征在于:所述環(huán)保類復合增塑劑是由羥基酸類化合物、甘油、山梨醇和聚乙二醇按任意比例配置而成，其中，羥基酸類化合物為檸檬酸、乙醇酸、羥基乙酸、羥基丁酸、甘醇酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸中的一種或多種，用作增塑劑的聚乙二醇的分子量為200~2000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高淀粉含量的生物降解塑料，其特征在于:所述環(huán)保的加工助劑包括潤滑劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑和發(fā)泡劑，其中，潤滑劑為環(huán)氧大豆油、脂肪族羧酸、脂肪族酰胺、脂肪族羧酸金屬鹽、液體石蠟中的一種或多種，表面活性劑為吐溫60、吐溫80、十二烷基硫酸鈉中的一種或多種，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑、鋁酸酯類偶聯(lián)劑中的一種或多種，抗氧劑為1010、168、626、DTBHQ和264中的一種或多種，發(fā)泡劑為乙二醇、水、檸檬酸/碳酸鹽復合物中一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5所述的一種高淀粉含量的生物降解塑料的制備方法，其特征在于包括步驟如下: (1)原料準備；按重量分數(shù)比的各物料如下:天然植物淀粉70~90wt%、主輔兩種增韌劑 I~15wt%、環(huán)保類復合增塑劑I~20wt%、環(huán)保的加工助劑I~4wt%,其中，主輔兩種增韌劑可按任意比例配制而成，主增韌劑為完全可降解的聚乙烯醇，輔增韌劑為完全可降解的聚乙二醇；其中，環(huán)保的加工助劑包括潤滑劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑和發(fā)泡劑； (2)將天然植物淀粉和含有聚乙二醇的聚乙烯醇分別與環(huán)保類復合增塑劑、潤滑劑置于高速混合機內(nèi)在60~90°C和30~95°C的溫度下分別混合I~40min及I~40min,降溫取出粉料，即可得到天然植物淀粉初混物和聚乙烯醇的初混物； (3)將(2)中得到的天然植物淀粉初混物和聚乙烯醇的初混物分別置于65~70°C溫度下及65~80°C溫度下靜置30~72h時間及0.5~4h ; (4)將(3)中靜置后的天然植物淀粉初混物和聚乙烯醇的初混物一起加入到高速混合機，同時加入環(huán)保類復合增塑劑及環(huán)保的加工助劑，在20~70°C溫度下混合3~30min時間后降溫取出，即得初級塑化的天然植物淀粉/聚乙烯醇預混物； (5)將(4)中所得的天然植物淀粉/聚乙烯醇預混物直接加入到密煉機或雙螺桿擠出機中進一步剪切共混，經(jīng)過造粒得到最終可塑性良好的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒； (6)將(5)中所得的高淀粉含量的生物降解塑料顆粒經(jīng)擠出、注塑、吹塑、熱壓的成型工藝制備出管材、片材、異型材、薄膜、容器、發(fā)泡基材產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高淀粉含量的生物降解塑料的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中密煉機的溫度為80~160°C，密煉時間為0.5~2h，密煉機轉(zhuǎn)速10~80r/min;所述雙螺桿擠出機的`溫度為50~200°C，時間為O~30min，螺桿轉(zhuǎn)速10~120r/min。
【文檔編號】C08J9/08GK103865106SQ201410125992
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】宋旭, 曹東旭, 蘭小蓉, 趙劍, 師石夯, 盧燦輝 申請人:宋旭