一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及塑料薄膜技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來(lái)石油資源的日益緊缺以及人們的環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，和世界各地環(huán)保法規(guī)的實(shí)施，解決塑料材料與環(huán)保的協(xié)調(diào)發(fā)展問(wèn)題愈加凸顯，降解塑料的市場(chǎng)需求正快速增長(zhǎng)。其中，可物降解塑料作為高科技產(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)品，一定程度上可以節(jié)約和代替石油資源，有效地消除白色污染，保護(hù)環(huán)境。天然高分子材料是可循環(huán)利用的一種資源，它能夠被微生物分解為對(duì)環(huán)境無(wú)污染的物質(zhì)，如無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)、水和二氧化碳等，而且天然高分子材料具有極強(qiáng)的可塑性，可以通過(guò)多種改性方法使之成為所希望的具有某種特殊性質(zhì)的功能材料，因此，許多國(guó)家對(duì)天然高分子材料的研發(fā)都投入了大量的人力物力并取得了許多優(yōu)秀的成果。
[0003]利用可生物降解的淀粉材料來(lái)制備可降解包裝膜已成為世界各國(guó)研宄的熱點(diǎn)。但是淀粉在提高塑料可降解性能的同時(shí)，一方面會(huì)造成其物理機(jī)械性能的下降，使其加工困難，另一方面還存在親水性太強(qiáng)，與大部分通用樹(shù)脂之間的相容性很差，致使制成的薄膜力學(xué)性能大幅下降，阻水性能差，加工性能差等原因，從而阻礙了淀粉塑料在工業(yè)化推廣過(guò)程中的廣泛應(yīng)用。
[0004]聚乙烯醇是一種用途廣泛的高分子聚合物，性能介于塑料和橡膠之間，含有大量的極性基團(tuán)羥基，毒性很低，分子鏈結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)規(guī)整，具有獨(dú)特的強(qiáng)力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護(hù)膠體性、氣體阻絕性以及經(jīng)特殊處理具有的耐水性，同時(shí)還具有一定的生物降解性，在濕環(huán)境中有細(xì)菌存在的條件下6個(gè)月內(nèi)可以完全分解成水和二氧化碳，是完全生物降解材料，但是降解過(guò)程中對(duì)降解環(huán)境要求較高，使降解速度還是顯得相對(duì)較慢。
[0005]苧麻是極具中國(guó)特色的傳統(tǒng)纖維作物，我國(guó)常年苧麻種植面積達(dá)到20萬(wàn)公頃左右，除了苧麻韌皮提取作為紡織產(chǎn)品之外，苧麻麻骨很少被利用。苧麻麻骨利用率低下，處理難等問(wèn)題一直是各級(jí)政府和有關(guān)部門(mén)普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是農(nóng)民極其關(guān)心的問(wèn)題。苧麻骨作為苧麻產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)加工的副產(chǎn)物，是重要的生物資源，其中富含纖維素、半纖維素，其纖維素含量和纖維形態(tài)類(lèi)似闊葉樹(shù)種，理論上是理想的植物纖維餐具的制備原料，且對(duì)其合理高效的開(kāi)發(fā)利用對(duì)于提高苧麻綜合價(jià)值、促進(jìn)苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展都意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜及其制備方法。通過(guò)對(duì)淀粉進(jìn)行表面疏水改性，配合添加將苧麻麻骨作為淀粉基全降解塑料薄膜的增強(qiáng)材料，可以提高薄膜的防水、防油性能，其中內(nèi)含皮革粉、海藻酸鈉等成分，能夠提高產(chǎn)品的力學(xué)性能以及加工性能，便于工業(yè)化生產(chǎn)加工。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施:
一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜，由下列重量份的原料制備制成:玉米淀粉60-65、納米蒙脫土 7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、海藻酸鈉8-10、皮革粉3-4、丙三醇3_5、聚乙烯乙二醇10-12、硅烷偶聯(lián)劑kh570 1-2 ；
本發(fā)明所述一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜，由以下具體步驟制成:
(1)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩30-40分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末；
(2)將苧麻麻骨、皮革粉干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，與海藻酸鈉混合后一同放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合10分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料；
(3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與硅烷偶聯(lián)劑kh570混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散60-90分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下熔融擠出造粒，得到直徑為6_的淀粉母料；
(4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乙烯乙二醇以及其余剩余成分在常溫下混合均勻后，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明針對(duì)純淀粉基薄膜力學(xué)性能差、耐水性差、加工性能差的問(wèn)題對(duì)成分配比以及工藝進(jìn)行改性。首先對(duì)淀粉、納米蒙脫土進(jìn)行疏水化表面處理，超聲振蕩使淀粉的粒徑下降，比表面積增大，鈦酸四丁酯與疏水劑花生油有效的屏蔽了淀粉表面羥基，形成高疏水層；同時(shí)納米蒙脫土具有良好的氣體阻隔性能以及良好的遠(yuǎn)紅外反射性，抗老化，同時(shí)耐熱、耐磨、強(qiáng)度高；利用苧麻麻骨增強(qiáng)料作為全降解塑料薄膜的增強(qiáng)材料，內(nèi)含皮革粉、海藻酸鈉，具有良好的耐水、耐油性能，強(qiáng)度高，提高了薄膜的強(qiáng)度，使用之后能夠被環(huán)境消納，且成本低，變廢為寶，不會(huì)產(chǎn)生污染。
[0009]本發(fā)明的產(chǎn)品具有良好的加工性能以及力學(xué)性能，產(chǎn)品經(jīng)久耐用，工藝便于工業(yè)控制，可以制成多種用途的塑料袋或者復(fù)合膜，原料簡(jiǎn)單易得，廢棄后可以完全生物降解，不會(huì)增加環(huán)境的負(fù)擔(dān)。
具體實(shí)施方案
[0010]下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0011]一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:玉米淀粉60、納米蒙脫土 7、花生油0.6、鈦酸四丁酯1.2、苧麻麻骨12、聚乙烯醇30、海藻酸鈉8、皮革粉3、丙三醇3、聚乙烯乙二醇10、硅烷偶聯(lián)劑kh570 I ；
本發(fā)明所述一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜，由以下具體步驟制成:
(I)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩30分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末；
(2)將苧麻麻骨、皮革粉干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80目的粉末，然后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，與海藻酸鈉混合后一同放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合10分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料；
(3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與硅烷偶聯(lián)劑kh570混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散60分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下熔融擠出造粒，得到直徑為6mm的淀粉母料；
(4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乙烯乙二醇以及其余剩余成分在常溫下混合均勻后，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
[0012]將本發(fā)明產(chǎn)品按照GB/T 20197-2006的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講解試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)4個(gè)月的土埋實(shí)驗(yàn)，生物降解率可以達(dá)到65.4%。按照GB/T 1040.3-2006進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，橫向拉伸強(qiáng)度為25.8MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為649.80% ;縱向拉伸強(qiáng)度為23.0 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為449.25%，符合標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:玉米淀粉60-65、納米蒙脫土 7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、海藻酸鈉8-10、皮革粉3-4、丙三醇3-5、聚乙烯乙二醇10-12、硅烷偶聯(lián)劑kh570 1-2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩30-40分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末； (2)將苧麻麻骨、皮革粉干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，與海藻酸鈉混合后一同放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合10分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料； (3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與硅烷偶聯(lián)劑kh570混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散60-90分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下熔融擠出造粒，得到直徑為6_的淀粉母料； (4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乙烯乙二醇以及其余剩余成分在常溫下混合均勻后，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種加工性能良好的熱塑性全生物降解塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：玉米淀粉60-65、納米蒙脫土7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、海藻酸鈉8-10、皮革粉3-4、丙三醇3-5、聚乙烯乙二醇10-12、硅烷偶聯(lián)劑kh570 1-2；本發(fā)明的產(chǎn)品具有良好的加工性能以及力學(xué)性能，產(chǎn)品經(jīng)久耐用，工藝便于工業(yè)控制，可以制成多種用途的塑料袋或者復(fù)合膜，原料簡(jiǎn)單易得，廢棄后可以完全生物降解，不會(huì)增加環(huán)境的負(fù)擔(dān)。
【IPC分類(lèi)】C08L97/02, C08L29/04, C08L5/04, C08K5/053, C08K3/34, C08L3/02, C08K9/04, C08L91/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104910429
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510273937
【發(fā)明人】萬(wàn)紅霞, 陳可夏
【申請(qǐng)人】銅陵方正塑業(yè)科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日