一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全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，特別是一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前傳統(tǒng)的高分子材料工業(yè)因石油資源的日益減少導(dǎo)致成本上升而發(fā)展速度減緩，與此同時(shí)，高分子材料產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯，引起社會(huì)的極大重視。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，抗拉強(qiáng)度降低，阻水性能差，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)模化生產(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玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜及其制備方法。本發(fā)明使用高含量的表面疏水改性的淀粉作為基體，配合添加玻璃纖維增強(qiáng)的苧麻麻骨作為淀粉基全降解塑料薄膜的增強(qiáng)材料，能夠提高薄膜的抗拉強(qiáng)度以及防水、防油性能，而且成本低、不會(huì)產(chǎn)生污染；添加適量比例的聚乙烯醇以及二丙二醇二苯甲酸酯，能夠降低聚乙烯醇的熔點(diǎn)，便于與淀粉基體進(jìn)行共混，可提高薄膜的力學(xué)性能以及耐水性。
[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:
一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜，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27-32、天然膠乳5_7、二丙二醇二苯甲酸酯12-15、玻璃纖維1.5_2、三硬脂酸甘油酯1-2、甲基三乙氧基硅烷0.8-1.2、海藻酸鈉2-2.5 ;
本發(fā)明所述一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜，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)將苧麻麻骨干燥后與玻璃纖維混合，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，再與海藻酸鈉混合，混合均勻后放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合15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甲基三乙氧基硅烷混合，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、天然膠乳、二丙二醇二苯甲酸酯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)淀粉基薄膜力學(xué)性能不足以及聚乙烯醇降解時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，對(duì)各原料組分、配比、工藝進(jìn)行了改性，將淀粉與納米蒙脫土混合后進(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；利用將玻璃纖維增強(qiáng)的苧麻麻骨作為全降解塑料薄膜的增強(qiáng)材料，具有良好的耐水、耐油性能，強(qiáng)度高，提高了薄膜的抗拉強(qiáng)度，使用之后能夠被環(huán)境消納，且成本低，苧麻麻骨變廢為寶，降低了成本。
[0009]本發(fā)明最后將聚乙烯醇、天然膠乳、二丙二醇二苯甲酸酯等，能夠降低聚乙烯醇的熔點(diǎn)，更好的與淀粉母料進(jìn)行共混，進(jìn)一步提高薄膜的抗拉強(qiáng)度以及防水性，保證了生物降解塑料膜的強(qiáng)度，提高了生物降解塑料膜的使用壽命，同時(shí)兩者配合，縮短了降解時(shí)間。
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]一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜，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27、天然膠乳5、二丙二醇二苯甲酸酯12、玻璃纖維1.5、三硬脂酸甘油酯1、甲基三乙氧基硅烷0.8、海藻酸鈉2 ; 本發(fā)明所述一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜，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)將苧麻麻骨干燥后與玻璃纖維混合，經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成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，再與海藻酸鈉混合，混合均勻后放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合15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甲基三乙氧基硅烷混合，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、天然膠乳、二丙二醇二苯甲酸酯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67.2%。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27.1MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為659.90% ;縱向拉伸強(qiáng)度為24.35 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為459.20%，符合標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜，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27-32、天然膠乳5_7、二丙二醇二苯甲酸酯12-15、玻璃纖維1.5-2、三硬脂酸甘油酯1-2、甲基三乙氧基硅烷0.8-1.2、海藻酸鈉2-2.5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜，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)將苧麻麻骨干燥后與玻璃纖維混合，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，再與海藻酸鈉混合，混合均勻后放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合15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甲基三乙氧基硅烷混合，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、天然膠乳、二丙二醇二苯甲酸酯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。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種玻纖抗拉增強(qiáng)淀粉-聚乙烯醇共混全降解塑料薄膜，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27-32、天然膠乳5-7、二丙二醇二苯甲酸酯12-15、玻璃纖維1.5-2、三硬脂酸甘油酯1-2、甲基三乙氧基硅烷0.8-1.2、海藻酸鈉2-2.5；本發(fā)明最后將聚乙烯醇、天然膠乳、二丙二醇二苯甲酸酯等，能夠降低聚乙烯醇的熔點(diǎn)，更好的與淀粉母料進(jìn)行共混，進(jìn)一步提高薄膜的抗拉強(qiáng)度以及防水性，保證了生物降解塑料膜的強(qiáng)度，提高了生物降解塑料膜的使用壽命，同時(shí)兩者配合，縮短了降解時(shí)間。
【IPC分類(lèi)】C08L5/04, C08K3/34, C08K7/14, C08L3/02, C08K13/04, C08K5/103, C08L7/02, C08L97/02, C08K5/5419, C08L29/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104910432
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510273947
【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