專利名稱：高性能化全生物降解型淀粉材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降解材料及其制備方法，特別是一種高性能化全生物降解型淀粉材料及其制備方法，屬于材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在塑料以其獨特的優(yōu)異性能廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域之際，科學(xué)家和研究工作者們已深刻意識到塑料工業(yè)發(fā)展所面臨的嚴峻的問題一、石油資源的有限導(dǎo)致塑料原料的有限；二、現(xiàn)用塑料在自然環(huán)境中很難分解的事實造成“白色污染”的嚴重生態(tài)環(huán)境危害。這一切塑料制品的現(xiàn)實問題最終推動了降解塑料的產(chǎn)生和發(fā)展。在生物降解塑料中，淀粉這種天然高分子物質(zhì)具有來源豐富、價格便宜、能在多種環(huán)境下完全被生物降解、不會對環(huán)境產(chǎn)生任何污染等優(yōu)勢引起了眾多研究工作者們廣泛的研究興趣。淀粉基降解塑料可分為淀粉填充的不完全生物降解的崩解型塑料和以淀粉及可生物降解樹脂為主要原料的完全生物降解塑料。前者主要采用顆粒狀淀粉為原料與聚烯烴共混制備而得，此種材料由于不能達到100％降解使得“白色污染”的嚴重問題不能有效地解決，因此后者已逐步成為國際研究的重點。在淀粉基完全生物降解塑料研究開發(fā)中，最為成功的是意大利Montedison集團Novamont公司開發(fā)生產(chǎn)的“Mater Bi”品牌，它是由變性淀粉與改性聚乙烯醇共混而得。在我國，市場上廣泛應(yīng)用的淀粉基生物降解塑料幾乎都是填充性淀粉塑料，而國外開發(fā)的一些淀粉基完全降解塑料也由于與可降解樹脂共混成本較高以及使用時存在的一些缺陷而使應(yīng)用受到一定的限制。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?0102558.5，名稱為特定直鏈淀粉及其用于生產(chǎn)可生物分解的塑料，公開號為CN1046907A，該專利公開了將特定直鏈淀粉用于生產(chǎn)可生物分解的塑料，但使用的材料為化學(xué)改性后的特定羥烷基直鏈淀粉，使得材料選擇范圍變窄、操作的復(fù)雜性增加，同時增塑劑的單一和輔助添加劑的缺少必然使材料的性能的提升和優(yōu)化受到一定的限制。在進一步的檢索中，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題相同或者相類似的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足和缺陷，提供一種高性能化全生物降解型淀粉材料及其制備方法，使淀粉具有來源豐富、價格便宜、能在多種環(huán)境下完全被生物降解、不會對環(huán)境產(chǎn)生任何污染等優(yōu)勢，且制備方法簡單、靈活、有效，從而適應(yīng)環(huán)保、滿足綠色包裝材料需求。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明高性能化全生物降解型淀粉材料包含的組成及其重量百分比為淀粉40-70％，低分子量增塑劑5-30％，高分子量增塑劑5-30％，凝膠化促進劑0-10％，粘土0-10％。
所述的低分子量增塑劑為低分子量多元醇，如乙二醇、甘油等；所述的高分子量增塑劑為高分子量多元醇，如木糖醇、山梨醇、甘油醇、麥芽糖醇等；所述的凝膠化促進劑為尿素、氫氧化物等中的一種；所述的粘土為蒙脫土、水輝石、滑石粉、蛭石、高嶺土等中的一種。
本發(fā)明高性能化全生物降解型淀粉材料的制備方法，具體為以淀粉為原料，通過增塑劑的復(fù)配塑化、凝膠化促進、粘土層間混雜增強實現(xiàn)全生物降解型淀粉材料的高性能化，使用簡單熔融共混方法制備出高性能化全生物降解型淀粉材料，以替代現(xiàn)有塑料包裝材料，從而解決塑料的原料有限和“白色污染”的嚴重問題，滿足生態(tài)環(huán)保需求。
本發(fā)明通過低分子量的增塑劑和高分子量的增塑劑的混配使用使材料的力學(xué)性能得到優(yōu)化；添加凝膠化促進劑使淀粉的晶體和顆粒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生進一步的破壞，從而進一步提高淀粉的熱塑性加工性能；添加粘土新型無機填料，與聚合物形成熔融插層結(jié)構(gòu)在微觀上可形成納米增強項，提高材料的力學(xué)性能、阻隔性能等。
以下對本發(fā)明作進一步的限定，具體內(nèi)容如下按重量百分比將淀粉、低分子量增塑劑、高分子量增塑劑、凝膠化促進劑、粘土在高速混合機中攪拌10-20min使混合均勻，后放置1-2天，使淀粉完成預(yù)增塑。將預(yù)增塑的淀粉材料在密煉機中于120-170℃下高溫混煉、破碎、成型。
上述方法或者將預(yù)增塑的淀粉材料在雙螺桿擠出機中于120-170℃下高溫混煉、擠出、造粒、成型；還可以將預(yù)增塑的淀粉材料在密煉機中于100-150℃下混煉、破碎，而后在單(雙)螺桿擠出機中于120-170℃下高溫混煉、擠出、造粒、成型。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，本發(fā)明采用多種技術(shù)協(xié)同作用實現(xiàn)全生物降解型淀粉材料的高性能化，制備方法簡單、靈活、有效；制得材料可使用多種方法成型，滿足多種成型塑料制品的制備需要；制得產(chǎn)品成本低，性能優(yōu)良，可滿足塑料包裝材料的使用要求；制得產(chǎn)品可替代現(xiàn)有塑料包裝制品，有效地解決“白色污染”的嚴重問題，滿足環(huán)保需求，造福人類。
具體實施例方式
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實施例實施例1將700g淀粉、300g甘油在高速混合機中攪拌15min混合均勻，放置1天對淀粉進行預(yù)增塑。將預(yù)增塑的淀粉材料在密煉機中于150℃下高溫混煉，模壓成型為標準樣條，進行性能測試，性能見表1。
實施例2將697g淀粉、300g甘油、3g尿素在高速混合機中攪拌20min混合均勻，放置2天對淀粉進行預(yù)增塑。將預(yù)增塑的淀粉材料在雙螺桿擠出機于160℃下高溫混煉、擠出、造粒、模壓成型為標準樣條，進行性能測試，性能見表1。
實施例3將700g淀粉、297g甘油、3g有機蒙脫土在高速混合機中攪拌10min混合均勻，放置1天對淀粉進行預(yù)增塑。將預(yù)增塑的淀粉材料在密煉機中于120℃下混煉、破碎，而后在雙螺桿擠出機中于145℃下高溫混煉、擠出、造粒、模壓成型為標準樣條，進行性能測試，性能見表1。
實施例4將650g淀粉、200g甘油、150g山梨醇在高速混合機中攪拌15min混合均勻，放置2天對淀粉進行預(yù)增塑。將預(yù)增塑的淀粉材料在密煉機中于140℃下高溫混煉，模壓成型為標準樣條，進行性能測試，性能見表1。
表1 全生物降解型淀粉材料的力學(xué)性能

權(quán)利要求
1.一種高性能化全生物降解型淀粉材料，其特征在于，包含的組成及其重量百分比為淀粉40-70％，低分子量增塑劑5-30％，高分子量增塑劑5-30％，凝膠化促進劑0-10％，粘土0-10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能化全生物降解型淀粉材料，其特征是，所述的低分子量增塑劑為低分子量多元醇，如乙二醇、甘油等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能化全生物降解型淀粉材料，其特征是，高分子量增塑劑為高分子量多元醇，如木糖醇、山梨醇、甘油醇、麥芽糖醇等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能化全生物降解型淀粉材料，其特征是，所述的凝膠化促進劑為尿素、氫氧化物中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能化全生物降解型淀粉材料，其特征是，所述的粘土為蒙脫土、水輝石、滑石粉、蛭石、高嶺土中的一種。
6.一種高性能化全生物降解型淀粉材料的制備方法，其特征在于，以淀粉為原料，通過增塑劑的復(fù)配塑化、凝膠化促進、粘土層間混雜增強實現(xiàn)全生物降解型淀粉材料的高性能化，使用簡單熔融共混方法制備出高性能化全生物降解型淀粉材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高性能化全生物降解型淀粉材料的制備方法，其特征是，以下對本發(fā)明作進一步的限定，具體內(nèi)容如下按重量百分比將淀粉、低分子量增塑劑、高分子量增塑劑、凝膠化促進劑、粘土在高速混合機中攪拌10-20min使混合均勻，后放置1-2天，使淀粉完成預(yù)增塑，將預(yù)增塑的淀粉材料在密煉機中于120-170℃下高溫混煉、破碎、成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高性能化全生物降解型淀粉材料的制備方法，其特征是，或者將預(yù)增塑的淀粉材料在雙螺桿擠出機中于120-170℃下高溫混煉、擠出、造粒、成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高性能化全生物降解型淀粉材料的制備方法，其特征是，或者將預(yù)增塑的淀粉材料在密煉機中于100-150℃下混煉、破碎，而后在單或雙螺桿擠出機中于120-170℃下高溫混煉、擠出、造粒、成型。
全文摘要
一種高性能化全生物降解型淀粉材料及其制備方法，屬于材料領(lǐng)域。本發(fā)明材料包含的組成及其重量百分比為淀粉40－70％，低分子量增塑劑5－30％，高分子量增塑劑5－30％，凝膠化促進劑0－10％，粘土0－10％。本發(fā)明方法以淀粉為原料，通過增塑劑的復(fù)配塑化、凝膠化促進、粘土層間混雜增強實現(xiàn)全生物降解型淀粉材料的高性能化，使用簡單熔融共混方法制備出高性能化全生物降解型淀粉材料。本發(fā)明制備方法簡單、靈活、有效；制得材料可使用多種方法成型，滿足多種成型塑料制品的制備需要；制得產(chǎn)品成本低，性能優(yōu)良，可滿足塑料包裝材料的使用要求；制得產(chǎn)品可替代現(xiàn)有塑料包裝制品，有效地解決“白色污染”的嚴重問題，滿足環(huán)保需求，造福人類。
文檔編號B29C47/38GK1487008SQ0314198
公開日2004年4月7日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者孫康, 喬秀穎, 唐忠柱, 孫 康 申請人:上海交通大學(xué)