專利名稱：：一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)屬聚合物加工領(lǐng)域，尤適合用擠出機(jī)共混生物可降解聚合物。
背景技術(shù)：
：塑料工業(yè)發(fā)展迅速，其用途已滲透到醫(yī)療、衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)園藝、包裝等與國民經(jīng)濟(jì)和人民生活息息相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，與鋼鐵、木材、水泥并列成為四大支柱材料。但塑料的缺點(diǎn)是用后在自然環(huán)境或垃圾場(chǎng)中難于降解，因而成為污染環(huán)境的垃圾。資料顯示，目前，全世界塑料的年總產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)到每年l.7億噸，廢棄的塑料制品大約每年達(dá)6000萬噸，且數(shù)量正以驚人的速度增長。我國塑料工業(yè)雖起步較晚但發(fā)展迅速，20世紀(jì)末塑料制品總產(chǎn)量已超過1500萬噸，且以每年10%的速度遞增。據(jù)調(diào)查，城市固體廢棄物中塑料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已達(dá)10%以上，體積分?jǐn)?shù)則在30%左右。目前，我國七大水系均受到塑料廢棄物不同程度的污染，如包括發(fā)泡餐具和廢棄塑料的垃圾阻塞導(dǎo)致落差減少和停機(jī)清淤，使葛洲壩水力發(fā)電廠每天要少發(fā)電200kW/h。因此"白色污染"已引起世界各國越來越廣泛的重視，但解決問題的根本還在于開發(fā)性能優(yōu)越、可降解的環(huán)境友好型塑料替代品。由于大部分塑料制品的生產(chǎn)原料是石油，屬于不可再生資源，以再生資源為基礎(chǔ)的循環(huán)產(chǎn)業(yè)的形成是解決現(xiàn)代工業(yè)資源危機(jī)的重要途徑?？稍偕Y源高分子可以分為三大類(1)來自天然單體的合成聚合物，如聚乳酸(PLA)等；(2)天然高分子，如淀粉、蛋白質(zhì)和纖維素等；(3)來自微生物發(fā)酵的聚合物，如聚羥基丁酸酯(PHB)等。來自天然單體的合成聚合物，和來自微生物發(fā)酵的聚合物材料的價(jià)格較高，目前仍未推廣應(yīng)用。由玉米、甜菜等糖質(zhì)類植物得到的乳酸經(jīng)縮聚或丙交酯開環(huán)聚合而得的聚乳酸(PLA)屬是世界上近年來開發(fā)研究最活躍的降解高分子材料之一，但是，乳酸價(jià)格及其聚合工藝決定了聚乳酸的價(jià)格較高，因而，其應(yīng)用受到很大限制。而淀粉作為天然高分子化合物在可再生資源中占據(jù)非常重要地位，具有豐富、價(jià)廉(僅為塑料價(jià)格的1/6-1/8)、可再生不枯竭、污染小、可生物降解、符合環(huán)境保護(hù)及人身安全等法規(guī)的特點(diǎn)，淀粉在各種環(huán)境中具備完全生物降解能力，降解為二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境無任何污染，十分適合作為開發(fā)具有環(huán)境友好材料產(chǎn)品的基本聚合物；由于淀粉和聚乳酸都屬于可再生資源高分子材料，將二者共混所得的材料可避免各自材料的缺點(diǎn)，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和適用的應(yīng)用價(jià)格。但是，由于淀粉的親水性，聚乳酸的疏水性使他們的相容性差，再加上聚乳酸對(duì)水敏感(分解)，往往使共混材料的力學(xué)性能變得非常差。另外由于原淀粉材料的力學(xué)性能較差，故使得淀粉的含量在共混材料中所占的比例較低，不利于成本的降低。目前，通常采用雙螺桿擠出機(jī)加工聚乳酸/淀粉共混材料，雙螺桿擠出機(jī)包括機(jī)筒、雙螺桿、加料口、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，雙螺桿的結(jié)構(gòu)相同，雙螺桿在機(jī)筒內(nèi)，加熱系統(tǒng)對(duì)機(jī)筒加熱。螺桿對(duì)共混材料的塑化、捏合和混合的均勻性起到很大作用，對(duì)聚乳酸/淀粉共混材料的增容也是決定性的因素。但是，現(xiàn)有的雙螺桿擠出機(jī)均沒能較好地解決這些問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提出的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其目的是提高聚乳酸/淀粉共混材料的相容性和力學(xué)性能。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)是改變雙螺桿擠出機(jī)螺紋塊的組合和在擠出機(jī)不同區(qū)域設(shè)有加料口分別加入配方的各組分。一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，包括雙螺桿擠出機(jī)，其特征是螺桿由塑化、捏合和輸送螺紋塊組合而成；機(jī)筒上沿中心線設(shè)有三個(gè)加料口。上述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的三個(gè)加料口分別是第一加料口安裝在第一部分螺桿的機(jī)筒上，第二加料口安裝在第三部分螺桿的機(jī)筒上，第三加料口安裝在第五部分螺桿的機(jī)筒上。上述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的螺桿由六部分的螺紋塊組合成第一部分是塑化螺紋塊，第二部分捏合螺紋塊，第三部分是輸送螺紋塊，第四部分是捏合螺紋塊，第五部分塑化螺紋塊，第六部分是捏合螺紋塊，第七部分是壓縮螺紋塊和輸送螺紋塊。上述第一部分螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是28/28，28/28，56/56，56/56，56/56(說明每組數(shù)字表達(dá)了一件螺紋塊的主要結(jié)構(gòu)，如28/28,第一個(gè)28表示螺紋塊的螺槽寬度為28ram，第二個(gè)28表示只有一個(gè)螺紋塊，即只有28mm長，其余類推)。上述第二部分捏合螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是45°/5/40(說明:每組數(shù)字表達(dá)了一件捏合螺紋塊的主要結(jié)構(gòu)，45°表明兩個(gè)螺紋塊之間的夾角，5表示有五個(gè)螺紋塊，40表示這五個(gè)螺紋塊總長為40ram,依次類推，)。上述第三部分輸送螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是56/56，28/28，40/4028/28，40/40，56/56，40/40。上述第四部分捏合螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是60°/4/28，60°/4/28。上述第五部分塑化螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是56/56，40/40，56/56，40/40。上述第六部分捏合螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是60°/4/28,60°/4/28。上述第七部分壓縮螺紋塊和輸送螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是60°/4/28,45°/5/40,56/56,40/20反,40/40,56/56,56/56,56/56,56/56,40/40,28/28。本實(shí)用新型的方案由于螺桿由不同螺紋塊組合和組分分別在不同位置的加料口喂料，使加工條件更適合提高聚乳酸/淀粉的增容性和反應(yīng)完全。實(shí)現(xiàn)了3050%的高淀粉填充量，而同類材料的淀粉含量在30%以下，且材料的降解性能更好，淀粉的價(jià)格比聚乳酸的價(jià)格便宜很多，同類材料的銷售價(jià)格在18000萬元/噸左右，本項(xiàng)目的材料銷售價(jià)格在15000萬元/噸左右。圖l是一種聚乳酸/淀粉增容共混雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2是螺桿各部分螺紋塊組合分布圖。圖中馬達(dá)l、齒輪箱2、固體儲(chǔ)料罐3、固體進(jìn)料計(jì)量器4、第二加料口5、螺桿6、液體儲(chǔ)料罐7、液體計(jì)量泵8、第二加料加料口9、固體儲(chǔ)料罐IO、固體進(jìn)料計(jì)量器ll、第三加料料口12、真空口13、機(jī)筒14、機(jī)頭15、機(jī)架16。具體實(shí)施方式現(xiàn)用一具體例子說明本方案。圖l，2表達(dá)了共混雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)，它主要由馬達(dá)l、齒輪箱2、固體儲(chǔ)料罐3、固體進(jìn)料計(jì)量器4、第一加料口5、螺桿6、液體儲(chǔ)料罐7、液體計(jì)量泵8、第二加料口9、固體儲(chǔ)料罐IO、固體進(jìn)料計(jì)量器ll、第三加料料口12、真空口13、機(jī)筒14、機(jī)頭15、機(jī)架16組成。螺桿螺紋塊第1一7部分的組合是(圖2):28/28,28/28,56/56，56/56,56/56,45°/5/40,56/56,28/28,40/40,28/28,40/40,56/56,40/40,60°/4/28,60°/4/28,56/56，40/40,56/56,40/40，60°/4/28,45°/5/40,56/56,40/20(反),40/40,56/56,56/56，56/56,56/56,40/40,28/28。第一加料口5位于第一部分第一螺紋塊56/56的位置，第二加料口9位于第三部分第二螺紋塊28/28的位置，第三加料料口12位于第一部分第二螺紋塊56/56的位置。按本條件制造的成品檢測(cè)結(jié)果為-<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從成品檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)可看出無論是片材還樣條，本方案成品的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和拉伸模量都優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。權(quán)利要求1、一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，包括雙螺桿擠出機(jī)，其特征是螺桿由塑化、捏合和輸送螺紋塊組合而成；在機(jī)筒上沿中心線設(shè)有三個(gè)加料口。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的三個(gè)加料口分別是第一加料口安裝在第一部分螺桿的機(jī)筒上，第二加料口安裝在第三部分螺桿的機(jī)筒上，第三加料口安裝在第五部分螺桿的機(jī)簡上。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的螺桿由六部分的螺紋塊組合成第一部分是塑化螺紋塊，第二部分捏合螺紋塊，第三部分是輸送螺紋塊，第四部分是捏合螺紋塊，第五部分塑化螺紋塊，第六部分是捏合螺紋塊，第七部分是壓縮螺紋塊和輸送螺紋塊。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的第一部分螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是28/28，28/28，56/56，56/56，56/56。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的第二部分捏合螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是45°/5/40。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的第三部分輸送螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是56/56，28/28，40/4028/28，40/40，56/56，40/40。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的第四部分捏合螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是60°/4/28，60°/4/28。8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的第五部分塑化螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是56/56，40/40，56/56，40/40。9、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的第六部分捏合螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是60°/4/28，60°/4/28。10、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)，其特征在于所述的第七部分壓縮螺紋塊和輸送螺紋塊的組合結(jié)構(gòu)及順序是60°/4/28，45°/5/40，56/56，40/20反，40/40，56/56，56/56，56/56，56/56，40/40，28/28。專利摘要本實(shí)用新型提出的一種聚乳酸/淀粉增容共混擠出機(jī)屬聚合物加工領(lǐng)域，尤適合用擠出機(jī)共混生物可降解聚合物。其目的是提高聚乳酸/淀粉共混材料的相容性和力學(xué)性能。技術(shù)要點(diǎn)是改變雙螺桿擠出機(jī)螺紋塊的組合和在擠出機(jī)不同區(qū)域設(shè)有加料口分別加入配方的各組分。包括雙螺桿擠出機(jī)，其特征是螺桿由塑化、捏合和輸送螺紋塊組合而成；機(jī)筒上沿中心線設(shè)有三個(gè)加料口。文檔編號(hào)B29C47/60GK201317095SQ20082020248公開日2009年9月30日申請(qǐng)日期2008年10月29日優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日發(fā)明者劉宏生,徐迎賓,李曉璽,玲陳,陶德良,黃仁義申請(qǐng)人:廣州科苑新型材料有限公司;華南理工大學(xué)