一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜及其制备方法
【专利说明】 一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜及其
制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及塑料薄膜技术领域，特别是一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前传统的高分子材料工业因石油资源的日益减少导致成本上升而发展速度减缓，与此同时，高分子材料产生的环境污染问题日益凸显，引起社会的极大重视。淀粉与石油化工原料相比具有廉价，可以再生，可生物降解，污染小和生产过程无毒害的特点。淀粉在生物基可降解环保材料领域的开发和利用引起世界上许多国家的重视，现有利用淀粉基及其衍生物制备的可降解塑料占整个可降解塑料的60%以上。但是淀粉在提高塑料可降解性能的同时，一方面会造成其物理机械性能的下降，使其加工困难，另一方面还存在亲水性太强，与大部分通用树脂之间的相容性很差，致使制成的薄膜力学性能大幅下降，阻水性能差，从而阻碍了淀粉塑料在工业化推广过程中的广泛应用。
[0003]聚乙烯醇是一种用途广泛的高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间，含有大量的极性基团羟基，毒性很低，分子链结构对称规整，具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性以及经特殊处理具有的耐水性，同时还具有一定的生物降解性，在湿环境中有细菌存在的条件下6个月内可以完全分解成水和二氧化碳，是完全生物降解材料，但是降解过程中对降解环境要求较高，使降解速度还是显得相对较慢。
[0004]苎麻是极具中国特色的传统纤维作物，我国常年苎麻种植面积达到20万公顷左右，除了苎麻韧皮提取作为纺织产品之外，苎麻麻骨很少被利用。苎麻麻骨利用率低下，处理难等问题一直是各级政府和有关部门普遍关注的问题，也是农民极其关心的问题。苎麻骨作为苎麻产业的规模化生产加工的副产物，是重要的生物资源，其中富含纤维素、半纤维素，其纤维素含量和纤维形态类似阔叶树种，理论上是理想的植物纤维餐具的制备原料，且对其合理高效的开发利用对于提高苎麻综合价值、促进苎麻产业发展都意义重大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜及其制备方法。使用高含量的表面疏水改性的淀粉作为基体，配合添加将苎麻麻骨作为淀粉基全降解塑料薄膜的增强材料，能够提高薄膜的强度以及防水、防油性能，而且成本低、不会产生污染；添加适量比例的聚乙烯醇以及聚乳酸、乙酰基柠檬酸三正丁酯，能够降低聚乙烯醇的熔点，便于与淀粉基体进行共混，可提高薄膜的力学性能以及耐水性。
[0006]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，由下列重量份的原料制备制成:玉米淀粉68-72、纳米蒙脱土 7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇20-25、聚乳酸8-10、乙酰基柠檬酸三正丁酯13-15、亚磷酸三酯2.5_4、单硬脂酸甘油脂1.5-2.5、乙醇3-4、纳米二氧化硅2-3、壳聚糖2_3 ；
本发明所述一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，由以下具体步骤制成:
(1)将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130°C的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡30-40分钟(控制水浴温度为30°C，超声功率为100W)，然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75°C，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120°C的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末；
(2)将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，再与纳米二氧化硅、壳聚糖混合，混合均匀后放入捏合机中，控温130°C，捏合20分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料；
(3)将步骤(I)得到的表面疏水改性的混合粉末与单硬脂酸甘油脂、乙醇混合，通过胶体磨机分散60-90分钟，然后加入步骤(2)得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180°C的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6_的淀粉母料；
(4)将步骤(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乳酸、乙酰基柠檬酸三正丁酯以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在170-180°C的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
[0007]本发明的有益效果是:本发明对淀粉制成薄膜后强度不足的问题进行改性，将淀粉、纳米蒙脱土混合后进行疏水化表面处理，超声振荡使淀粉的粒径下降，比表面积增大，钛酸四丁酯与疏水剂花生油有效的屏蔽了淀粉表面羟基，形成高疏水层；同时纳米蒙脱土具有良好的气体阻隔性能，耐热、耐磨、强度高；再将二氧化硅、壳聚糖与苎麻麻骨混合后制成增强材料添加到产品的制造中，能够薄膜的强度，具有良好的耐水、耐油性能；最后将聚乙烯醇与聚乳酸、乙酰基柠檬酸三正丁酯混合后，可以降低聚乙烯醇的熔点，进而更好的与淀粉母料进行混合，提高产品的力学性能。
[0008]本发明结合淀粉与聚乙烯醇的特点，淀粉含量高，具有良好的可塑性以及加工性能，还添加了苎麻麻骨成分，降低了生产成本，制备出的产品，既能达到使用强度的需求，又能满足容易降解的环保需求，过程易于控制，能够实现产业化。
具体实施方案
[0009]下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0010]一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，由下列重量份(公斤)的原料制备制成:玉米淀粉68、纳米蒙脱土 7、花生油0.6、钛酸四丁酯1.2、苎麻麻骨12、聚乙烯醇20、聚乳酸8、乙酰基柠檬酸三正丁酯13、亚磷酸三酯2.5、单硬脂酸甘油脂1.5、乙醇3、纳米二氧化硅2、壳聚糖2 ;
本发明所述一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，由以下具体步骤制成:
(I)将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130°C的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡30分钟(控制水浴温度为30°C，超声功率为100W)，然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75°C，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120°C的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末；
(2)将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成80目的粉末，然后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，再与纳米二氧化硅、壳聚糖混合，混合均匀后放入捏合机中，控温130°C，捏合20分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料；
(3)将步骤(I)得到的表面疏水改性的混合粉末与单硬脂酸甘油脂、乙醇混合，通过胶体磨机分散60分钟，然后加入步骤(2)得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180°C的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6_的淀粉母料；
(4)将步骤(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乳酸、乙酰基柠檬酸三正丁酯以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在170-180°C的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
[0011]将本发明产品按照GB/T 20197-2006的标准进行讲解试验，经过4个月的土埋实验，生物降解率可以达到63.1%。按照GB/T 1040.3-2006进行力学性能测试，横向拉伸强度为25.87MPa，断裂伸长率为649.18% ;纵向拉伸强度为22.6 MPa，断裂伸长率为449.35%，符合标准。
【主权项】
1.一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成:玉米淀粉68-72、纳米蒙脱土 7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇20-25、聚乳酸8-10、乙酰基柠檬酸三正丁酯13-15、亚磷酸三酯2.5-4、单硬脂酸甘油脂1.5-2.5、乙醇3-4、纳米二氧化硅2_3、壳聚糖2_3。2.根据权利要求1所述一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，其特征在于，由以下具体步骤制成: (1)将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130°C的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡30-40分钟(控制水浴温度为30°C，超声功率为100W)，然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75°C，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120°C的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末； (2)将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，再与纳米二氧化硅、壳聚糖混合，混合均匀后放入捏合机中，控温130°C，捏合20分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料； (3)将步骤(I)得到的表面疏水改性的混合粉末与单硬脂酸甘油脂、乙醇混合，通过胶体磨机分散60-90分钟，然后加入步骤(2)得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180°C的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6_的淀粉母料； (4)将步骤(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乳酸、乙酰基柠檬酸三正丁酯以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在170-180°C的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
【专利摘要】本发明公开了一种高淀粉含量的与聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：玉米淀粉68-72、纳米蒙脱土7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇20-25、聚乳酸8-10、乙酰基柠檬酸三正丁酯13-15、亚磷酸三酯2.5-4、单硬脂酸甘油脂1.5-2.5、乙醇3-4、纳米二氧化硅2-3、壳聚糖2-3；本发明结合淀粉与聚乙烯醇的特点，淀粉含量高，具有良好的可塑性以及加工性能，还添加了苎麻麻骨成分，降低了生产成本，制备出的产品，既能达到使用强度的需求，又能满足容易降解的环保需求，过程易于控制，能够实现产业化。
【IPC分类】C08K5/103, C08K3/36, C08K3/34, C08L3/02, C08L97/02, C08L67/04, C08L29/04, C08L5/08, C08K13/06, C08K5/11, C08K9/04
【公开号】CN104927094
【申请号】CN201510273909
【发明人】万红霞, 陈可夏
【申请人】铜陵方正塑业科技有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月27日