一种可连续化生产全降解淀粉基塑料合金及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种可连续化生产全降解淀粉基塑料合金及其制备方法。该淀粉基塑料合金包含40～90重量份淀粉，5～60重量份聚丁二酸丁二醇酯，5～60重量份聚乳酸，10～40重量份增塑剂，0.1～10重量份增容剂和1～10重量份加工助剂。将淀粉、增塑剂及部分加工助剂混合挤出后得到热塑性淀粉颗粒，再与聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、相容剂及剩余的加工助剂混合后挤出得到本发明的淀粉基塑料合金。本发明的淀粉基塑料合金具有良好的疏水性和强度，组分间相容性好，具备热塑加工性，可连续化生产加工，工艺流程简单易行。
【专利说明】一种可连续化生产全降解淀粉基塑料合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种可连续化生产全降解淀粉基塑料合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科技进步和经济的长足发展，可持续发展的理念日益深入人心。环境污染问题越来越受到全世界的关注。目前，广泛应用于日常生活的石油基塑料产品在自然条件下通常不能降解，且燃烧后容易产生有毒物质，使得塑料废弃物形成严重的环保问题。
[0003]开发生物降解复合材料被认为是解决“白色污染”的有效途径之一。这是由于他们在堆肥条件下能被微生物最终分解成二氧化碳和水，对环境影响很小，处理成本较低。此外，这类生物降解材料中的基体，如:纤维素、甲壳素、淀粉、木质素、聚羟基脂肪酸酯和聚乳酸等均来自于可再生资源，在一定程度上减少了非再生能源的消耗，降低了温室气体的排放。
[0004]植物淀粉作为天然高分子化合物价格低廉，来源丰富，且在自然环境下可完全生物降解，在可再生资源中占据着重要地位。淀粉降解塑料自问世以来得到了飞速发展，先后经历了填充型淀粉塑料、接枝共混型淀粉塑料和热塑性淀粉塑料三个阶段。然而，由于填充型淀粉塑料的主要成分仍然是不可降解的聚烯烃材料，故并不能真正解决环保问题；接枝共混型淀粉塑料存在制备工序复杂、易形成二次污染以及难以规模化生产等弊端也限制了其发展，因此，最有发展前景的是热塑性淀粉塑料。然而，全淀粉塑料的韧性差、湿强度低，其单独使用无法满足一般塑料用品的基本要求，所以，将淀粉与可降解高分子或无机物共混制备生物可降解复合材料是目前的主要研究方向。
[0005]CN101392073B采用一种淀粉水解酵素对淀粉进行生化修饰，之后与可降解脂肪族聚酯或脂肪族-芳香族共聚酯共混制备了全生物降解性淀粉树脂薄膜，其力学性能优异，疏水性好，但是专利中酶处理过程繁琐，增加了成本；CN1326928C公开了一种淀粉类生物降解塑料母料及其制备方法，解决了现有技术投资大、工序多、生产周期长、成本高的缺陷，但组分中含有聚烯烃类共聚物胶黏剂，产品并不能完全降解；CN101792591A以聚碳酸亚乙酯聚氨酯为基体相，淀粉为填充相获得了全生物降解薄膜，其韧性良好，有较高的撕裂强度，使用温度范围广；CN102321249A披露了一种热塑性淀粉和生物降解聚酯预聚物为主要成分的复合材料的制备方法，其特殊的地方在于预聚物本身含有大量反应性末端可以与淀粉形成接枝共聚物，从而大大改善载体与淀粉的相容性，加工条件温和，但其反应过程中的活化剂无法彻底除尽，可能造成二次污染；CN102477170A公开了以植物纤维、淀粉、脂肪族聚酯为主要成为的复合材料，但淀粉含量在25%以下且采用熔融密炼共混方式制备，无法连续性生产加工。
[0006]因此，本领域尚需研发一种新型的可连续化生产的全降解淀粉基塑料合金。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种可连续化生产全降解淀粉基塑料合金及其制备方法。
[0008]本发明的第一方面，提供一种淀粉基塑料合金，包含具有以下重量份的组分:
[0009]
【权利要求】
1.一种淀粉基塑料合金，其特征在于，所述淀粉基塑料合金包含具有以下重量份的组分:
2.如权利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、腊质玉米淀粉、氧化淀粉、磷酸酯淀粉、轻丙基淀粉、醋酸酯淀粉中的一种或两种以上的组合。
3.如权利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述聚丁二酸丁二醇酯的熔体流动速率为5~10g/10min。
4.如权利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述增塑剂为水、丙三醇、甲酰胺、尿素、山梨醇、低分子量聚乙二醇、柠檬酸三乙酯中的一种或两种以上的组合。
5.如权利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐、十二丁烯丁二酸酐、马来酸酐接枝聚乳酸、马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、己二酸甘油酯、聚乙二醇、氯化钙、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或两种以上的组合。
6.如权利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述加工助剂为润滑剂、抗氧剂、改性剂中的一种或两种以上的组合，其中， 所述润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、聚乙烯蜡、液体石蜡中的一种或两种以上的混合物； 所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中的一种或两种以上的混合物；所述改性剂为硬脂酸、硬脂酰胺、酒石酸、苹果酸、癸二酸、琥珀酸中的一种或两种以上的混合物。
7.如权利要求1所述的淀粉基塑料合金，其特征在于，所述聚乳酸是D-聚乳酸、L-聚乳酸、内消旋聚乳酸中的一种或两种以上的组合。
8.如权利要求1所述的淀粉基塑料合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤: i)将淀粉、增塑剂及部分加工助剂加入到高速混合机混合均匀得到第一混合物；?)将所述第一混合物密闭静置24~48小时经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒、干燥得到热塑性淀粉颗粒； iii)将所述热塑性淀粉颗粒、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、相容剂及剩余的加工助剂加入到高速混合机混合均匀得到第二混合物； iv)将所述第二混合物加入双螺杆挤出机中挤出得到所述淀粉基塑料合金。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还具有以下一个或多个特征: (1)所述步骤ii)中挤出温度为80~160°C，螺杆转速为100~350rpm； (2)所述步骤ii)中干燥温度为60~100°C，干燥时间为8~12hr； (3)所述步骤iv)中挤出温度为80~180°C，螺杆转速为100~350rpm； (4)所述双螺杆挤出机中螺杆的组合特征为同向平行共啮合； (5)所述双螺杆挤出机中螺杆的长径比为40~48。
10.如权利要求1-7任一项所述的淀粉基塑料合金的用途，其特征在于，用作包装材料、农用薄膜、餐具、或医疗用品。
【文档编号】C08L67/02GK103992517SQ201410256510
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】刘昌胜, 陈芳萍, 尹群杰 申请人:华东理工大学