本发明涉及塑料制品生产技术领域，尤其涉及一种全降解秸秆淀粉塑料及其制备方法及应用。
背景技术：
随着石油化工的不断发展，石油资源日益减少，石油副产品给环境带来的危害与日俱增，其中不可降解塑料对坏境的威胁最大。
自20世纪70年代起,为了减少塑料废弃物对环境的污染，像聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)、β-羟基丁酸-co-羟基戊酸共聚物等生物降解聚酯得到了广泛研究。
己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)是一种芳香族聚酯，是由对苯二甲酸、己二酸和1，4-丁二醇聚合而成的三元共聚酯，既具有长亚甲基链的柔顺性，又有芳环的韧性，能够改善聚乳酸(PLA)的脆性并提高其加工性能。但目前该材料的价格较高，限制了其市场应用。淀粉是可降解材料改性领域最具潜力的研究对象之一。然而淀粉因为含有太多亲水性的羟基而很难与疏水的聚酯塑料相结合，导致力学性能下降。因此需要对淀粉进行改性，改善淀粉与基体之间的界面粘结，从而能够很好地分散在基体树脂中，避免颗粒的聚集。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种全降解秸秆淀粉塑料及其制备方法及应用，其产品力学性能优良，拉伸强度达到28MPa-38MPa，冲击强度在16MPa以上，无毒无害，并且废弃的全降解秸秆淀粉塑料可以全降解，对坏境无任何危害。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供了一种全降解秸秆淀粉塑料，包括如下重量份数的原料：秸秆0-10份、淀粉25-35份、全降解高分子树脂50-65份以及高分子助剂2-4份，其中，所述全降解高分子树脂为己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物与聚乳酸的混合物。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
可选地，包括如下重量份数的原料：秸秆5-8份、淀粉30-35份、全降解高分子树脂55-65份以及高分子助剂3-4份。
可选地，包括如下重量份数的原料：秸秆6份、淀粉32份、全降解高分子树脂59份以及高分子助剂3份。
可选地，所述己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物与所述聚乳酸的重量比为1-3：3-5。
可选地，所述高分子助剂包括钛酸酯偶联剂、环氧大豆油和马来酸酐接枝聚乙烯蜡中的任意一种或两种以上的混合。
可选地，所述高分子助剂选自如下重量份数的组分中的任意一种或两种以上的混合：钛酸酯偶联剂0.5-2份、环氧大豆油0.5-2份和马来酸酐接枝聚乙烯蜡0.5-2份。
本发明还提供了一种制备所述的全降解秸秆淀粉塑料的方法，包括如下步骤：首先将粒度为150-300目的秸秆、淀粉混合并升温至80℃-95℃得到混合物A，再将所述全降解高分子树脂加入到所述混合物A中，然后升温至120℃-130℃并保温10-30分钟以进行除水处理后得到混合物B，将所述混合物B经过双螺杆混炼挤出机挤出造粒得到粒子C，将所述粒子C与所述全降解高分子树脂混合均匀得到混合物D，将所述混合物D经过双螺杆混炼挤出机挤出造粒得到制备所述全降解秸秆淀粉塑料的原料粒子。
可选地，对于最终制备的全降解秸秆淀粉塑料需要进行退火处理，具体为在110℃-130℃下保持3-4分钟，随后缓慢降温。
可选地，所述双螺杆混炼挤出机设有第一区至第十区以及机头区，所述双螺杆混炼挤出机还设有抽真空装置，所述双螺杆混炼挤出机将所述原料从所述第一区依次运送至所述第十区并由第十区进入所述机头区，进而获得所述原料粒子；
所述挤出造粒在145℃-170℃条件下完成的，其中，所述第一区至第十区以及机头区的温度分别为：第一区145℃、第二区145℃、第三区150℃、第四区150℃、第五区155℃、第六区155℃、第七区160℃、第八区160℃、第九区165℃、第十区165℃、机头区170℃。
本发明还提供了一种全降解秸秆淀粉塑料的应用，所述全降解
秸秆淀粉塑料应用于婴幼儿玩具、3D打印机、一次性餐具、牙刷、
梳子，使用过的制品可生物全降解。
本发明的有益效果：
1.本发明所制得的全降解秸秆淀粉塑料，通过国家食品卫生标准，其产品力学性能优良，拉伸强度达到28MPa-38MPa，冲击强度在16MPa以上，无毒无害，并且废弃的全降解秸秆淀粉塑料可以全降解，对坏境无任何危害；
2.本发明的全降解秸秆淀粉塑料采用秸秆为作为原料制备而成，其采用了无害化处理农业废弃物秸秆，提供了一种新的秸秆的处理方法，摈弃了以往的秸秆焚烧的处理方法，减少了焚烧产生的环境污染，实现了秸秆的废物再利用，提高了其经济价值；
3.本发明的全降解秸秆淀粉塑料采用玉米淀粉为原材料，促进农作物玉米的种植，增加农民收益，为“三农”建设添砖加瓦；
4.本发明的全降解秸秆淀粉塑料以全降解高分子树脂为原料，避免了不可降解塑料的使用，减缓石油危机；
5.本发明的全降解秸秆淀粉塑料具有轻微的生物基材料的气味，其气味能够长期保持，气味自然，无毒无害；
6.本发明的全降解秸秆淀粉塑料在使用过程中性能稳定，手感光滑，纹理清晰，耐热，完全满足人们的日常需求；
7.本发明的全降解秸秆淀粉塑料使用后可进行降解处理，对环境不会造成污染；
8.本发明的制备全降解秸秆淀粉塑料的方法工艺简单成熟，绿色低碳；
9.本发明通过两次造粒，可以使原料混合更均匀。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明所制得的全降解秸秆淀粉塑料，通过国家食品卫生标准，其产品力学性能优良，拉伸强度达到28MPa-38MPa，冲击强度在16MPa以上，无毒无害，并且废弃的全降解秸秆淀粉塑料可以全降解，对坏境无任何危害。
本发明的全降解秸秆淀粉塑料采用秸秆为作为原料制备而成，其采用了无害化处理农业废弃物秸秆，提供了一种新的秸秆的处理方法，摈弃了以往的秸秆焚烧的处理方法，减少了焚烧产生的环境污染，实现了秸秆的废物再利用，提高了其经济价值。
本发明的全降解秸秆淀粉塑料采用玉米淀粉为原材料，促进农作物玉米的种植，增加农民收益，为“三农”建设添砖加瓦。
本发明的全降解秸秆淀粉塑料以全降解高分子树脂为原料，避免了不可降解塑料的使用，减缓石油危机。
本发明的全降解秸秆淀粉塑料具有轻微的生物基材料的气味，其气味能够长期保持，气味自然，无毒无害。
本发明的全降解秸秆淀粉塑料在使用过程中性能稳定，手感光滑，纹理清晰，耐热，完全满足人们的日常需求。
本发明的全降解秸秆淀粉塑料使用后可进行降解处理，对环境不会造成污染；
本发明的制备全降解秸秆淀粉塑料的方法工艺简单成熟，绿色低碳；
本发明通过两次造粒，可以使原料混合更均匀。
本发明提供了一种全降解秸秆淀粉塑料，包括如下重量份数的原料：秸秆0-10份、淀粉25-35份、全降解高分子树脂50-65份以及高分子助剂2-4份，其中，所述全降解高分子树脂为己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)与聚乳酸(PLA)的混合物。
在一个优选方案中，所述全降解秸秆淀粉塑料包括如下重量份数的原料：秸秆5-8份、淀粉30-35份、全降解高分子树脂55-65份以及高分子助剂3-4份。
在一个优选方案中，所述全降解秸秆淀粉塑料包括如下重量份数的原料：秸秆6份、淀粉32份、全降解高分子树脂59份以及高分子助剂3份。
在一个优选方案中，二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物与聚乳酸的混合物，其中，所述己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物与所述聚乳酸的重量比为1-3：3-5。
进一步，所述高分子助剂包括钛酸酯偶联剂、环氧大豆油和马来酸酐接枝聚乙烯蜡中的任意一种或两种以上的混合。
进一步，所述高分子助剂选自如下重量份数的组分中的任意一种或两种以上的混合：钛酸酯偶联剂0.5-2份、环氧大豆油0.5-2份和马来酸酐接枝聚乙烯蜡0.5-2份。
本发明还提供了一种制备所述的全降解秸秆淀粉塑料的方法，包括如下步骤：首先将粒度为150-300目的秸秆、淀粉混合并升温至80℃-95℃得到混合物A，再将所述全降解高分子树脂加入到所述混合物A中，然后升温至120℃-130℃并保温10-30分钟以进行除水处理后得到混合物B，将所述混合物B经过双螺杆混炼挤出机挤出造粒得到粒子C，将所述粒子C与所述全降解高分子树脂混合均匀得到混合物D，将所述混合物D经过双螺杆混炼挤出机挤出造粒得到制备所述全降解秸秆淀粉塑料的原料粒子。
在一个优选方案中，所述步骤具体如下：
可选地，对于最终制备的全降解秸秆淀粉塑料需要进行退火处理，具体为在110℃-130℃下保持3-4分钟，随后缓慢降温。
在一个优选方案中，所述双螺杆混炼挤出机设有第一区至第十区以及机头区，所述双螺杆混炼挤出机还设有抽真空装置，所述双螺杆混炼挤出机将所述原料从所述第一区依次运送至所述第十区并由第十区进入所述机头区，进而获得所述原料粒子；
所述挤出造粒在145℃-170℃条件下完成的，其中，所述第一区至第十区以及机头区的温度分别为：第一区145℃、第二区145℃、第三区150℃、第四区150℃、第五区155℃、第六区155℃、第七区160℃、第八区160℃、第九区165℃、第十区165℃、机头区170℃。
本发明还提供了一种全降解秸秆淀粉塑料的应用，所述全降解秸秆淀粉塑料可应用于婴幼儿玩具、3D打印丝、一次性餐具、牙刷、梳子等快速消费品，使用过的制品可生物全降解。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例1-实施例8，对本发明进行进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下实施例中使用的原料和设备如非特别说明均为市售。
为描述方便，下文中己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物以其英文缩写PBAT替代，聚乳酸以其英文缩写PLA替代。
实施例1
本实施例提供了一种制备全降解秸秆淀粉塑料的方法，所需原料为秸秆、淀粉、全降解高分子树脂和高分子助剂。将上述原料按如下重量份数称取：秸秆10份、淀粉25份、全降解高分子树脂50份以及高分子助剂4份。其中，全降解高分子树脂为PLA和PBAT按重量比5：3所形成的混合物，高分子助剂为钛酸酯偶联剂。所述秸秆的粒度为150目。
其具体生产工艺如下：
1.将秸秆、淀粉和高分子助剂混合并升温至80℃得到混合物A；
2.将PBAT加入到混合物A中，然后升温至120℃并保温10分钟以进行除水处理后得到混合物B；
3.将混合物B置于双螺杆混炼挤出机中，在145℃-170℃条件下挤出造粒。所述双螺杆挤出机螺杆直径为75mm，长径比为40。所述挤出机设有第一区至第十区以及机头区，所述双螺杆混炼挤出机将混合物B从所述第一区依次运送至所述第十区并由第十区进入所述机头区，进而获得原料粒子C。其中，所述第一区至第十区以及机头区的温度分别为：第一区145℃、第二区145℃、第三区150℃、第四区150℃、第五区155℃、第六区155℃、第七区160℃、第八区160℃、第九区165℃、第十区165℃、机头区170℃。
4.将上述原料粒子与PLA混合均匀得到混合物D，将混合物D按照上述方法经过双螺杆挤出机造粒得到最终全降解秸秆淀粉塑料粒子。
5.将全降解秸秆淀粉塑料粒子投入婴幼儿玩具、3D打印丝、一次性餐具生产线中可直接制得产品，产品需要进行退火处理，在110℃下保持3分钟，随后缓慢降温。得到的产品耐热性能好，不易变形。
实施例2
本实施例提供了一种制备秸秆淀粉塑料的方法，所需原料为淀粉、全降解高分子树脂和高分子助剂。将上述原料按如下重量份数称取：淀粉35份、全降解高分子树脂62份以及高分子助剂3份。其中，全降解高分子树脂为PLA和PBAT按重量比5：2所形成的混合物，高分子助剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡。
其具体生产工艺同实施例1，此处不再赘述。
实施例3
本实施例提供了一种制备秸秆淀粉塑料的方法，所需原料为秸秆、淀粉、全降解高分子树脂和高分子助剂。将上述原料按如下重量份数称取：秸秆5份、淀粉27份、全降解高分子树脂56份以及高分子助剂4份。其中，全降解高分子树脂为PLA和PBAT按重量比5：2所形成的混合物，高分子助剂为钛酸酯偶联剂和马来酸酐接枝聚乙烯蜡按重量比3:7所形成的混合物。所述秸秆的粒度为150目。
其具体生产工艺同实施例1，此处不再赘述。
实施例4
本实施例提供了一种制备秸秆淀粉塑料的方法，所需原料为秸秆、淀粉、全降解高分子树脂和高分子助剂。将上述原料按如下重量份数称取：秸秆8份、淀粉30份、全降解高分子树脂58份以及高分子助剂4份。全降解高分子树脂为PLA和PBAT按重量比3：1所形成的混合物，高分子助剂为环氧大豆油和钛酸酯偶联剂按重量比2:3所形成的混合物。所述秸秆的粒度为200目。
其具体生产工艺同实施例1，此处不再赘述。
实施例5
本实施例提供了一种制备秸秆淀粉塑料的方法，所需原料为秸秆、淀粉、全降解高分子树脂和高分子助剂。将上述原料按如下重量份数称取：秸秆6份、淀粉29份、全降解高分子树脂60份以及高分子助剂2份。其中，全降解高分子树脂为PLA和PBAT按重量比5：2所形成的混合物，高分子助剂为环氧大豆油和马来酸酐接枝聚乙烯蜡按重量比2：1所形成的混合物。所述秸秆的粒度为250目。
其具体生产工艺同实施例1，此处不再赘述。
实施例6
本实施例提供了一种制备秸秆淀粉塑料的方法，所需原料为秸秆、淀粉、全降解高分子树脂和高分子助剂。将上述原料按如下重量份数称取：秸秆3份、淀粉32份、全降解高分子树脂65份以及高分子助剂2份。其中，全降解高分子树脂为PLA和PBAT按重量比5：3所形成的混合物，高分子助剂为环氧大豆油、钛酸酯偶联剂按重量比1:2所形成的混合物。所述秸秆的粒度为300目。
其具体生产工艺同实施例1，此处不再赘述。
实施例7
本实施例提供了一种制备秸秆淀粉塑料的方法，所需原料为秸秆、淀粉、全降解高分子树脂和高分子助剂。将上述原料按如下重量份数称取：秸秆7份、淀粉35份、全降解高分子树脂55份以及高分子助剂4份。其中，全降解高分子树脂为PLA和PBAT按重量比2：1所形成的混合物，高分
其具体生产工艺如下：
1.将秸秆、淀粉和高分子助剂混合并升温至90℃得到混合物A；
2.将PBAT加入到混合物A中，然后升温至130℃并保温30分钟以进行除水处理后得到混合物B；
3.将混合物B置于双螺杆混炼挤出机中，在145℃-170℃条件下挤出造粒。所述双螺杆挤出机螺杆直径为75mm，长径比为40。所述挤出机设有第一区至第十区以及机头区，所述双螺杆混炼挤出机将混合物B从所述第一区依次运送至所述第十区并由第十区进入所述机头区，进而获得原料粒子C。其中，所述第一区至第十区以及机头区的温度分别为：第一区145℃、第二区145℃、第三区150℃、第四区150℃、第五区155℃、第六区155℃、第七区160℃、第八区160℃、第九区165℃、第十区165℃、机头区170℃。
4.将上述原料粒子与PLA混合均匀得到混合物D，将混合物D按照上述方法经过双螺杆挤出机造粒得到最终全降解秸秆淀粉塑料粒子。
5.将全降解秸秆淀粉塑料粒子投入婴幼儿玩具、3D打印丝、一次性餐具生产线中可直接制得产品，产品需要进行退火处理，在130℃下保持4分钟，随后缓慢降温。得到的产品耐热性能好，不易变形。
实施例8
本实施例提供了一种制备秸秆淀粉塑料的方法，所需原料为秸秆、淀粉、全降解高分子树脂和高分子助剂。将上述原料按如下重量份数称取：秸秆6份、淀粉32份、全降解高分子树脂59份以及高分子助剂3份。其中，全降解高分子树脂为PLA和PBAT按重量比1：1所形成的混合物，高分子助剂为环氧大豆油、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯蜡按重量比1:1:1所形成的混合物。所述秸秆的粒度为300目。
其具体生产工艺如下：
1.将秸秆、淀粉和高分子助剂混合并升温至85℃得到混合物A；
2.将PBAT加入到混合物A中，然后升温至125℃并保温20分钟以进行除水处理后得到混合物B；
3.将混合物B置于双螺杆混炼挤出机中，在145℃-170℃条件下挤出造粒。所述双螺杆挤出机螺杆直径为75mm，长径比为40。所述挤出机设有第一区至第十区以及机头区，所述双螺杆混炼挤出机将混合物B从所述第一区依次运送至所述第十区并由第十区进入所述机头区，进而获得原料粒子C。其中，所述第一区至第十区以及机头区的温度分别为：第一区145℃、第二区145℃、第三区150℃、第四区150℃、第五区155℃、第六区155℃、第七区160℃、第八区160℃、第九区165℃、第十区165℃、机头区170℃。
4.将上述原料粒子与PLA混合均匀得到混合物D，将混合物D按照上述方法经过双螺杆挤出机造粒得到最终全降解秸秆淀粉塑料粒子。
5.将全降解秸秆淀粉塑料粒子投入婴幼儿玩具、3D打印丝、一次性餐具生产线中可直接制得产品，产品需要进行退火处理，在120℃下保持3.5分钟，随后缓慢降温。得到的产品耐热性能好，不易变形。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。