一种高强度降解塑料膜组合物及其制备方法与应用与流程

本发明属于高分子降解塑料，具体涉及一种高强度降解塑料薄膜组合物，并进一步公开其制备方法与应用。

背景技术：

1、当今社会，塑料制品在带给人们快捷方便的同时，其造成的“白色污染”也越来越严重。目前，多个国家已明令禁止使用塑料袋、塑料地膜等不可降解产品。如今，市场上已开发出可生物降解的塑料袋用以替代。

2、传统的生物降解塑料制品多基于化学方法合成，而化学合成原料中，诸如聚乳酸(pla)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(pbat)等原料的价格昂贵，为了降低成本，往往添加20-30％的淀粉或碳酸钙为原料以节约成本。而由于淀粉的密度较低，并可提高塑料膜的抗刺穿性，因此可降解塑料制品中多以添加淀粉为主要替代原料。但是，由于淀粉本身的强度较低，且与聚酯塑料的结合性也不理想，大量添加淀粉后会造成吹塑的薄膜强度大幅降低。据研究，淀粉的添加量达到30％后，塑料降解薄膜的拉伸强度仅为10-12mpa。因此，需要对淀粉进行改性处理以提高塑料制品的强度性能。

3、目前，关于淀粉改性处理的报道很多，如交联淀粉、变性淀粉、氧化淀粉等，皆是通过改变淀粉的性能赋予淀粉一些特殊的性能。但是，上述传统的改性手段只是针对淀粉本身的性质，稍微改善了淀粉与塑料之间的结合性，而对于塑料制品材料的力学性能却并没有实质性的改变，而且，改性后的淀粉也很难在材料中实现均匀分散。

4、因此，通过对淀粉的合理化处理而实现可降解塑料制品性能的改进优化，对于可降解塑料制品的发展和应用具有积极的意义。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高强度降解塑料薄膜组合物，以解决现有技术中掺杂淀粉原料影响可降解塑料制品强调的问题；

2、本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述高强度降解塑料薄膜组合物的制备方法及应用。

3、为解决上述技术问题，本发明所述的一种高强度降解塑料薄膜组合物，包括如下重量份的原料：pbs 20-30重量份、聚己内酯20-25重量份、ppc50-70重量份、交联剂0.5-1.5重量份、植物改性淀粉20-30重量份、避光耐低温助剂3-5重量份。

4、优选的，所述高强度降解塑料薄膜组合物，包括如下重量份的原料：pbs 22-30重量份、聚己内酯20-25重量份、ppc 58-70重量份、交联剂0.6-1.5重量份、植物改性淀粉20-30重量份、避光耐低温助剂3-5重量份。

5、具体的，所述植物改性淀粉按照如下制备方法进行改性：

6、(a)取淀粉加水配制得到淀粉乳液，经加热并调节乳液ph值碱性，对淀粉进行表面活性处理；

7、(b)向上述乳液中依次加入乙二酸和交联助剂进行反应，收集反应物，得到分子中含有双键的改性淀粉；

8、(c)将上述改性淀粉与分散剂充分混匀，即得所需具有高效分散性能的改性淀粉。

9、具体的，所述步骤(a)中，所述淀粉乳液的质量浓度为30-50wt％；

10、所述加热步骤控制温度50±5℃。

11、所述步骤(b)中，所述乙二酸的加入量占所述淀粉用量的15-20wt％；

12、所述交联助剂的加入量占所述淀粉用量的20-30wt％。

13、具体的，所述步骤(b)中，所述交联助剂包括三偏磷酸钠与乙酸酐的混合物；

14、优选的，所述三偏磷酸钠和乙酸酐的质量比为1：15-30。

15、具体的，所述步骤(c)中，所述分散剂包括聚乙二醇月桂酸酯；

16、所述分散剂的加入量占所述淀粉用量的2-4wt％。

17、具体的，所述高强度降解塑料薄膜组合物中：

18、所述的交联剂包括二乙氨基乙醇；

19、所述避光耐低温助剂包括六甲基磷酸三酰胺与癸二二酸二辛酯(dos)的混合物，优选的，两者比例为六甲基磷酸三酰胺：dos＝1：10-15，所述避光耐低温助剂不但起到了控制降解速度的作用，而且进一步改善了组合物的加工性能，提高了组合物的耐低温性能；

20、所述pbs为聚丁二酸丁二醇酯，数均分子量在3-4万之间；

21、所述聚己内酯平均分子量为10000-20000，为柔软性弹性体，作为基础树脂的增韧改性剂；

22、所述ppc为聚碳酸亚丙酯，是由二氧化碳和环氧丙烷聚合而成，分子量分布3-6，其中，二氧化碳含量大于40％；

23、所述的有机分散剂为聚乙二醇月桂酸酯，属于脂肪酸聚乙二醇酯系列，它在物料挤出过程中能够快速均匀地将淀粉分散到聚合物基体中，而且分散剂本身与基体物料具有良好的相容性；

24、本发明还公开了所述高强度降解塑料薄膜组合物用于制备高强度降解塑料薄膜材料、高强度降解塑料薄膜的用途。

25、本发明还公开了一种高强度降解塑料薄膜材料，由所述高强度降解塑料薄膜组合物为原料进行制备。

26、本发明还公开了一种制备所述高强度降解塑料薄膜材料的方法，包括取选定量的所述pbs、ppc、聚己内酯、避光耐低温助剂、交联剂、植物改性淀粉混匀的步骤，以及，将所得混合物料进行微交联反应性挤出的步骤。

27、具体的，所述微交联反应性挤出步骤为基于双螺杆挤出机进行挤出；

28、控制双螺杆挤出机温度为170-200℃，喂料转速为15-25r/min，主机转速为85-100r/min。

29、本发明所述高强度降解塑料薄膜组合物，以pbs、ppc、聚己内酯、避光耐低温助剂、交联剂和植物改性淀粉为原料，其中，

30、所述植物淀粉经特殊改性处理，赋予了淀粉分子中混有双键的单体特征，所述植物改性淀粉在交联剂的作用下，在双螺杆挤出机中可以进行接枝及扩链反应，进而将淀粉通过单体接枝均匀的分散到聚酯分子链上，与基体树脂成为一个整体，从而降低了淀粉带给树脂强度降低的影响，大大提高了材料的性能，达到提高材料强度的目的；

31、所述有机分散剂的使用则实现了淀粉在基体树脂中的快速均匀分散，从而改善了组合物的吹膜加工性能；

32、一定分子量的聚己内酯的加入，配合改性pbs和ppc树脂，改善了组合物的韧性及成膜性能；

33、光稳剂复合物的使用，使得组合物降解速度得以有效控制，而且大大提高了组合物的耐低温性能。

34、本发明所述高强度降解塑料薄膜组合物，基于上述各原料组分的协同作用，不仅解决了传统淀粉分散性不理想的问题，同时有效改善了可降解薄膜材料的强度性能，大大提高了材料的性能，达到提高材料强度的目的。

技术特征：

1.一种高强度降解塑料薄膜组合物，其特征在于，包括如下重量份的原料：pbs 20-30重量份、聚己内酯20-25重量份、ppc 50-70重量份、交联剂0.5-1.5重量份、植物改性淀粉20-30重量份、避光耐低温助剂3-5重量份。

2.根据权利要求1所述高强度降解塑料薄膜组合物，其特征在于，所述植物改性淀粉按照如下制备方法进行改性：

3.根据权利要求2所述高强度降解塑料薄膜组合物，其特征在于，所述步骤(a)中，所述淀粉乳液的质量浓度为30-50wt％；

4.根据权利要求2或3所述高强度降解塑料薄膜组合物，其特征在于，所述步骤(b)中，所述乙二酸的加入量占所述淀粉用量的15-20wt％；

5.根据权利要求2-4任一项所述高强度降解塑料薄膜组合物，其特征在于，所述步骤(b)中，所述交联助剂包括三偏磷酸钠与乙酸酐的混合物；

6.根据权利要求2-5任一项所述高强度降解塑料薄膜组合物，其特征在于，所述步骤(c)中，所述分散剂包括聚乙二醇月桂酸酯；

7.根据权利要求1-6任一项所述高强度降解塑料薄膜组合物，其特征在于：

8.一种高强度降解塑料薄膜材料，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述高强度降解塑料薄膜组合物为原料进行制备。

9.一种制备权利要求8所述高强度降解塑料薄膜材料的方法，其特征在于，包括取选定量的所述pbs、ppc、聚己内酯、避光耐低温助剂、交联剂、植物改性淀粉混匀的步骤，以及，将所得混合物料进行微交联反应性挤出的步骤。

10.根据权利要求9所述高强度降解塑料薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述微交联反应性挤出步骤为基于双螺杆挤出机进行挤出；

技术总结
本发明属于高分子降解塑料技术领域，具体涉及一种高强度降解塑料薄膜组合物，并进一步公开其制备方法与应用。本发明所述高强度降解塑料薄膜组合物，以PBS、PPC、聚己内酯、避光耐低温助剂、交联剂和植物改性淀粉为原料，基于上述各原料组分的协同作用，不仅解决了传统淀粉分散性不理想的问题，同时有效改善了可降解薄膜材料的强度性能，大大提高了材料的性能，达到提高材料强度的目的。

技术研发人员：刘容德,刘浩,王晓敏,孙丽朋,李长春,苏建华,高磊
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15