一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解材料及其制备方法与流程

本发明属于淀粉基可降解材料，具体涉及一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解材料及其制备方法。

背景技术：

1、菌种袋是一个广泛用于我国农村和山区地区种植木耳、香菇、蘑菇等食用菌种的食用菌养殖基质的专用包装材料，它取代了的木桩作为基质的传统工艺，在现在的食用菌种植中得道广泛应用。因使用的特殊性，现有的菌种袋主要基材为hdpe(改性高密度聚乙烯)，也有少量的使用pp(聚丙烯)基材。

2、以上两种材料在广泛使用中存在以下问题：

3、1、因工艺条件限制，hdpe或pp吹膜生产过程中吹胀比较小，因此导致生产出的薄膜横向强度较差，装填完食用菌培养基质，在经历高温蒸煮灭菌的过程中，培养基质受热膨胀导致菌种包破包现象普遍，成品率较低；

4、2、食用菌生产主要集中于山区地区，且以单个农户生产为主，极少有大规模集约化生产的企业，因此食用菌采集完后，食用菌养殖基质可重复使用，但菌种袋只能随意丢弃且无法回收，因此造成了对自然环境的长期污染和损害。

5、目前国际认可的可降解合成材料包括pbat(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯英文名称：poly(butyleneadipate-co-terephthalate))、pga(聚乙交酯)和pcl(聚己内酯)等以上所使用的三种常见可降解材料均具有完全可降解性，但缺陷是以上材料均无法单独使用加工各种塑料制品，且因材料的合成方法不同各自的特性也差别很大，需要两种或两种以上材料进行共混和扩链才能具备和普通聚烯烃材料近似的加工性能。

6、生物基可降解材料的力学以及耐温性普遍比较差，因此加工和使用的局限性较大。

技术实现思路

1、为克服现有技术中采用淀粉基可降解材料生产出的菌种袋解决可降解菌种袋力学性能差、耐水性差的问题，本发明的目的是提供一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解材料及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料，包括以下重量份原料：可降解合成材料40～70份、改性淀粉10～50份、增强剂1～15份、增塑剂0.5～5份、开口剂0.5～5份以及扩链剂0.1～5份。

4、进一步的，所述可降解合成材料为pbat材料，且改性淀粉和pbat材料的质量比为1:2-2:1。

5、进一步的，所述改性淀粉为改性玉米淀粉或改性马铃薯淀粉，增塑剂为乙撑双硬脂酰胺。

6、进一步的，改性玉米淀粉采用以下过程制得：将玉米淀粉加入反应器中，在温度为50℃～90℃、频率为80～150、转速为500～1500r/min下加入偶联剂的乙醇溶液后反应5～30min；再加入硬脂酸的乙醇溶液后反应10～25min，烘干，得到烘干后的淀粉；

7、将烘干后的淀粉、丙三醇、气相二氧化硅放入高速混合机中，在温度为60～70℃，转速为150～250r/min下混合反应5～10min，然后在800～1000r/min下反应15～20min，再在150～250r/min下反应5～10min，得到改性玉米淀粉。

8、进一步的，质量比玉米淀粉：硅烷偶联剂：硬脂酸＝1：0.02：0.01。

9、进一步的，硅烷偶联剂为kh792、kh602或kh560。

10、进一步的，烘干后的淀粉、丙三醇与气相二氧化硅的质量比为25～40：6～10：0.4～3。

11、进一步的，所述开口剂为介酸酰胺、油酸酰胺或ebs；所述扩链剂为adr4468扩链剂、2101扩链剂与2103扩链剂中的至少一种。

12、一种如上所述的用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料的制备方法，包括以下步骤：

13、将可降解合成材料、改性淀粉、增强剂、增塑剂、开口剂以及扩链剂干燥后混合均匀，然后造粒，烘干，均化，得到用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料。

14、进一步的，干燥的温度为30～100℃，干燥时间为3～10h；混合在10～100℃下进行，混合时间为15～30min。

15、进一步的，造粒采用双螺杆挤出机进行，双螺杆挤出机的长径比为52：1，挤出温度为140～170℃，模头挤出压力为4～9mpa，主机转速为60～150rad/min，喂料机转速为2～6rad/min，切粒机电流为8～15a。

16、进一步的，烘干的温度为80～110℃，烘干时间为3～5h。

17、与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

18、本发明的淀粉基可降解合成材料能够替代hdpe成为塑料吹膜菌种袋的主要原料，用以加工可生物降解的膜菌种袋。可在食用菌采集完后，不需处理直接混入食用菌养殖基质中重复使用，该使用场景等同于工业堆肥条件，再在反复高温蒸煮环境下实现90～180天完全降解，降解产物只有水和二氧化碳极，在厌氧条件下产生极少量的甲烷气体，无机填料完全土壤化，不产生塑料微珠。本发明采用的可降解合成材料、改性玉米淀粉以及助剂(增韧剂、增塑剂、开口剂、扩链剂)均为可降解或环境友好材料。

19、本发明中的淀粉基可降解材料以改性淀粉、可降解材料为基础材料进行共混改性，获得和吹膜级hdpe近似的物理性能和加工性能，通过加入增强剂等加工助剂不但能改善共混物的拉伸强度，还不影响材料本身的降解性能；改性淀粉的加入能既能提高薄膜的耐热性能，又能提升薄膜的拉伸强度、耐水性能，在不影响材料性能的同时降低共混材料成本；增塑剂的加入能够改善材料的熔体流动性，使其更易于加工成型，还可以改善材料断裂伸长率，进而达到满足吹膜生产的加工性能和产品力学性能要求；开口剂的加入，通过爽滑剂性高分子表面的迁移效果达到薄膜间的爽滑阻隔，防止在高温蒸煮过程中菌种包之间的粘连情况。

技术特征：

1.一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料，其特征在于，包括以下重量份原料：可降解合成材料40～70份、改性淀粉10～50份、增强剂1～15份、增塑剂0.5～5份、开口剂0.5～5份以及扩链剂0.1～5份。

2.根据权利要求1所述的一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料，其特征在于，所述可降解合成材料为pbat材料，且改性淀粉和pbat材料的质量比为1:2-2:1。

3.根据权利要求1所述的一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料，其特征在于，所述改性淀粉为改性玉米淀粉或改性马铃薯淀粉，增塑剂为乙撑双硬脂酰胺。

4.根据权利要求3所述的一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料，其特征在于，改性玉米淀粉采用以下过程制得：将玉米淀粉加入反应器中，在温度为50℃～90℃、频率为80～150、转速为500～1500r/min下加入偶联剂的乙醇溶液后反应5～30min；再加入硬脂酸的乙醇溶液后反应10～25min，烘干，得到烘干后的淀粉；

5.根据权利要求4所述的一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料，其特征在于，烘干后的淀粉、丙三醇与气相二氧化硅的质量比为25～40：6～10：0.4～3。

6.根据权利要求1所述的一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料，其特征在于，所述开口剂为介酸酰胺、油酸酰胺或ebs；所述扩链剂为adr4468扩链剂、2101扩链剂与2103扩链剂中的至少一种。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料的制备方法，其特征在于，干燥的温度为30～100℃，干燥时间为3～10h；混合在10～100℃下进行，混合时间为15～30min。

9.根据权利要求7所述的用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料的制备方法，其特征在于，造粒采用双螺杆挤出机进行，双螺杆挤出机的长径比为52：1，挤出温度为140～170℃，模头挤出压力为4～9mpa，主机转速为60～150rad/min，喂料机转速为2～6rad/min，切粒机电流为8～15a。

10.根据权利要求7所述的用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解合成材料的制备方法，其特征在于，烘干的温度为80～110℃，烘干时间为3～5h。

技术总结
本发明属于淀粉基可降解材料技术领域，公开了一种用于耐高温菌种袋的淀粉基可降解材料及其制备方法，包括以下重量份原料：可降解合成材料40～70份、改性淀粉10～50份、增强剂1‑15份、增塑剂0.5～5份、开口剂0.5～5份、扩链剂0.1～5份。改性淀粉的加入能既能提高薄膜的耐热性能，又能提升薄膜的拉伸强度、耐水性能，在不影响材料性能的同时降低共混材料成本；增塑剂的加入能够改善材料的熔体流动性，使其更易于加工成型，还可以改善材料断裂伸长率，进而达到满足吹膜生产的加工性能和产品力学性能要求。

技术研发人员：康凯尔,赵武学,雷瑞,李应平,肖荣林,李菲菲
受保护的技术使用者：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12