CN100335544C - 可生物降解塑料片材及其制备方法 - Google Patents

可生物降解塑料片材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及利用可再生的资源-(植物淀粉)生产可生物降解塑料片材及其制备方法。它的原料组成及重量份数比为：生物降解塑料母料100份，聚烯烃树脂0～100份，色母料0～20份，润滑分散剂0～3份，助降解剂0～2份，吸湿剂3～15份；所述的聚烯烃树脂为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或一种以上。将原料混合均匀后在成型设备中制成片材。本发明采用淀粉基生物降解材料制作，淀粉含量高，速生资源替代不可再生资源特性强，生物降解性好，片材塑化均匀，柔硬适当，用于吸塑成型非常完美，此外大大降低了设备投资，为国际首创。

Description

可生物降解塑料片材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物降解的塑料材料，特别是涉及一种可生物降解的塑料片材及其制备方法。
背景技术：
目前，已公开的塑料片材主要有PVC、PS、PP、PE、PET等高分子聚烯烃树脂制成的不可降解的塑料片材，通过这些片材制成的文具用品、餐饮具用品、工艺机电包装用品等制品均为不可降解的塑料制品，并占用了大量的石油资源，其产品使用后的废弃又极大的污染了环境。
发明内容：
本发明解决了现有的塑料制品不可降解的缺陷，提供一种利用可再生的植物淀粉生产可生物降解的可生物降解塑料片材及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
1、可生物降解的塑料片材：它包含下列重量份数比的原料组成：生物降解塑料母料100份，聚烯烃树脂0～100份，润滑分散剂0～3份，助降解剂0～2份；所述的生物降解塑料母料为一种淀粉类可生物降解塑料母料，它包括下列组分及重量份数比：淀粉100份，淀粉接枝改性剂0.5～3份，胶粘树脂30～300份，润滑增塑剂3～30份，稳定剂1～3份，分散剂1～3份，助降解剂0～2份；所述的聚烯烃树脂为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或一种以上。
2、可生物降解的塑料片材的制备方法，包括以下步骤：
(1)物料配置：
将生物降解塑料母料100份与聚烯烃树脂0～100份，色母料0～20份、润滑分散剂0～3份，助降解剂0～2份混合至均匀。
(2)将上述物料放入成型设备中制成所需的片材。
本发明采用淀粉基生物降解材料制作，淀粉含量高，速生资源替代不可再生资源特性强，生物降解性好，由于配方得当且运用大长径比双排气双螺杆挤出机挤出成型片材，所得片材塑化均匀，柔硬适当，用于吸塑成型非常完美。本发明在运用大长径比双排气双螺杆挤出机挤出成型片材中未连接使用计量熔体泵或连体单螺杆挤出机大大降低了设备投资为国际首创。
具体实施方式：
1、可生物降解的塑料片材：它包含下列重量份数比的原料组成：生物降解塑料母料100份，聚烯烃树脂0～100份，色母料0～20份，润滑分散剂0～3份，助降解剂0～2份，吸湿剂3～15份。其设备采用双螺杆单排气或双排气挤出片材成型机组，或单螺杆单排气或双排气挤出片材成型机组，或单螺杆挤出片材成型机组，
1)所述的生物降解塑料母料为一种淀粉类可生物降解塑料母料，它包括下列组分及重量份数比：淀粉100份，淀粉接枝改性剂0.5～3份、胶粘树脂30～300份、润滑增塑剂3～30份、稳定剂1～3份，分散剂1～3份，助降解剂0～2份。它的制备方法包括以下步骤：
(1)淀粉改性接枝：
①淀粉细化：将原生淀粉粉碎细化，待用；
②淀粉改性接枝：在细化淀粉中，加入润滑增塑剂，然后高搅、升温，分次加入相应数量的淀粉接枝改性剂，再高搅、升温，加入相应数量的稳定剂，再高搅，加入相应数量的分散剂和助降解剂，再高搅至物料混合均匀；搅拌冷却后即成改性接枝淀粉，装袋待用；
(2)胶粘树脂接枝改性：
①在胶粘树脂料中，加入相应数量的胶粘树脂接枝改性剂、相应数量的胶粘树脂接枝反应引发剂，搅拌均匀后，拉条造粒或模面热切造粒即成胶粘树脂接枝改性料，尔后装袋待用；
②由于聚己内酯、聚乳酸、聚乙交酯、聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/醋酸乙烯共聚物已是很好的相容(溶)剂，无须再进行接枝改性；
(3)淀粉类可生物降解塑料母料制备：
在改性接枝淀粉中，加入胶粘树脂接枝改性料或相容(溶)剂中的一种或一种以上，搅拌均匀，拉条造粒或模面热切造粒。
2)所述的聚烯烃树脂为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或一种以上。
3)所述的色母料为聚烯烃着色浓缩母料或色粉。
4)所述的润滑分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯、液体石蜡其中的一种或一种以上。
5)所述的助降解剂为可控低温热氧化降解添加剂、光降解剂的一种或一种以上。
6)所述的吸湿剂为能吸收塑料成型加工中含有少量水份的、以无机氧化物为主料、聚烯烃为载体的吸湿母料；该吸湿剂仅在采用单螺杆挤出片材成型机组生产此种片材时应用，而在双螺杆挤出片材成型机组生产此种片材时则无需使用，其原因是在双螺杆挤出片材成型机组中通常设置有双排气的装置，生产此种片材时其物料中的水份已在该设备的双排气中被有效排出，不会影响之后的片材成型。若是单螺杆挤出片材成型机组也有此种装置，则也无需使用这种吸湿剂。
2、制备方法
上述可生物降解的塑料片材的制备方法包括以下步骤：
1)物料配置：
按不同片材的特性，将生物降解塑料母料100份，聚烯烃树脂0～100份，色母料0～20份，润滑分散剂0～3份，可控低温热氧化降解添加剂0～2份。分别加入到低速混合机中混合至均匀。
例：日本纳豆盒片材，用淀粉含量50％的PE级生物降解塑料母料100份，LLDPE10～40份，PP 30～100份，乳白色母料5～20份，聚丙烯蜡0.5～3份，可控低温热氧化降解添加剂0.1～0.3份。
例：日本餐盒片材，用淀粉含量30％的PP级生物降解塑料母料100份，PP 20～80份，乳白母料5～20份，聚丙烯蜡0.5～3份，可控低温热氧化降解添加剂0.1～0.3份。
例：日本PS片材，用淀粉含量50％的PS级生物降解塑料母料100份，PS 10～80份，LLDPE 10～60份，PP 10～60份，乳白母料5～20份，聚丙烯蜡0.5～3份。
2)片材制备：
1、双螺杆双排气片材机组制降解片材
将混合均匀的物料倒入双螺杆双排气片材机组的料斗中，调控各工艺温度(按TSE75型双螺杆双排气片材机组为例)为：
 1组135℃～160℃   2组135℃～165℃  3组140℃～170℃  4组140℃～170℃  5组145℃～175℃  6组148℃～180℃  换网155℃～180℃
 模一155℃～180℃  模二152℃～180℃  模三150℃～180℃  模四152℃～180℃  模五155℃～180℃  弯头155℃～180℃  熔体实际温度150℃～180℃
加热到设定温度后，保温十五分钟到三十分钟，开启主机，缓慢调速到200转～450转/分。待双螺杆正常运转后，调整温度到135℃～170℃，并控制主机电流在180A～220A之间，熔体压力控制在4～9Mpa之间，开启真空排气装置，控制真空度在0.06～0.09Mpa。调控计量喂料双螺杆转速在6～20转/分之间，片材厚薄度达设定要求后其喂料转速必需保持恒定，以保证挤出量的均匀稳定性；调整二只压延棍之间间隙以控制片材横向整体厚薄度和压延光洁度，调整压延棍牵引速度或计量喂料双螺杆转速亦为控制片材横向整体厚薄度，调整T模模口间隙以控制片材横向局部厚薄度。待挤出片材调整完好，符合质量要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成品。
2、单螺杆挤出片材机组制降解片材
将生物降解塑料母料置于热风干燥机中干燥2～4小时，干燥温度控制为110℃～130℃，干燥后的生物降解塑料母料按配方同其它物料和另加5％的塑料吸湿剂混合均匀，倒入单螺杆挤出片材机组的料斗中，调控各工艺温度(按HSJP-95型单螺杆挤出片材机组为例)为：
 1组130～160℃   2组144～165℃  3组145～170℃  4组150～175℃  5组155～180℃  换网160～185℃
 弯头160～180℃   模一160～180℃  模二160～180℃  模三160～180℃  模四160～180℃  模五160～180℃
加热到设定温度后，保温十五分钟到三十分钟，开启主机，缓慢调螺杆转速到50转～80转/分。待正常运转后，调整温度到130℃～160℃，调整二只压延棍之间间隙以控制片材横向整体厚薄度和压延光洁度，调整压延棍牵引速度或计量喂料双螺杆转速亦为控制片材横向整体厚薄度，调整T模模口间隙以控制片材横向局部厚薄度。待挤出片材调整完好，符合质量要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成品。
实施例1：
生产规格为930×0.50mm、淀粉含量25％的日本餐合片材，用淀粉含量30％的PP级生物降解塑料母料100份，PP 12份，乳白母料7份，聚丙烯蜡0.9份，可控低温热氧化降解添加剂0.1份，混合均匀倒入TSE75型双螺杆双排气片材机组的料斗中，调控各工艺温度为：
 1组160℃  2组165℃  3组170℃  4组170℃  5组175℃  6组180℃   换网180℃
 模一180℃  模二180℃  模三180℃  模四180℃  模五180℃  弯头180℃   熔体实际温度180℃
加热到上述设定温度后，保温三十分钟，开启主机，缓慢调速到350转。待双螺杆正常运转后，调整温度为：
 1组135℃  2组135℃  3组140℃  4组140℃  5组145℃  6组148℃   换网155℃
 模一155℃  模二152℃  模三150℃  模四152℃  模五155℃  弯头155℃   熔体实际温度150℃
控制主机电流在200A左右，熔体压力控制在6～8Mpa之间，开启真空排气装置，控制真空度约在0.09Mpa。调控计量喂料双螺杆转速恒定在15转/分，调整二只压延棍之间间隙控制片材横向整体厚薄度为0.50mm，调整压延棍牵引速度分别为14.2、14.2、14.3、14.3米/分，调整T模模口间隙，控制片材横向厚薄度偏差在±0.02mm之间。在挤出片材调整完好，符合质量要求后，将片材引入收卷机中，卷取成品，即成日本餐合片材。
实施例2：
生产规格为930×0.60mm、淀粉含量25％的日本纳豆合片材：将淀粉含量50％的PE级生物降解塑料母料置于热风干燥机中干燥二～四小时，干燥温度控制为110℃～130℃，干燥后的生物降解塑料母料100份，LLDPE 24份，PP 50份，乳白色母料14份，聚丙烯蜡2份，塑料吸湿剂10份，可控低温热氧化降解添加剂0.15份，混合均匀后倒入HS.JP-95型单螺杆挤出片材机组的料斗中，调控各工艺温度为：
 1组160℃   2组165℃  3组170℃  4组175℃   5组180℃   换网185℃
 弯头180℃   模一180℃  模二180℃  模三180℃   模四180℃   模五180℃
加热到设定温度后，保温三十分钟，开启主机，缓慢调螺杆转速到80转/分，待正常运转后，调整温度为：
 1组130℃   2组144℃  3组145℃  4组150℃  5组155℃   换网160℃
 弯头160℃   模一160℃  模二160℃  模三160℃  模四160℃   模五160℃
调整二只压延棍之间间隙控制片材横向整体厚薄度均匀，调整压延棍牵引速度控制片材横向整体厚薄为0.60mm，调整T模模口间隙控制片材横向厚薄度偏差在±0.02mm之间。待挤出片材调整完好，符合质量要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成品，即成日本纳豆合片材。
实施例3：
生产规格为930×0.40mm、淀粉含量25％的日本PS片材，用淀粉含量50％的PS级生物降解塑料母料100份，PS 30份，PP 30份，LLDPE 30份，乳白母料9份，聚丙烯蜡1份，混合均匀倒入TSE75型双螺杆双排气片材机组的料斗中，调控各工艺温度为：
  1组165℃  2组167℃  3组170℃   4组172℃  5组175℃  6组178℃  换网180℃
  模一175℃  模二175℃  模三175℃   模四175℃  模五175℃  弯头175℃  熔体实际温度约175℃
加热到上述设定温度后，保温三十分钟，开启主机，缓慢调速到350转。待双螺杆正常运转后，调整温度为：
 1组140℃  2组140℃  3组142℃  4组143℃  5组145℃  6组148℃   换网152℃
 模一150℃  模二148℃  模三145℃  模四148℃  模五150℃  弯头152℃   熔体实际温度152℃
控制主机电流在200A左右，熔体压力控制在6～8Mpa之间，开启真空排气装置，控制真空度约在0.09Mpa。调控计量喂料双螺杆转速恒定在12转/分，调整二只压延棍之间间隙控制片材横向整体厚薄度为0.40mm，调整压延棍牵引速度分别为20.6、20.6、20.7、20.7米/分，调整T模模口间隙，控制片材横向厚薄度偏差在±0.02mm之间。在挤出片材调整完好，符合质量要求后，将片材引入收卷机中，卷取成品，即成PS片材。

Claims (9)

1、一种可生物降解塑料片材，其特征在于：它包含下列重量份数比的原料组成：生物降解塑料母料100份，聚烯烃树脂＞0、且≤100份，润滑分散剂＞0、且≤3份，助降解剂0～2份；所述的生物降解塑料母料为一种淀粉类可生物降解塑料母料，它包括下列组分及重量份数比：淀粉100份，淀粉接枝改性剂0.5～3份，胶粘树脂30～300份，润滑增塑剂3～30份，稳定剂1～3份，分散剂1～3份，助降解剂0～2份；所述的聚烯烃树脂为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或一种以上。
2、根据权利要求1所述的可生物降解塑料片材，其特征在于：它还包括色母料0～20份和吸湿剂3～15份。
3、根据权利要求2所述的可生物降解塑料片材，其特征在于：所述的色母料为聚烯烃着色浓缩母料。
4、根据权利要求2所述的可生物降解塑料片材，其特征在于：所述的润滑分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯、液体石蜡其中的一种或一种以上。
5、根据权利要求2所述的可生物降解塑料片材，其特征在于：所述的助降解剂为可控低温热氧化降解添加剂、光降解剂的一种或一种以上。
6、根据权利要求2所述的可生物降解塑料片材，其特征在于：所述的塑料吸湿剂为能吸收塑料成型加工中含有少量水份的、以无机氧化物为主料、聚烯烃为载体的吸湿母料。
7、根据权利要求1所述的可生物降解塑料片材的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)物料配置：
将生物降解塑料母料100份与聚烯烃树脂＞0、且≤100份，润滑分散剂＞0、且≤3份，助降解剂0～2份混合至均匀；
(2)片材制备：将上述物料放入成型设备中制成片材。
8、根据权利要求7所述的可生物降解塑料片材的制备方法，其特征在于：所述的成型设备采用双螺杆双排气挤出片材成型机组，或单螺杆双排气挤出片材成型机组，或单螺杆挤出片材成型机组。
9、根据权利要求8所述的可生物降解塑料片材的制备方法，其特征在于：它的具体步骤如下：
(1)物料的配置：将上述物料分别加入到低速混合机中混合至均匀；
(2)片材制备：
①采用双螺杆双排气片材机组制降解片材：
将混合均匀的物料倒入双螺杆双排气片材机组的料斗中，调控各工艺温度为：  1组135℃～160℃   2组135℃～165℃  3组140℃～170℃   4组140℃～170℃  5组145℃～175℃  6组148℃～180℃  换网155℃～180℃  模一155℃～180℃   模二152℃～180℃  模三150℃～180℃   模四152℃～180℃  模五155℃～180℃  弯头155℃～180℃  熔体实际温度150℃～180℃
加热到设定温度后，保温十五分钟到三十分钟，开启主机，缓慢调速到200转～450转/分；待双螺杆正常运转后，调整温度到135℃～170℃，并控制主机电流在180A～220A之间，熔体压力控制在4～9Mpa之间，开启真空排气装置，控制真空度在0.06～0.09Mpa；调控计量喂料双螺杆转速在6～20转/分之间，片材厚薄度达设定要求后其喂料转速必需保持恒定，以保证挤出量的均匀稳定性；调整二只压延棍之间间隙以控制片材横向整体厚薄度和压延光洁度，调整压延棍牵引速度或计量喂料双螺杆转速亦为控制片材横向整体厚薄度，调整T模模口间隙以控制片材横向局部厚薄度；待挤出片材调整完好，符合质量要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成品；
②或者采用单螺杆挤出片材机组制降解片材：
将生物降解塑料母料置于热风干燥机中干燥2～4小时，干燥温度控制为110℃～130℃，干燥后的生物降解塑料母料按配方同其它物料和另加5％的塑料吸湿剂混合均匀，倒入单螺杆挤出片材机组的料斗中，调控各工艺温度为：  1组130～160℃   2组144～165℃  3组145～170℃  4组150～175℃  5组155～180℃  换网160～185℃  弯头160～180℃   模一160～180℃  模二160～180℃  模三160～180℃  模四160～180℃  模五160～180℃
加热到设定温度后，保温十五分钟到三十分钟，开启主机，缓慢调螺杆转速到50转～80转/分，待正常运转后，调整温度到130℃～160℃，调整二只压延棍之间间隙以控制片材横向整体厚薄度和压延光洁度，调整压延棍牵引速度或计量喂料双螺杆转速亦为控制片材横向整体厚薄度，调整T模模口间隙以控制片材横向局部厚薄度；待挤出片材调整完好，符合质量要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成品。
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