CN101085843B

CN101085843B - 淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂及其生产方法

Info

Publication number: CN101085843B
Application number: CN2007100622705A
Authority: CN
Inventors: 贾军毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-07
Filing date: 2007-07-07
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-07-07
Also published as: CN101085843A

Abstract

本发明具体涉及一种淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂及其生产方法，它属于一种多功能助剂的预混物，解决了目前助剂使用不当使制品性能变差的问题。淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂，由下列重量比的成分组成：脱膜剂1～10％，调粘剂10～40％，增塑剂5～30％，填料20～50％，交联剂1～5％，淀粉改性剂1～5％。将各成分加入到高速搅拌机中，40～80℃下混合10分钟左右，出料制得功能添加剂。使用本发明所述的添加剂可大大缩短纤维的分散速度，改善浆料的加工流动性，可有助于淀粉制品的成型，增加所制成品的韧性及强度，达到了非降解包装材料的性能指标，同时符合国家的环保要求。

Description

淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂及其生产方法

技术领域

本发明具体涉及一种淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂及其生产方法，它属于一种多功能助剂的预混物。

背景技术

为了解决塑料白色污染的问题，人们通过各种途径寻求可替代的完全降解的材料。淀粉和植物纤维作为天然的高分子物质，来源丰富，价格便宜，是取之不尽的可再生资源。在降解材料中有着广泛的研究和应用，包括一次性餐饮具、医药包装材料、模塑制品、泡沫塑料等。但是淀粉和纤维在生产淀粉基纤维增强生物降解包装材料时存在加工性能差、产品发脆以及耐水性不好等问题。为了解决这一难题，人们已经研究出一系列的加工助剂。由于所需的助剂种类比较多，各种助剂如脱膜剂、调粘剂、增塑剂、交联剂等都具有反应活性，如果使用不当，会使制品的性能变差。

发明内容

本发明的目的是为了上述技术问题，提供一种使用方便，同时拥有多种功能的添加剂及其生产方法。

本发明采用如下的技术方案实现：一种淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂，由下列重量比的成分组成：脱膜剂1～10％，调粘剂10～40％，增塑剂5～30％，填料20～50％，交联剂1～5％，淀粉改性剂1～5％。

所述的淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂的生产方法是：将脱膜剂、调粘剂、增塑剂、填料、交联剂和淀粉改性剂加入到高速搅拌机中，40～80℃下混合10分钟左右，出料制得功能添加剂。

本发明所述的功能添加剂的成分具体如下：

1、脱模剂

为了帮助已成型的物件从模具上脱除，需要添加脱膜剂。中长链脂肪酸、脂肪酸盐以及脂肪酸衍生物都可以作为脱膜剂。首选的是动植物油脂生产的中长链脂肪酸，链长大于C12。最佳的脂肪酸是碳链长度为C16～C18的脂肪酸。用在这里的脂肪酸及其盐不需要是纯的化合物，只需要一种占主要就可以。也就是说，可以存在链长一点或者短一点的脂肪酸以及相对应的不饱和脂肪酸。

硬脂酸盐也可以是脱膜剂，其具有疏水性，不溶于水。硬脂酸盐一般的形式是CH₃(CH₂)₁₆COO^-X⁺，X⁺是铝、镁、钠、钾、钙粒子。硬脂酸铝是一个首选的硬脂酸盐脱模剂，已经通过了FDA认证，熔点低，只有110℃，可以使得最终成型的产品具有光滑的表面。通常低熔点的硬脂酸盐或者加大硬脂酸盐的用量都可以使得最终的产品形成一个更加平滑的表面。

硅树脂也可以用作脱膜剂；磷脂和甘油酯的混合物卵磷脂可以降低模压混合物的粘性，提供脱膜性能，提高成型产品的柔性；

各种蜡如石蜡和蜂蜡以及聚四氟乙烯都可以用作脱膜剂

上述脱膜剂的最佳添加量为总重量的1-10％，脱膜剂的用量应该尽可能的小，以降低成本。

2、调粘剂

所述的调粘剂为纤维素基调粘剂或天然多糖基调粘剂或蛋白质基调粘剂或合成有机调粘剂。

当水量与形成预混合物的淀粉交联剂相比量比较大时，调粘剂可以增加模压混合物的粘度或者黏着性。

纤维素基调粘剂如甲基羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等等。

天然多糖基调粘剂包括褐藻酸、藻胶、谷朊粉、琼胶、阿拉伯树胶、瓜耳胶、刺槐豆胶、刺梧桐树胶、黄蓍胶粉。

蛋白质基调粘剂包括醇溶谷蛋白，胶原质和酪蛋白。

合成有机调粘剂在水中是可以分散的，包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯甲基醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯丙烯酸、聚乙烯丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、乙氧基聚合物、聚乳酸以及胶乳(可以形成水乳液的聚合物)。合成的有机聚合物，特别是乙烯聚合物可以在淀粉基复合物上形成疏水的表面。

3、增塑剂

将增塑剂添加到模压混合物中，可以增加柔性。所述的增塑剂为非离子表面活性剂或沸点高于最高加工温度(220℃)的含多羟基的有机物。

非离子表面活性剂包括司盘，琥珀酸甘油酯，单双甘油酯以及精馏的单甘油酯。

其它沸点高于最高加工温度(220℃)的含多羟基的有机物也可以使用，包括聚乙烯醇(分子量低于600)、甘油、山梨醇，当含量为5％时取代水作为增塑剂。连接到淀粉的羟基上形成像合页一样的结构。在成型的过程中这些增塑剂不挥发，保持在成型的物件中，软化淀粉基复合物。

4、填料

所述的填料为普通无机盐，包括碳酸钙、滑石粉、高岭土、煅烧高岭土、云母、长石、硅灰石、多孔珍珠盐、玻璃微珠、水合氧化铝、重晶石、白碳黑、硫酸钡等等。

5、交联剂

所述的交联剂为含二个官能团以上有机物。包括二醛、甲基脲、三聚氰胺甲醛树脂等可以降低淀粉基发泡材料的水溶性。交联剂与淀粉的羟基相连，降低了淀粉基体吸水的速率。最终得到的产品具有更高的强度，保持液体的时间更长。

6、淀粉改性剂

淀粉改性剂为可以与淀粉作用的各种酶。使用未胶化淀粉时，淀粉改性剂如糖酶、淀粉酶以及氧化酶在淀粉颗粒的表面形成洞，使胶化加速。在加工过程中混合物粘度增加迅速，生产出更强更均匀的泡孔结构。

上述提及的各种物质，均可以市场上购得。将本发明的添加剂、淀粉、纤维素和水按照一定比例混合，在高速搅拌机中充分混合均匀，制成浆料，根据模具的大小将一定量的混合物加入到热压成型机中，在一定的时间、温度及压力下，即可制成所需的产品。

使用本发明所述的添加剂制得的产品拉伸强度达到最高需要的时间缩短30％左右，弯曲强度和弹性模量大幅度增加50％以上。

使用本发明所述的添加剂可大大缩短纤维的分散速度，改善浆料的加工流动性，可有助于淀粉制品的成型，增加所制成品的韧性及强度，达到了非降解包装材料的性能指标，同时符合国家的环保要求。同时使用添加剂还可以保证产品在制作过程中能顺利地脱模，减少产品的次品率。

具体实施方式

实施例1

硬脂酸铝 5％

羟甲基纤维素 30％

双甘油酯 15％

高岭土 44％

三聚氰胺甲醛树脂 3％

淀粉酶 3％

将上述配比的原料加入到高速搅拌器中，于50℃下搅拌8～10分钟，出料。

实施例2

硬脂酸镁 7％

甲基纤维素 35％

山梨醇 18％

滑石粉 44％

甲基脲 2％

氧化酶 4％

将上述配比的原料加入到高速搅拌器中，于60℃下搅拌8～10分钟，出料。

实施例3：

硅树脂 1％

藻胶 40％

司盘 5％

碳酸钙 50％

二醛 3％

糖酶 1％

实施例4：

石蜡 10％

醇溶谷蛋白 10％

甘油 30％

硫酸钡 40％

三聚氰胺甲醛树脂 5％

淀粉酶 5％

实施例5

硬脂酸钠 9％

聚乙二醇 38％

琥珀酸甘油酯 28％

硅灰石 20％

甲基脲 1％

氧化酶 4％

Claims

1.一种淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂，其特征是由下列重量比的成分组成：脱膜剂1～10％，调粘剂10～40％，增塑剂5～30％，填料20～50％，交联剂1～5％，淀粉改性剂1～5％，

所述的脱模剂为链长大于C12的中长链脂肪酸或脂肪酸盐或脂肪酸衍生物、硅树脂、卵磷脂、石蜡、蜂蜡或聚四氟乙烯；

所述的调粘剂为天然多糖基调粘剂、蛋白质基调粘剂或合成有机调粘剂，其中所述的天然多糖基调粘剂为褐藻酸、藻胶、谷朊粉、琼胶、阿拉伯树胶、瓜耳胶、刺槐豆胶、刺梧桐树胶、黄蓍胶粉或纤维素基调粘剂，所述的蛋白质基调粘剂为醇溶谷蛋白，胶原质或酪蛋白，所述的合成有机调粘剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯甲基醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯丙烯酸、聚乙烯丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、乙氧基聚合物、聚乳酸或胶乳；

所述的增塑剂为非离子表面活性剂或沸点高于220℃的含多羟基的有机物；

所述的填料为无机盐，且所述的无机盐为碳酸钙、滑石粉、高岭土、煅烧高岭土、云母、长石、硅灰石、多孔珍珠盐、玻璃微珠、水合氧化铝、重晶石、白碳黑或硫酸钡；

所述的交联剂为含二个官能团以上的有机物，且所述的含二个官能团以上的有机物为二醛、甲基脲或三聚氰胺甲醛树脂；

所述的淀粉改性剂为可以与淀粉作用的酶，且所述的可以与淀粉作用的酶为糖酶、淀粉酶或氧化酶。

2.一种生产权利要求1所述的淀粉基生物降解包装材料的功能添加剂的方法，其特征是：将脱膜剂、调粘剂、增塑剂、填料、交联剂和淀粉改性剂加入到高速搅拌机中，40～80℃下混合10分钟左右，出料制得功能添加剂。