CN101302321A - 热塑性淀粉塑料 - Google Patents

Abstract

一种热塑性淀粉塑料，它的制备组分、重量份数及生产工艺如下：首先取淀粉110Kg、一次增塑剂17.5Kg、马来酸酐3Kg、过氧化叔丁基0.035Kg和马来酸二辛酯3Kg的重量，混合搅拌；然后将水和混合物料一同进行挤压反应，温度范围为140℃～160℃；经冷却后得到母粒；再将全部母粒与按重量份数取二次增塑剂16.5Kg、戊二醛0.75Kg，通过高速混炼机搅拌，继而进行挤压反应，最后，将挤出的物料经冷却后，进行切粒，获得热塑性淀粉塑料。与同类产品相比，本发明原料成本低廉，生产工艺简单，并且不需要对淀粉进行特殊的直链淀粉提取；降解速度低于堆积速度；耐热性、耐水性、物理性能有明显改善；综合成本接近普通塑料成本；为完全降解塑料的普及创造了条件。

Description

热塑性淀粉塑料

技术领域

本发明涉及一种塑料，尤指一种热塑性淀粉塑料。

背景技术

不可降解塑料制品不仅在继续消耗着不可再生资源——石油，也严重污染着我们的生存环境。发展生产非石油基聚合物，发展生物降解塑料，已成为社会关注和业内技术攻关的热门课题。

生物降解塑料，是指在一定条件下，在能分泌酵素的微生物(如真菌、霉菌)作用下可完全生物降解的高分子材料，它可分为生物破坏性塑料和完全生物降解塑料。虽然，我国重视生物降解塑料产品的开发，但依然以生产W(淀粉)＝7％～30％淀粉填充塑料为主，这种淀粉填充塑料属于生物破坏塑料，它只能使其中的淀粉降解，而其中的PE、PVC等不能降解，一直会残留在土壤中，日积月累，仍然会对环境造成污染。

由此，人们开始关注完全生物降解塑料。完全生物降解塑料，分为化学合成型(如聚乙内酯、聚乳酸PLA、聚2-羟基、丁酸脂)和天然高分子型(如淀粉、纤维素、甲壳素)。

通过化学合成方法生产的降解塑料，由于工艺复杂、成本高、普及难度大，限制了其发展；

而用天然高分子原料生产的降解塑料，其中淀粉原料来源丰富，它不仅是取之不尽的再生资源，而且具有完全的生物降解性质。其中的全淀粉塑料不仅在使用中能完全生物降解，最终生成二氧化碳和水，不会污染环境，而且成本很低，因此，淀粉降解塑料成为国内外生物降解研究发展的重要方向。但是淀粉降解塑料在技术方面存在着如下要解决的问题：

1、工艺复杂，对淀粉进行直链和支链分离方面就显示出工艺的繁复性，这也是影响成本的一个原因。

2、降解性能。现阶段生产的完全降解塑料的降解速度低于堆积速度。

3、使用性能。现阶段生产的完全降解塑料与现在的普通塑料相比，其耐热性和耐水性差，物理强度不够，仅适于生产一次性使用的产品，淀粉降解塑料的湿强度差，遇水后，力学性能大大降低；为了提高产品的物理性能，必要加大产品单位质量。

4、价格。因生产工艺、配方、产品单位质量等原因，导致产品成本的上升，其价格与现行普通塑料价格相比，要高于普通塑料3～8倍，是影响环保型塑料产品进入市场的主要障碍。

发明内容

本发明的目的就是要通过改变组分和配比及生产工艺，提供一种生产工艺简单、成本较低的热塑性淀粉塑料。生产的热塑性淀粉塑料不仅具有100％的降解性能和使用性能，而且具有与普通塑料接近的成本，为普及完全降解塑料创造条件。

为实现所述目的，本发明采取如下技术方案：

本发明各组分和重量份数如下：

淀粉                    100～120

马来酸酐(相容剂1)       2～4

过氧化叔丁基(引发剂)    0.02～0.05

马来酸二辛酯(相容剂2)   1～5

一次增塑剂              10～25

二次增塑剂              9.5～23.5

戊二醛(交联剂)          0.5～1

水                      15～20

所述的增塑剂为甘油、乙二醇、山梨醇、聚乙二醇、丙三醇、丙二醇或柠檬酸。

本发明组分和择优重量份数如下：

淀粉                    110

马来酸酐(相容剂1)       3

过氧化叔丁基(引发剂)    0.035

马来酸二辛酯(相容剂2)   3

一次增塑剂              17.5

二次增塑剂              16.5

戊二醛(交联剂)          0.75

水                      17.5

本发明的制备方法及生产工艺：

首先按照组分和重量份数计量出淀粉、一次增塑剂、马来酸酐(相容剂1)、过氧化叔丁基(引发剂)和马来酸二辛酯(相容剂2)的重量并通过高速混炼机进行混合搅拌，得混合物料；

然后按照重量份数计量出水的重量，并将水与混合物料添加入挤出机，通过挤出机进行挤压反应，期间的各区间温度控制范围在140℃～160℃之间，然后将经过挤压反应后的物料挤出，冷却后切粒，得到热塑性淀粉母粒；

再将热塑性淀粉母粒与按重量份数计量的二次增塑剂、交联剂，通过高速混炼机搅拌混合，得母粒混合料；

继而将母粒混合料通过挤出机进行挤压反应，各段温度控制在160℃～170℃之间，再将挤压反应后的物料挤出，

最后，将挤出的物料经冷却后，进行切粒，获得热塑性淀粉塑料，经筛选分类后，进行包装。

混合物料经过高温熔融，在DSC示差扫描热分析中，出现了明显的熔融吸热峰，说明淀粉分子之间的氢键作用被削弱破坏，分子链热运动加剧，扩散力提高，材料的玻璃化温度降低，实现了分解前的微晶熔融。淀粉分子由双螺旋结构转变为无规线团结构，从而使淀粉具有热塑加工性，利用高相对分子质量的增塑剂和低相对分子质量的增塑剂混合增塑有利于提高制品的力学性能，薄膜的机械性能较好。交联剂能够降低薄膜的吸水率。

本发明原料成本低廉，供货容易；生产工艺简单，并且不需要对淀粉进行特殊的直链淀粉提取；原料生产可沿用传统的塑料加工设备；生产过程中不产生污染；生产的热塑性淀粉塑料具有100％的降解性质，降解速度低于堆积速度；热塑性淀粉塑料的耐热性和耐水性大幅提高，物理性能得到明显改善；生产综合成本接近普通塑料成本，为完全降解塑料的普及创造了条件。

附图说明

图1为本发明生产工艺方框图。

具体实施方案

实施例1。

本发明的制备方法及生产工艺，如图1所示：

首先按照组分和重量份数计量出淀粉110Kg、甘油(一次增塑剂)17.5Kg、马来酸酐(相容剂1)20Kg、过氧化叔丁基(引发剂)0.035Kg和马来酸二辛酯(相容剂2)3Kg的重量，并通过高速混炼机进行混合搅拌，得混合物料；

然后按照重量份数计量出水的重量，并将17.5Kg的水与混合物料添加入挤出机，通过挤出机进行挤压反应，期间的各区间温度控制范围在140℃～160℃之间，然后将经过挤压反应，能够取得很好的接枝效果，挤压反应后的物料挤出，冷却切粒，得到热塑性淀粉母粒；

再将全部热塑性淀粉母粒与按重量份数计量的甘油(二次增塑剂)16.5Kg和戊二醛0.75Kg通过高速混炼机搅拌，得母粒混合料；

继而将母粒混合料通过挤出机进行挤压反应，各段温度控制在160℃～170℃之间，再将挤压反应后的物料挤出，最后，将挤出的物料经冷却后，进行切粒，获得热塑性淀粉塑料，经筛选分类后，进行包装。

混合物料经过高温熔融，在DSC示差扫描热分析中，出现了明显的熔融吸热峰，说明淀粉分子之间的氢键作用被削弱破坏，分子链热运动加剧，扩散力提高，材料的玻璃化温度降低，实现了分解前的微晶熔融。淀粉分子由双螺旋结构转变为无规线团结构，从而使淀粉具有热塑加工性，利用高相对分子质量的增塑剂和低相对分子质量的增塑剂混合增塑有利于提高制品的力学性能，薄膜的机械性能较好。交联剂能够降低薄膜的吸水率。

实施例2。

其制备方法及生产工艺，如图1所示：

首先按照组分和重量份数计量出淀粉120Kg、乙二醇(一次增塑剂)20Kg、马来酸酐(相容剂1)10Kg、过氧化叔丁基(引发剂)0.02Kg和马来酸二辛酯(相容剂2)1Kg的重量，并通过高速混炼机进行混合搅拌，得混合物料；

然后按照重量份数计量出水的重量，并将17.5Kg的水与混合物料添加入挤出机，通过挤出机进行挤压反应，期间的各区间温度控制范围在140℃～160℃之间，然后将经过挤压反应，能够取得很好的接枝效果，挤压反应后的物料挤出，冷却切粒，得到热塑性淀粉母粒；

再将全部热塑性淀粉母粒与按重量份数计量的乙二醇19Kg和戊二醛0.5Kg，通过高速混炼机搅拌，得母粒混合料；

继而将母粒混合料通过挤出机进行挤压反应，各段温度控制在160℃～170℃之间，再将挤压反应后的物料挤出，

最后，将挤出的物料经冷却后，进行切粒，获得热塑性淀粉塑料，经筛选分类后，进行包装。

所述的增塑剂为甘油、乙二醇、山梨醇、聚乙二醇、丙三醇、丙二醇或聚酯酰胺。

利用本发明试制的热塑性淀粉塑料生产薄膜的各项性能指标基本能达到应用传统塑料的性能指标：

性能名称	单位	数据	性能名称	单位	数据
						薄膜密度	g/cm	1.15-1.18	拉伸强度	Mpa	7-10
薄膜厚度	mm	0.4-0.6	断裂伸长率	％	180-260
						光泽度	％	60-80	撕裂强度	N/mm	33-35

Claims (4)

1、一种热塑性淀粉塑料，其特征在于：其制备各组分和重量份数如下：

淀粉            100～120

马来酸酐        2～4

过氧化叔丁基    0.02～0.05

马来酸二辛酯    1～5

一次增塑剂      10～25

二次增塑剂      9.5～23.5

戊二醛          0.5～1

水              15～20。

2、如权利要求1所述的热塑性淀粉塑料，其特征在于：其制备各组分和择优重量份数如下：

淀粉            110

马来酸酐        3

过氧化叔丁基    0.035

马来酸二辛酯    3

一次增塑剂      17.5

二次增塑剂      16.5

戊二醛          0.75

水              17.5。

3、如权利要求1或2所述的热塑性淀粉塑料，其特征在于：所述的一次增塑剂和二次增塑剂为甘油、乙二醇、山梨醇、聚乙二醇、丙三醇、丙二醇或柠檬酸。

4、如权利要求1所述的热塑性淀粉塑料，其特征在于：它的制备方法和生产工艺如下：

首先按照组分和重量份数分别计量出淀粉、一次增塑剂、马来酸酐(相容剂1)、过氧化叔丁基(引发剂)和马来酸二辛酯(相容剂2)的重量，并通过高速混炼机进行混合搅拌，得混合物料；

然后按照重量份数计量出水的重量，并将水与混合物料添加入挤出机，通过挤出机进行挤压反应，期间的各区间温度控制范围在140℃～160℃之间，然后将经过挤压反应后的物料挤出，冷却后切粒，得到热塑性淀粉母粒；

再将热塑性淀粉母粒与按重量份数计量的二次增塑剂和戊二醛，通过高速混炼机搅拌混合，得母粒混合料；

继而将母粒混合料通过挤出机进行挤压反应，各段温度控制在160℃～170℃之间，再将挤压反应后的物料挤出，

最后，将挤出的物料经冷却后，进行切粒，获得热塑性淀粉塑料，经筛选分类后，进行包装。

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