CN101597414A - 淀粉基可降解塑料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淀粉基可降解塑料，由高分子组合物制成，高分子组合物各组分及重量份为，淀粉50－80份，聚乙烯醇5－15份，多元醇7－15份，有机醛化合物5－10份，引发剂0.1－0.5份。本发明所使用的淀粉、聚乙烯醇均是易于生物降解的高分子材料，有利于消除“白色”污染，保护环境；生产工艺简单，降解效果明显，易于工业化生产。

Description

淀粉基可降解塑料

技术领域

本发明涉及一种淀粉基可降解塑料，属于国际专利分类C08J5/00“含有高分子物质的制品或成型材料的制造”技术领域。

背景技术

塑料的大量使用，产生了许多无法回收的一次性塑料废弃品，造成了日益严重的“白色污染”，如地下水体污染和土壤污染，动植物资源被破坏，严重危害着人类的生存与健康。淀粉有着再生、廉价、易保存和便于运输的特点，在一定条件下可进行各种反应，派生出众多衍生物。而淀粉良好的可再生利用性和生物降解性使其成为生物降解材料的极好原料。目前淀粉塑料制品成本虽然比一般塑料高10％～30％，但随着生产规模的扩大及其技术进步，用淀粉作为原料来生产生物降解制品以替代部分塑料制品有着很大的发展潜力。

淀粉是一种再生资源，来源广、价格低，可完全生物降解。但天然淀粉分子间存在氢键，溶解性很差，并有大量的羟基存在，使其亲水但并不溶于冷水，在水溶液中加热到一定温度而发生糊化，在缓慢冷却过程中发生凝胶化，加热时没有熔融过程，在温度300℃以上分解。然而淀粉可以在一定条件下通过物理过程破坏氢键，变成凝胶化淀粉。这种状态的淀粉结晶结构被破坏，分子变得无序化。有两种途径可以使淀粉失去结晶性：一是使淀粉在含水大于90％的条件下，达到90℃以上时淀粉颗粒消失而凝胶化；二是在水含量小于28％的条件下将淀粉在密封状态下加热，塑炼挤出，这时淀粉经受了真正的熔融。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉，环保型淀粉基可降解塑料及其制备方法。

本发明实现过程如下：

一种淀粉基可降解塑料，其特征在于各组分及重量份为：

淀粉            50-80

聚乙烯醇        5-15

丙烯酸丁酯      8-12

多元醇          7-15

有机醛化合物    5-10

引发剂          0.1-0.5

一种淀粉基可降解塑料的制备方法，包括如下步骤：

(1)淀粉水乳液在80～90℃下糊化；

(2)在40～60℃下，向糊化的淀粉中加入丙烯酸丁酯，然后滴加高锰酸钾溶液，最后滴加草酸，反应完全，减压抽滤，得淀粉接枝粗产品；

(3)在高速混合机中，将聚乙烯醇、多元醇和有机醛化合物混合搅拌加热升温至110～140℃，维持5～20分钟，添加淀粉接枝粗产品和引发剂后，加热升温至160～200℃，维持20～40分钟得淀粉基可降解塑料。

所述的淀粉为玉米淀粉、土豆淀粉或木薯淀粉。

所述聚乙烯醇醇解度为85％～100％。

多元醇选自丙三醇、山梨醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、二甘醇或三甘醇。

所述有机醛化合物选自甲醛、乙醛、丙醛、丁醛或乙二醛。

引发剂选自有机过氧化物、无机过氧化物或偶氮化合物，如过氧化氢，过氧化二苯甲酰，过氧化异丙苯，偶氮二异丁腈等。

本发明的优点与积极效果：(1)本发明所使用的淀粉、聚乙烯醇均是易于生物降解的高分子材料，有利于消除“白色”污染，保护环境。(2)淀粉作为一种天然高分子化合物，尤其是直链淀粉具有近似纤维的性能，其来源广泛，品种繁多，成本低廉。制得的淀粉基可降解塑料能在各种自然环境下完全降解，材料吸收紫外光后发生光引发反应，使键能减弱，分裂成分子量较低的碎片，较低分子量的碎片在空气中进一步氧化，产生自由基断链反应，进一步降解为能被生物分解的低分子量化合物，最终分解为CO₂和H₂O，环境污染低。(3)本发明工艺简单，降解效果明显，易于工业化生产。

具体实施方式

实施例1：

称取10克玉米淀粉加入配有温度计的两口烧瓶中，加入100mL蒸馏水，加热升温至85℃，糊化玉米淀粉30min后，再将温度降至45℃，依次加入2克丙烯酸丁酯、5％的高锰酸钾溶液和10ml无水乙醇，最后滴加10％草酸至无色，反应完全，减压抽滤，得接枝粗产品。在高速混合机中，将2克聚乙烯醇、1.5克丙三醇和1克乙二醛混合搅拌加热升温至110～140℃，维持5～20分钟，添加淀粉接枝粗产品和引发剂过氧化二苯甲酰0.03g后，加热升温至160～200℃，维持20～40分钟得淀粉基可降解塑料。

产品性能指标

将实施例1产品配方制得农用可降解淀粉膜雏形产品，测定膜的性能指标，包括拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等体现产品物理机械性能在内的质量指标，依据标准GB13735-92，如表1所示，该地膜符合国家标准测定要求。

表1地膜测定结果

实施例2：

淀粉            80

聚乙烯醇        12

丙烯酸丁酯      10

戊二醇          10

丁醛            8

过氧化异丙苯    0.4

按照上述配方，参照实施例1的制备方法制备得到淀粉基可降解塑料。

实施例3：

淀粉            60

聚乙烯醇        6

丙烯酸丁酯      10

二甘醇          8

丙醛            5

偶氮二异丁腈    0.2

按照上述配方，参照实施例1的制备方法制备得到淀粉基可降解塑料。

Claims (8)

1、一种淀粉基可降解塑料，其特征在于包括下述组分，各组分重量份为：

淀粉            50-80

聚乙烯醇        5-15

丙烯酸丁酯      8-12

多元醇          7-15

有机醛化合物    5-10

引发剂          0.1-0.5。

2、根据权利要求1所述淀粉基可降解塑料，其特征在于：所述的淀粉为玉米淀粉、土豆淀粉或木薯淀粉。

3、根据权利要求1所述淀粉基可降解塑料，其特征在于：聚乙烯醇醇解度为85％～100％。

4、根据权利要求1所述淀粉基可降解塑料，其特征在于：多元醇选自丙三醇、山梨醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、二甘醇或三甘醇。

5、根据权利要求1所述淀粉基可降解塑料，其特征在于：所述有机醛化合物选自甲醛、乙醛、丙醛、丁醛或乙二醛。

6、根据权利要求1所述淀粉基可降解塑料，其特征在于：引发剂选自有机过氧化物、无机过氧化物或偶氮化合物。

7、根据权利要求6所述淀粉基可降解塑料，其特征在于：引发剂为过氧化氢，过氧化二苯甲酰，过氧化异丙苯或偶氮二异丁腈。

8、权利要求1所述淀粉基可降解塑料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)淀粉水乳液在80～90℃下糊化；

(2)在40～60℃下，向糊化的淀粉中加入丙烯酸丁酯，然后滴加高锰酸钾溶液，最后滴加草酸，反应完全，减压抽滤，得到淀粉接枝粗产品；

(3)在高速混合机中，将聚乙烯醇、多元醇和有机醛化合物混合搅拌加热升温至110～140℃，添加淀粉接枝粗产品和引发剂后，加热升温至160～200℃反应，得淀粉基可降解塑料。