CN102153787B - 一种硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料及其制备方法，该复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉20-50份、聚丙烯10-50份、无机填料硫酸钙10-20份、增塑剂5-25份。其制备方法是，将玉米淀粉、尿素和乙二醇互配增塑剂，加入高速混合机中混合10-25min；将无机填料硫酸钙、聚丙烯加入高速混合机中混合8-20min；将所得混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒。本发明之硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料，强度高，耐水性好，尺寸稳定性好，可生物降解，特别适于制作包装产品、托盘、一次性筷子等。

Description

一种硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
当今社会石油能源越来越紧张，环境污染日趋严重，目前大量使用的塑料包装袋，造成严重的“白色污染”。在这种背景下，开发一种节约能源且环保的绿色新型材料非常重要。目前，天然高分子材料已经引起很多科学家的关注和研究，也有产品进入工业生产，其中最成功的是意大利Montedison集团开发生产的Mater Bi品牌，它是由变性淀粉和改性的聚乙烯醇共混构成互穿型网络结构高分子塑料合金。淀粉是目前广泛使用的一类可生物降解的天然高分子材料，在自然环境下由微生物作用而分解，最终分解为无毒的CO2和H2O，且具有原料丰富、价格低廉等优点。但是淀粉分子链含有大量羟基，容易在分子链内和分子链外形成氢键，因此难溶，难熔，加工性能差，并且耐水性差，一遇水或长期在潮湿空气中，容易吸收水分，其稳定性下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种强度高，耐水性好，尺寸稳定性好，可生物降解的硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：
本发明之硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉20-50份、聚丙烯（PP）10-50份、无机填料硫酸钙10-20份、增塑剂5-25份；
优选的重量配比为：玉米淀粉20份、聚丙烯50份、无机填料硫酸钙10份、尿素和乙二醇互配增塑剂20份；
所述增塑剂为尿素和乙二醇互配增塑剂，其比例为尿素:乙二醇=1:1-3（优选1∶3）。
本发明之硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合10-25min（优选20min）；
（2）将无机填料硫酸钙、聚丙烯加入高速混合机中混合8-20min（优选10min），得玉米淀粉、增塑剂、无机填料硫酸钙和聚丙烯的混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，机头温度为100-160℃（优选150℃），螺杆转速为90-120r/min（优选100 r/min）。
本发明使用之玉米淀粉可生物降解，资源丰富，价格低廉，有较好的力学性能。聚丙烯在高温下熔融加工性能佳，具备良好的力学稳定性，因此可以作为粘合剂和增强剂，有效改善淀粉的热塑性，提高材料的力学性能、耐水性和尺寸稳定性。无机填料硫酸钙化学性质不活泼，具有耐化学药品性和电绝缘性，因此一方面可以调节材料的稳定性、刚性和硬度，从而提高材料的机械性能和耐热性；另外一方面，可提高材料的耐水性和外观白度，并大大地降低成本。由于淀粉分子链含有大量羟基，容易在分子链内和分子链外形成氢键，因此难溶，难熔，加入尿素和乙二醇互配增塑剂，尿素和乙二醇都是小分子，容易扩散，并且尿素分子上的氨基和乙二醇分子上的羟基均可以与淀粉中的羟基形成氢键，从而可破环淀粉分子间和分子内的氢键，起到有效的增塑作用。
本发明之硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料，强度高，耐水性好，尺寸稳定性好，可生物降解，特别适于制作包装产品、托盘、一次性筷子等。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉4 Kg、聚丙烯10Kg、无机填料硫酸钙2Kg、增塑剂（尿素∶乙二醇=1∶3）4Kg。
制备方法：
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合20min；
（2）将无机填料硫酸钙、聚丙烯加入高速混合机中混合10min，得玉米淀粉、增塑剂、无机填料硫酸钙和聚丙烯的混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，机头温度为150℃，螺杆转速为100r/min。
本实施例产品性能检测，拉伸强度、断裂伸长率按照GB/T12914-2008规定方法检测，吸水率按GB1034-86规定方法检测，结果见表1。
实施例2
本实施例硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉6 Kg、聚丙烯8Kg、无机填料硫酸钙2Kg、增塑剂（尿素∶乙二醇=1∶3）4Kg。
制备方法：
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合20min；
（2）将无机填料硫酸钙、聚丙烯加入高速混合机中混合15min，得玉米淀粉、增塑剂、无机填料硫酸钙和聚丙烯的混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，机头温度为160℃，螺杆转速为120r/min。
本实施例产品性能检测，拉伸强度、断裂伸长率按照GB/T12914-2008规定方法检测，吸水率按GB1034-86规定方法检测，结果见表1。
实施例3
本实施例硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉10 Kg、聚丙烯4Kg、无机填料硫酸钙2Kg、增塑剂（尿素∶乙二醇=1∶3）4Kg。
制备方法：
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合20min；
（2）将无机填料硫酸钙、聚丙烯加入高速混合机中混合20min，得玉米淀粉、增塑剂、无机填料硫酸钙和聚丙烯的混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，机头温度为160℃，螺杆转速为120r/min。
本实施例产品性能检测，拉伸强度、断裂伸长率按照GB/T12914-2008规定方法检测，吸水率按GB1034-86规定方法检测，结果见表1。
由表1可知，本发明之硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料性能优于改性前的玉米淀粉及聚丙烯。
表1 实施例1－3产品及聚丙烯玉米淀粉性能检测结果比较
  拉伸强度MPa 断裂伸长率% 吸水率%
实施例1 25.1 78.5 12.6
实施例2 17.8 72.5 23.7
实施例3 15.6 69.2 25.5
玉米淀粉 4.5 40.0 45.2
聚丙烯 14.8 68.4 27.2

Claims (4)

1.一种硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉20-50份、聚丙烯10-50份、无机填料硫酸钙10-20份、增塑剂5-25份；
所述增塑剂为尿素和乙二醇互配增塑剂，其比例为尿素:乙二醇=1:1-3。
2.根据权利要求1所述的硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉20份、聚丙烯50份、无机填料硫酸钙10份、增塑剂20份。
3.一种如权利要求1或2所述的硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合10-25min；
（2）将无机填料硫酸钙、聚丙烯加入高速混合机中混合8-20min，得玉米淀粉、增塑剂、无机填料硫酸钙和聚丙烯的混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，机头温度为100-160℃，螺杆转速为90-120r/min。
4.根据权利要求3所述的硫酸钙玉米淀粉聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合20min；
（2）将无机填料硫酸钙、聚丙烯加入高速混合机中混合10min，得玉米淀粉、增塑剂、无机填料硫酸钙和聚丙烯的混合物；
（3）将步骤（2）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，机头温度为150℃，螺杆转速为100r/min。
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