CN102161778B - 一种硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯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碳酸酯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30－60份、聚碳酸酯30－50份、无机填料硫酸钙5－15份、增塑剂10－30份。其制备方法是，将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合8－15min，再加入无机填料硫酸钙、聚碳酸酯，在高速混合机中混合10－20min；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碳酸酯复合材料，耐水性好，强度高，可生物降解，制造成本低，特别适于制作包装产品。

Description

一种硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯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碳酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术
目前大量使用的包装材料仍是以不能降解的塑料为主，形成了严重的“白色污染”。植物淀粉由于价格低，来源丰富（如玉米淀粉、马铃薯淀粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麦淀粉等），并且在自然环境下可完全生物分解，因此被应用于生产可降解材料，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，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。也有利用植物纤维作为生物降解材料，植物纤维的加入提供一定的机械强度，也有利于提高材料生物降解性能，但其耐水性也有限，长期存放在潮湿环境中，容易吸湿，从而使其机械强度下降，影响包装的质量和效果。
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，提供一种耐水性好，强度高，可生物降解，制造成本低的硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯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碳酸酯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉30－60份、聚碳酸酯（PC）30－50份、无机填料硫酸钙5－15份、增塑剂10－30份；
改进力学性能优选的重量配比为：玉米淀粉30份、聚碳酸酯（PC）50份、无机填料硫酸钙5份、增塑剂15份；
改进降解性能优选的重量配比为：玉米淀粉50份、聚碳酸酯（PC）30份、无机填料硫酸钙5份、增塑剂15份；
所述增塑剂为尿素和甘油互配增塑剂，其制备方法是，尿素和甘油按照1：1－5的重量比在常温下均匀混合20－30min（优选25min）。
本发明之硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯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8－15min（优选10min），再加入无机填料硫酸钙、聚碳酸酯，在高速混合机中混合10－20min（优选15min），得玉米淀粉、聚碳酸酯、无机填料硫酸钙、增塑剂的混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出，造粒，控制机头温度为90－150℃（优选130℃），螺杆转速为100－120r/min（优选110 r/min）。
本发明之硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯复合材料，所采用的聚碳酸酯是一种热塑性塑料，在高温和剪切力的作用下，具有良好的流动性和粘合力，与亲水性好的玉米淀粉之间有很好的粘接力，因此可以作为粘合剂和增强剂，有效改善其与淀粉之间的均匀混合，提高材料的力学性能。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，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，大大地降低成本。玉米淀粉可生物降解，资源丰富，价格低廉，但是玉米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，难溶，难熔，因此加入尿素和甘油互配增塑剂，尿素分子上的氨基和甘油分子上的羟基均可以与淀粉中的羟基形成氢键，起到很好的增塑玉米淀粉的作用。
本发明之硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯复合材料，耐水性好，强度高，可生物降解，制造成本低。
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。
参考例：
增塑剂的制备：将尿素3 Kg和甘油6Kg在常温下均匀混合25min，得尿素和甘油互配增塑剂。
实施例1
本实施例原料重量配比：玉米淀粉6Kg、聚碳酸酯10Kg、无机填料硫酸钙1Kg、增塑剂3Kg。
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合10min，再加入无机填料硫酸钙、聚碳酸酯，在高速混合机中混合15min，得玉米淀粉、聚碳酸酯、无机填料硫酸钙、增塑剂的混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出，造粒，控制机头温度为120℃，螺杆转速为100r/min。
本实施例产品性能检测，拉伸强度按GB/T12914一2008规定方法进行，断裂伸长率按GB/T12914一2008规定方法进行，材料降解性能的评价采用土埋生物降解实验（本生物降解实验采用比较简单的室内土埋法，环境温度18士5℃，所用土壤为普通户外土壤，降解实验开始后每隔10天加一定量的水，保持潮湿。间隔30天后，取出试样，冲洗掉表面泥土并放于50℃烘箱中烘干24小时，然后计算失重率）,其实验结果如表1所示。
实施例2
本实施例原料重量配比：玉米淀粉8Kg、聚碳酸酯8Kg、无机填料硫酸钙1Kg、增塑剂3Kg。
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合10min，再加入无机填料硫酸钙、聚碳酸酯，在高速混合机中混合15min，得玉米淀粉、聚碳酸酯、无机填料硫酸钙、增塑剂的混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出，造粒，控制机头温度为130℃，螺杆转速为115r/min。
本实施例产品性能检测，拉伸强度按GB/T12914一2008规定方法进行，断裂伸长率按GB/T12914一2008规定方法进行，材料降解性能的评价采用土埋生物降解实验（本生物降解实验采用比较简单的室内土埋法，环境温度18士5℃，所用土壤为普通户外土壤，降解实验开始后每隔10天加一定量的水，保持潮湿。间隔30天后，取出试样，冲洗掉表面泥土并放于50℃烘箱中烘干24小时，然后计算失重率）,其实验结果如表1。
实施例3
本实施例原料重量配比：玉米淀粉10Kg、聚碳酸酯6Kg、无机填料硫酸钙1Kg、增塑剂3Kg。
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合10min，再加入无机填料硫酸钙、聚碳酸酯，在高速混合机中混合15min，得玉米淀粉、聚碳酸酯、无机填料硫酸钙、增塑剂的混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出，造粒，控制机头温度为135℃，螺杆转速为120r/min。
本实施例产品性能检测，拉伸强度按GB/T12914一2008规定方法进行，断裂伸长率按GB/T12914一2008规定方法进行，材料降解性能的评价采用土埋生物降解实验（本生物降解实验采用比较简单的室内土埋法，环境温度18士5℃，所用土壤为普通户外土壤，降解实验开始后每隔10天加一定量的水，保持潮湿。间隔30天后，取出试样，冲洗掉表面泥土并放于50℃烘箱中烘干24小时，然后计算失重率）,其实验结果如表1所示。
表1 实施例1－3产品性能检测结果比较
  拉伸强度MPa 断裂伸长率% 失重率%
实施例1 15.8 61.3 25.5
实施例2 11.4 56.5 36.6
实施例3 7.8 56.3 40.6
PC 4.5 40.0 几乎无变化

Claims (4)

1. 一种硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉30－60份、聚碳酸酯30－50份、无机填料硫酸钙5－15份、增塑剂10－30份；
所述聚碳酸酯为失重率几乎无变化的聚碳酸酯；所述失重率的测试条件为：采用室内土埋法，环境温度18士5℃，所用土壤为普通户外土壤，降解实验开始后每隔10天加水，保持潮湿；间隔30天后，取出试样，冲洗掉表面泥土并放于50℃烘箱中烘干24小时，然后计算失重率；
所述增塑剂为尿素和甘油互配增塑剂，其制备方法是，尿素和甘油按照1：1－5的重量比在常温下均匀混合20－30min；
所述的硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯复合材料的制备方法，由以下步骤构成：
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合8－15min，再加入无机填料硫酸钙、聚碳酸酯，在高速混合机中混合10－20min，得玉米淀粉、聚碳酸酯、无机填料硫酸钙、增塑剂的混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出，造粒，控制机头温度为90－150℃，螺杆转速为100－120r/min。
2.根据权利要求1所述的硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉30份、聚碳酸酯50份、无机填料硫酸钙5份、增塑剂15份。
3.根据权利要求1所述的硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉50份、聚碳酸酯30份、无机填料硫酸钙5份、增塑剂15份。
4.根据权利要求1或2或3所述的硫酸钙玉米淀粉聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述制备方法由以下步骤构成：
（1）将玉米淀粉、增塑剂加入高速混合机中混合10min，再加入无机填料硫酸钙、聚碳酸酯，在高速混合机中混合15min，得玉米淀粉、聚碳酸酯、无机填料硫酸钙、增塑剂的混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物通过双螺杆挤出机挤出，造粒，控制机头温度为130℃，螺杆转速为110 r/min。
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