CN102219952A - 一种硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙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低密度聚乙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15～50份、低密度聚乙烯30～60份、硫酸钙3～15份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯5～25份。本发明还包括硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料的制备方法。本发明之硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料，机械强度高，耐水性及尺寸稳定性好，可生物降解，易于加工成型，特别适于制作食品包装或运输包装等包装产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展，能源越来越紧张，环境污染日趋严重，如目前大量使用的塑料包装袋，造成严重的“白色污染”。目前，天然高分子材料已经引起很多科学家的关注和研究，其中，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，在自然环境下可由微生物作用而分解，最终分解为无毒的CO2和H2O，且原料丰富，价格低廉。目前已经有生产出热塑性淀粉产品，但是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，提供一种机械强度高，耐水性及尺寸稳定性好，可生物降解，易于加工成型的硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙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低密度聚乙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉15～50份、低密度聚乙烯（LDPE）30～60份、硫酸钙3～15份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）5～25份。
优选的重量配比为：玉米淀粉16份、低密度聚乙烯（LDPE）60份、硫酸钙4份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯12份。
本发明之硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将一半的玉米淀粉，在常温下用水糊化30～40min（优选35 min），其中，水的重量为玉米淀粉重量的20～30%（优选25%）；
（2）将经过步骤（1）糊化的玉米淀粉和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，加入高速混合机中混合10～25min（优选20 min），再加入剩余未糊化的玉米淀粉、无机填料硫酸钙和低密度聚乙烯，在高速混合机中混合10～25min（优选20 min），得玉米淀粉、低密度聚乙烯、无机填料硫酸钙和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯的混合物；
（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90～140℃（优选120℃），螺杆转速为100～120r/min（优选110 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。低密度聚乙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，加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP），邻苯二甲酸二辛酯（DOP）分子链上的酯基可以与淀粉中的羟基形成氢键，从而可破坏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低密度聚乙烯复合材料，机械强度高，耐水性及尺寸稳定性好，可生物降解，易于加工成型，可以流延成复合薄膜广泛应用于食品包装，发泡成缓冲材料应用于运输包装等包装领域。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例之硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉4Kg、低密度聚乙烯（LDPE）15 Kg、硫酸钙1 Kg、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）3 Kg。
制备方法：
（1）将一半的玉米淀粉2Kg，在常温下用400g水糊化35min；
（2）将经过步骤（1）糊化的玉米淀粉和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，加入高速混合机中混合20min，再加入剩余未糊化的玉米淀粉、无机填料硫酸钙和低密度聚乙烯，在高速混合机中混合20min，得玉米淀粉、低密度聚乙烯、无机填料硫酸钙和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯的混合物；
（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110℃，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规定方法标准检测，吸水率按GB1034-86规定方法标准检测，结果见表1。
实施例2
本实施例之硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉6Kg、低密度聚乙烯（LDPE）10 Kg、硫酸钙2 Kg、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）2 Kg。
制备方法：
（1）将一半的玉米淀粉3Kg，在常温下用800g水糊化40min；
（2）将经过步骤（1）糊化的玉米淀粉和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，加入高速混合机中混合15min，再加入剩余未糊化的玉米淀粉、无机填料硫酸钙和低密度聚乙烯，在高速混合机中混合20min，得玉米淀粉、低密度聚乙烯、无机填料硫酸钙和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯的混合物；
（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120℃，螺杆转速为110r/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规定方法标准检测，吸水率按GB1034-86规定方法标准检测，结果见表1。
实施例3
本实施例之硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉10Kg、低密度聚乙烯（LDPE）6 Kg、硫酸钙1Kg、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）3Kg。
制备方法：
（1）将一半的玉米淀粉5Kg，在常温下用1250g水糊化30min；
（2）将经过步骤（1）糊化的玉米淀粉和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，加入高速混合机中混合20min，再加入剩余未糊化的玉米淀粉、无机填料硫酸钙和低密度聚乙烯，在高速混合机中混合20min，得玉米淀粉、低密度聚乙烯、无机填料硫酸钙和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯的混合物；
（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130℃，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规定方法标准检测，吸水率按GB1034-86规定方法标准检测，结果见表1。
由表1可知，本发明之硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料性能优于改性之前的热塑性玉米淀粉及低密度聚乙烯。
表1实施例1－3产品及热塑性玉米淀粉、低密度聚乙烯性能测试结果比较
| 拉伸强度MPa | 断裂伸长率% | 吸水率% | |
| 实施例1 | 21.1 | 75.8 | 21.3 |
| 实施例2 | 18.8 | 62.5 | 22.6 |
| 实施例3 | 17.5 | 52.3 | 23.6 |
| 热塑性玉米淀粉 | 4.5 | 40.0 | 45.2 |
| 低密度聚乙烯 | 15.7 | 51.6 | 24.1 |
Claims (4)
1.一种硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉15～50份、低密度聚乙烯30～60份、硫酸钙3～15份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯5～25份。
2.根据权利要求1所述的硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：玉米淀粉16份、低密度聚乙烯60份、硫酸钙4份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯12份。
3.一种如权利要求1或2所述的硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将一半的玉米淀粉，在常温下用水糊化30～40min，其中，水的重量为玉米淀粉重量的20～30%；
（2）将经过步骤（1）糊化的玉米淀粉和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，加入高速混合机中混合10～25min，再加入剩余未糊化的玉米淀粉、无机填料硫酸钙和低密度聚乙烯，在高速混合机中混合10～25min，得玉米淀粉、低密度聚乙烯、无机填料硫酸钙和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯的混合物；
（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90～140℃，螺杆转速为100～120r/min。
4.根据权利要求3所述的硫酸钙玉米淀粉低密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将一半的玉米淀粉，在常温下用水糊化35min，其中，水的重量为玉米淀粉重量的25%；
（2）将经过步骤（1）糊化的玉米淀粉和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，加入高速混合机中混合20min，再加入剩余未糊化的玉米淀粉、无机填料硫酸钙和低密度聚乙烯，在高速混合机中混合20min，得玉米淀粉、低密度聚乙烯、无机填料硫酸钙和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯的混合物；
（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120℃，螺杆转速为110r/min。
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