CN102504455B - 一种复合全降解材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料生产领域，特别公开了一种复合全降解材料的制备方法。本发明将纳米高岭土作为淀粉和聚乙烯醇塑料的填充改性剂，通过分散预处理，提高了聚乙烯醇的热稳定性及耐水性，改善了螺杆挤出的加工性能，并在聚乙烯村中产生新晶相，提高了制品的质量。本发明设计合理，具有操作简便，过程连续，生产效率高且节省电力，噪音低，生产过程无三废等特点。

Description

一种复合全降解材料的制备方法

（一）        技术领域

    本发明属于复合材料生产领域，特别涉及一种复合全降解材料的制备方法。

（二）        背景技术

我国降解塑料目前开拓的应用领域主要有农用、包装和日用一次性消费品，开发的产品主要有地膜、育苗钵、肥料带、堆肥袋、包装膜（袋）、食品袋、超市购物袋、垃圾袋、快餐餐具、饮料杯、台布、手套、高尔夫球座等。以塑料购物袋为例，中国连锁经营协会发布的《超市节能问题报告》指出，按照销售5万元商品用1000多个塑料袋计算，整个超市行业每年消耗的包装袋费用达50亿元，按目前1吨塑料1.2万元计算，超市需要包装袋重量超过40万吨；据中国塑料加工协会测算，菜市场、集贸市场、百货商店、书店、饮食店、水果摊点等塑料袋的用量一般是超市用量的3倍，约120万吨；这样，用于商店包装购物袋的塑料袋总量约160万吨。

塑料购物袋在为消费者提供便利的同时，由于过量使用及回收处理不到位等原因，也造成了严重的资源浪费和环境污染；据测算，每生产1吨塑料，需消耗3吨石油，目前，我国每年随生活垃圾进入填埋场的废塑料占填埋垃圾重量的3~5%，废塑料在自然条件下不易降解，造成长期的、潜在的生态环境问题。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种节约资源、保护环境的复合全降解材料的制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种复合全降解材料的制备方法，以淀粉和纳米高岭土为原料，主要包括如下步骤：

（1）将淀粉置于反应釜中，添加三偏磷酸钠作为交联剂，加热反应得到交联淀粉；

（2）将交联淀粉置于高速混合机中搅拌，加热至80~100℃；

（3）将纳米高岭土置于另一高速混合机中，添加铝酸酯偶联剂和硬脂酸，加热至90~100℃进行活化；

（4）将处理后的交联淀粉、纳米高岭土和聚乙烯醇在高速混合机中混合，然后加入聚乙烯蜡和三聚氰胺分散处理；

（5）将混合好的物料在双螺杆挤出机中进行熔融共混、捏合造粒，生产出生物质全降解树脂材料。

本发明将纳米高岭土作为淀粉和聚乙烯醇塑料的填充改性剂，通过分散预处理，提高了聚乙烯醇的热稳定性及耐水性，改善了螺杆挤出的加工性能，并在聚乙烯村中产生新晶相，提高了制品的质量。

本发明的更优方案为：

步骤（1）中，三偏磷酸钠的添加量为淀粉重量的3%，加热至50℃反应1h，得到交联淀粉。

步骤（2）中，交联淀粉的搅拌时间为5min。

步骤（3）中，铝酸酯偶联剂和硬脂酸的添加量均为纳米高岭土重量的1.5%，活化时间为5min。

步骤（4）中，交联淀粉、纳米高岭土和聚乙烯醇的重量配比为4:1:5，聚乙烯蜡的添加量为混合物料重量的2%，三聚氰胺的添加量为混合物料的1%，分散处理温度为100℃，时间为5min。

所述淀粉为木薯淀粉。

本发明关键技术的先进性表现在克服了普通生物降解产品在耐高温、耐湿及膜在高淀粉含量的情况下，干、湿强度不高的特点，使用补强剂、温强剂及耐寒剂以扩大产品的应用范围；另外，产品使用复合增塑剂有效提高淀粉和聚乙烯醇塑料的耐水性能，纳米高岭土的使用，通过分散预处理，提高了聚乙烯醇的热稳定性，改善了螺杆挤出的加工性能，并在聚乙烯醇中产生新晶相，提高了制品的质量。

本发明通过以上关键技术，使聚乙烯醇、淀粉、高岭土纳米复合材料性能上更接近通用塑料，可广泛用于生产包装袋（盒）、垃圾袋、日用装饰品等产品，对聚乙烯醇产品工业化生产具有指导意义。

本发明设计合理，具有操作简便，过程连续，生产效率高且节省电力，噪音低，生产过程无三废等特点，符合国家大力发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会的要求，市场前景广阔，经济效益和社会效益好，适于广泛推广应用。

（四）        具体实施方式

实施例：

（1）将淀粉置于反应釜中，添加三偏磷酸钠作为交联剂，三偏磷酸钠的添加量为淀粉重量的3%，加热至50℃反应1h，得到交联淀粉；

（2）将交联淀粉置于高速混合机中搅拌5min，加热至80~100℃；

（3）将纳米高岭土置于另一高速混合机中，添加铝酸酯偶联剂和硬脂酸，加热至90~100℃进行活化，铝酸酯偶联剂和硬脂酸的添加量均为纳米高岭土重量的1.5%，活化时间为5min；

（4）将处理后的交联淀粉、纳米高岭土和聚乙烯醇在高速混合机中混合，然后加入聚乙烯蜡和三聚氰胺分散处理，交联淀粉、纳米高岭土和聚乙烯醇的重量配比为4:1:5，聚乙烯蜡的添加量为混合物料重量的2%，三聚氰胺的添加量为混合物料的1%，分散处理温度为100℃，时间为5min；

（5）将混合好的物料在双螺杆挤出机中进行熔融共混、捏合造粒，生产出生物质全降解树脂材料。

本发明的主要特点为：

（1）采用交联淀粉以降低材料的吸湿性，淀粉采用木薯淀粉，基于微波辐射固相合成技术研究开发出交联淀粉的制备工艺，确定最佳反应条件，微波固相合成较传统淀粉乳液合成方法节省反应时间约500倍，且工艺过程无废水排放。

（2）借助差示扫描量热法（DSC）研究了聚乙烯醇、淀粉、高岭土纳米复合材料的非等温结晶动力学，研究纳米高岭土对聚乙烯醇有异相成核作用，提高晶体的完善程度，使材料中聚乙烯醇的结晶速率增加，从而提高结晶度。

（2）该树脂在不改变原来塑料制品生产厂家设备的条件下，可采用原吹塑、注塑、压延拉片等工艺生产出具有生物质降解功能的多种塑料制品，可广泛用于生产包装袋（盒）、垃圾袋、日用装饰品等产品。

（4）本发明设计合理，具有操作简便，过程连续，生产效率高且节省电力，噪音低，生产过程无三废等特点。

Claims (1)

1.一种复合全降解材料的制备方法，以淀粉和纳米高岭土为原料，其特征为，主要包括如下步骤：

（1）将木薯淀粉置于反应釜中，添加三偏磷酸钠作为交联剂，三偏磷酸钠的添加量为淀粉重量的3%，加热至50℃反应1h，得到交联淀粉；

（2）将交联淀粉置于高速混合机中搅拌5min，加热至80~100℃；

（3）将纳米高岭土置于另一高速混合机中，添加铝酸酯偶联剂和硬脂酸，铝酸酯偶联剂和硬脂酸的添加量均为纳米高岭土重量的1.5%，加热至90~100℃进行活化5min；

（4）将处理后的交联淀粉、纳米高岭土和聚乙烯醇在高速混合机中混合，然后加入聚乙烯蜡和三聚氰胺分散处理，交联淀粉、纳米高岭土和聚乙烯醇的重量配比为4:1:5，聚乙烯蜡的添加量为混合物料重量的2%，三聚氰胺的添加量为混合物料的1%，分散处理温度为100℃，时间为5min；

（5）将混合好的物料在双螺杆挤出机中进行熔融共混、捏合造粒，生产出生物质全降解树脂材料。