CN102863654B - 一种淀粉和聚乳酸的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种淀粉和聚乳酸的复合材料及其制备方法，所述复合材料包括以重量份数计的组分为：改性淀粉20～75份、聚乳酸树脂10～65份、分子量为800～2000的端羟基乳酸低聚物2～10份、增塑剂1～10份、脂肪族扩链剂0.1～1.0份、滑石粉0.5～2份、助剂0.1～3份。所述制备方法包括：先将改性淀粉、聚乳酸、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、和偶联剂在高速搅拌机中进行共混，然后将共混物和扩链剂的混合物料加到双螺杆挤出机中进行熔融挤出、冷却、造粒，即制得淀粉和聚乳酸的复合材料。本发明的淀粉和聚乳酸的复合材料具有相容性好，成本低、韧性好、耐热性好、可完全生物降解等特点，且制备工艺流程简单，无三废排放，可实现大规模生产。

Description

一种淀粉和聚乳酸的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物降解高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种淀粉和聚乳酸的复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，随着石油资源的日趋紧张，环境污染又成为人类生存最主要的几大问题之一，可完全降解非石油基高分子材料越来越得到人们的重视。聚乳酸是一种从玉米发酵再聚合得到的高分子材料，是环境友好可生物降解材料，同时聚乳酸具有很好的生物相容性、热塑加工性能和机械性能，可以被用于各个高分子材料领域。但是，聚乳酸的价格偏高，致使其应用受到很大地限制。植物淀粉作为天然高分子化合物在可再生资源中占据非常重要的地位，其价格低，来源丰富，并且在自然环境下可完全生物分解，因此可以通过加入淀粉作为填料来降低聚乳酸制品的生产成本，同时提高降解性。到目前为止，国内外已有很多关于聚乳酸和淀粉共混材料方面的研究和报道，但仍存在相容性不好、韧性较差、热变形温度低、淀粉添加量少和含大量非降解性添加物等问题。
如，中国专利CN 102408690 A公开了一种热塑性淀粉改性聚乳酸材料，通过简单的直接共混形成淀粉与聚乳酸的共混体系，但是淀粉与聚乳酸不相容，共混体系界面粘结性差，造成产物力学性能低。
中国专利CN 101831155 A公开了一种淀粉/聚乳酸共混物的制备方法，其所使用的扩链剂为具有毒性的二异氰酸酯类化合物，限制了其在一次性食品包装和餐具方面的应用。
中国专利CN 102311562A公开了一种热塑性淀粉与聚乳酸的共混物及其制作方法，其所使用的增溶剂为聚羟基酯醚，该增溶剂对淀粉/聚乳酸共混体系的力学性能是有一定的提高，但性能提高的程度有限。
中国专利CN 101781448A公开了一种可完全生物降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，该方法通过添加热塑性弹性增韧剂提高了共混物的力学和热性能，但所使用的热塑性弹性增韧剂为液体橡胶或热塑性弹性体，为不可生物降解成分，影响了共混物的可完全降解性。
中国专利CN 101948613A公开了一种全生物降解高韧性聚乳酸树脂及其制备方法，其中淀粉改性过程中使用了溶剂甲苯进行回流分水，最终的改性淀粉中含残留溶剂甲苯，挥发性大，暴露于空气中很容易扩散，不利于环保。
中国专利CN 101343406A公开了一种耐温型聚乳酸-淀粉合金系全生物降解材料及其制备方法，虽然使得聚乳酸的热变形温度提高到85℃以上，但其中接枝改性淀粉含量只有10～20，聚乳酸中的填料成分不超过40，制造成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种全生物降解的淀粉和聚乳酸的复合材料，这种复合材料具有组分间相容性好、淀粉含量高、力学性能优异，热变形温度高的特点。
本发明所要解决的另一技术问题是提供上述淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种淀粉和聚乳酸的复合材料，由以下组分的原料以重量份数计的组分为：
所述改性淀粉是将100份植物淀粉与3～8份分子量为600～1000的聚乙二醇混合物、0.1～0.5份偶联剂在65～110℃的高速混合机中进行共混改性可得。上述植物淀粉包括玉米淀粉、高粱淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、山药淀粉、绿豆淀粉、蚕豆淀粉、豌豆淀粉、豇豆淀粉、混合豆淀粉中的一种或几种。
所述聚乳酸树脂为Natureworks牌号为4032D、3052D的聚乳酸树脂中的一种或两种。
所述增塑剂为聚乙二醇、生物降解共聚酯中的一种或几种，上述聚乙二醇包括分子量为6000、8000、10000、20000中的一种或者几种；上述生物降解共聚酯包括聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己内酯（PCL）、二氧化碳聚合物（PPC）中的一种或几种。
所述扩链剂为德国巴斯夫的ADR-4370S、ADR-4368CS中的一种。
所述滑石粉的粒度为2000目以上，白度大于92%。
还包括0.1～3重量份的助剂，所述助剂为润滑剂、偶联剂中的一种或几种。其中，润滑剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸铝中的一种或几种；偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种。
所述复合材料还可添加下列之一或一种以上任意组合的添加剂：抗氧化剂、紫外线吸收剂、稳定剂、染料、阻燃剂、抗静电剂，以满足用于各种特殊要求制品的需求。
本发明的制备方法包括以下步骤：
步骤1）称取改性淀粉20～75份、聚乳酸树脂10～65份、分子量为800～2000的端羟基乳酸低聚物2～10份、增塑剂1～10份、脂肪族扩链剂0.1～1.0份、粒度为2000目以上、白度大于92%的滑石粉0.5～2份、助剂0.1～3的各组分，待用；
步骤2）将所述聚乳酸树脂、改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、助剂依次加入到70～150℃的高速混合机中共混，搅拌时间为10～30min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤3）将上述混合物料和0.1～1.0重量份的脂肪族扩链剂在50℃以下的搅拌机中进行冷混1～10min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤4）在干燥设备中将造好的粒料在60～80℃下，干燥至水分含量低于250ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所述改性淀粉的制备步骤为：将100份植物淀粉与3～8份分子量为600～1000的聚乙二醇混合物、0.1～0.5份偶联剂在65～110℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为10～30min，制得改性淀粉。
所述双螺杆挤出机为啮合型同向旋转双螺杆挤出系统，加料口筒体上设置冷却水通道，通过循环冷却水将喂料段的温度控制在50～100℃，以防止扩链剂过早的熔融和产生凝胶。所述混合物料在所述的双螺杆挤出机中挤出温度为140～185℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为100～350r/min。
本发明具有下列优点：
（1）本发明中采用可生物降解的分子量在800～2000之间的端羟基乳酸低聚物起到淀粉与聚乳酸的相容剂的作用。原因有三：一是由于聚乳酸随着分子量的降低其疏水性降低，而且聚乳酸在低聚合度时端基功能基团较多，这都有助于乳酸低聚物与淀粉表面的羟基发生相互作用；二是乳酸低聚物还可以有效地破坏淀粉的结晶结构，起到对淀粉进行塑化的作用，乳酸低聚物的分子量越低，其效果越显著；三是高分子量的聚乳酸是由乳酸经过一系列的聚合反应生成乳酸低聚物，然后再进一步聚合反应得到高分子量的聚乳酸，所以，高分子量聚乳酸本身就与乳酸低聚物有很好的相容性。这样以来，乳酸低聚物就可以视为一种媒介，将淀粉和聚乳酸紧密结合起来，提高淀粉与聚乳酸的相容性。
下面将以重量份数配方为：改性淀粉50份、牌号为3052D的聚乳酸树脂30份、相容剂5份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）10份、ADR-4368CS扩链剂1.0份、滑石粉2.0份、铝酸酯偶联剂1份、硬脂酸钙1份为例进行淀粉与聚乳酸的共混体系的力学性能对比：
其中改性淀粉的制备：将100份植物淀粉与1.5份分子量为600的聚乙二醇、1份分子量为800的聚乙二醇、2.5份分子量为1000的聚乙二醇、0.2份铝酸酯偶联剂在90℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为12min，制得改性淀粉。
（2）由于本发明的复合材料采用淀粉和聚乳酸为主要原料，复合材料为完全可生物降解材料，其中淀粉含量可高达75%，仍具有优异的加工性能、力学性能和使用性能。纯植物淀粉和聚乳酸直接混合，所得混合物相容性差，材质脆。本发明首先将植物淀粉和少量的分子量为600～1000的聚乙二醇混合物、偶联剂在65～110℃的高速混合机中进行共混改性，通过偶联剂的偶联作用，使添加的液体聚乙二醇混合物均匀分散在淀粉的表面，聚乙二醇分子中的羟基与淀粉中的羟基形成氢键，从而使淀粉具有很好的热塑性加工性能。
（3）本发明所采用的增塑剂均为符合卫生标准的可降解聚合物。改性淀粉时采用的液体聚乙二醇混合物，分散性好，与后期共混时添加的聚乙二醇增塑剂共同作用，进一步提高增韧效果。本发明还采用了聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己内酯（PCL）、二氧化碳聚合物（PPC）等韧性很高的生物降解共聚酯来做增韧剂，不仅可以完全生物降解，同时还提高了复合材料的断裂伸长率和抗冲击强度，增强了复合材料的柔韧性。
（4）本发明添加了少量的滑石粉作为结晶成核剂，提高了复合材料的结晶速率，使复合材料的热变形温度提高至95℃左右，满足一般快速消费品、一次性食品包装和餐具的储存要求和使用要求。
（5）聚乳酸在加工过程中会因水、热等因素而使分子量降低，材料性能下降。本发明在物料进入双螺杆挤出机前添加了少量的巴斯夫的脂肪族扩链剂ADR，一种多功能丙烯酸共聚物，依靠重新偶合降解的分子链来增加聚乳酸的分子量，可最大限度的扩展分子链而不产生交联和凝胶，提高了材料的机械性能。
（6）本发明生产过程中所使用的双螺杆挤出机，冷却水循环利用，不产生废水、废气和废渣，且可实现规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行详细描述，各实施例所用滑石粉的粒度为2000目以上，白度大于92%。
实施例1
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与1份分子量为600的聚乙二醇、1份分子量为800的聚乙二醇、1份分子量为1000聚乙二醇和0.5份铝酸酯偶联剂在70℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为20min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉20份、牌号为4032D的聚乳酸树脂65份、分子量为1900的端羟基乳酸低聚物7份、分子量为6000的聚乙二醇5份、ADR-4370S扩链剂0.5份、滑石粉2份、铝酸酯偶联剂0.5份、白油1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1）所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到90℃的高速混合机中共混，搅拌时间为15min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在35℃的搅拌机中进行冷混8min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在70℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量200ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机为啮合型同向旋转双螺杆挤出系统，加料口筒体上设置冷却水通道，通过循环冷却水将喂料段的温度控制在40～100℃，以防止扩链剂过早的熔融和产生凝胶。上述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=100℃，T2=155℃，T3=185℃，T4=180℃，T5=175℃，T6=165℃，T7=155℃，T8=150℃，T9=145℃，T10=135℃，机头温度在135℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为155r/min。
实施例2
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与5份分子量为600的聚乙二醇、3份分子量为1000聚乙二醇、0.1份铝酸酯偶联剂在80℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为30min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉75份、牌号为4032D的聚乳酸树脂10份、分子量为1700的端羟基乳酸低聚物2份、分子量为6000的聚乙二醇2份、分子量为20000的聚乙二醇3份、巴斯夫的PBAT 5份、ADR-4370S扩链剂1份、滑石粉0.5份、铝酸酯偶联剂0.5份、白油1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到110℃的高速混合机中共混，搅拌时间为28min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在30℃的搅拌机中进行冷混8min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在80℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量150ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=95℃，T2=165℃，T3=180℃，T4=175℃，T5=170℃，T6=160℃，T7=150℃，T8=145℃，T9=140℃，T10=135℃，机头温度在130℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为170r/min。
实施例3
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与2份分子量为600的聚乙二醇、3份分子量为1000聚乙二醇、0.5份铝酸酯偶联剂在90℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为18min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉30份、牌号为4032D的聚乳酸树脂60份、分子量为1300的端羟基乳酸低聚物2份、分子量为8000的聚乙二醇5份、ADR-4370S扩链剂0.5份、滑石粉1份、钛酸酯偶联剂0.5份、白油1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到120℃的高速混合机中共混，搅拌时间为15min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在25℃的搅拌机中进行冷混8min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在65℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量200ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=90℃，T2=160℃，T3=175℃，T4=170℃，T5=165℃，T6=155℃，T7=145℃，T8=140℃，T9=135℃，T10=125℃，机头温度在125℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为180r/min。
实施例4
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与1.5份分子量为600的聚乙二醇、1.5份分子量为800的聚乙二醇、2份分子量为1000的聚乙二醇、0.5份铝酸酯偶联剂在95℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为20min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉35份、牌号为4032D的聚乳酸树脂50份、分子量为1300的端羟基乳酸低聚物5份、分子量为20000的聚乙二醇6份、ADR-4368CS扩链剂0.5份、滑石粉1份、硅烷偶联剂0.5份、硬脂酸钙1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到130℃的高速混合机中共混，搅拌时间为18min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在45℃的搅拌机中进行冷混5min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在75℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量190ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=85℃，T2=155℃，T3=175℃，T4=180℃，T5=175℃，T6=160℃，T7=150℃，T8=140℃，T9=135℃，T10=125℃，机头温度在125℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为220r/min。
实施例5
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与2.5份分子量为800的聚乙二醇、2.5份分子量为1000的聚乙二醇、0.5份铝酸酯偶联剂在110℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为10min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉40份、牌号为4032D的聚乳酸树脂41份、分子量为2000的端羟基乳酸低聚物10份、分子量为8000的聚乙二醇5份、ADR-4368CS扩链剂0.5份、滑石粉1.5份、铝酸酯偶联剂0.5份、硅烷偶联剂0.5份、硬脂酸铝1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到95℃的高速混合机中共混，搅拌时间为25min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在30℃的搅拌机中进行冷混8min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在80℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量150ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=70℃，T2=145℃，T3=170℃，T4=175℃，T5=165℃，T6=160℃，T7=155℃，T8=145℃，T9=140℃，T10=135℃，机头温度在125℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为230r/min。
实施例6
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与2份分子量为600的聚乙二醇、2.5份分子量为800的聚乙二醇、0.5份分子量为1000的聚乙二醇、0.2份铝酸酯偶联剂在105℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为10min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉45份、牌号为3052D的聚乳酸树脂40份、分子量为1800的端羟基乳酸低聚物7份、分子量为6000的聚乙二醇3份、分子量为20000的聚乙二醇2份、ADR-4370S扩链剂0.5份、滑石粉1.0份、钛酸酯偶联剂0.5份、硬脂酸铝1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到140℃的高速混合机中共混，搅拌时间为10min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在45℃的搅拌机中进行冷混5min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在80℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量170ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=65℃，T2=140℃，T3=170℃，T4=175℃，T5=175℃，T6=170℃，T7=165℃，T8=155℃，T9=145℃，T10=135℃，机头温度在135℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为245r/min。
实施例7
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与1.5份分子量为600的聚乙二醇、1份分子量为800的聚乙二醇、2.5份分子量为1000的聚乙二醇、0.2份铝酸酯偶联剂在90℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为12min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉50份、牌号为3052D的聚乳酸树脂30份、分子量为1400的端羟基乳酸低聚物5份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）10份、ADR-4368CS扩链剂1.0份、滑石粉2.0份、铝酸酯偶联剂1份、硬脂酸钙1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到140℃的高速混合机中共混，搅拌时间为30min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在40℃的搅拌机中进行冷混5min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在80℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量185ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=75℃，T2=150℃，T3=170℃，T4=175℃，T5=185℃，T6=175℃，T7=165℃，T8=155℃，T9=145℃，T10=140℃，机头温度在135℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300r/min。
实施例8
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与5份分子量为800的聚乙二醇、0.5份铝酸酯偶联剂在110℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为20min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉55份、牌号为3052D的聚乳酸树脂20份、牌号为4032D的聚乳酸树脂5份、分子量为1600的端羟基乳酸低聚物3份、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）12份、ADR-4368CS扩链剂1.0份、滑石粉1.5份、硅烷偶联剂1份、白油1.5份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到130℃的高速混合机中共混，搅拌时间为25min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在40℃的搅拌机中进行冷混5min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在80℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量185ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=75℃，T2=150℃，T3=170℃，T4=175℃，T5=185℃，T6=175℃，T7=165℃，T8=155℃，T9=145℃，T10=140℃，机头温度在135℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300r/min。
实施例9
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与5份分子量为1000的聚乙二醇、0.3份铝酸酯偶联剂在110℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为10min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉60份、牌号为3052D的聚乳酸树脂20份、分子量为1000的端羟基乳酸低聚物5份、聚己内酯（PCL）10份、ADR-4370S扩链剂1.0份、滑石粉1.0份、铝酸酯偶联剂1份、白油2份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到150℃的高速混合机中共混，搅拌时间为20min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在40℃的搅拌机中进行冷混10min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在70℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量230ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=100℃，T2=160℃，T3=170℃，T4=175℃，T5=185℃，T6=175℃，T7=165℃，T8=155℃，T9=145℃，T10=140℃，机头温度在135℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为320r/min。
实施例10
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与5份分子量为600的聚乙二醇、0.5份铝酸酯偶联剂在110℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为30min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉65份、牌号为3052D的聚乳酸树脂10份、牌号为4032D的聚乳酸树脂5份、分子量为900的端羟基乳酸低聚物7份、聚己内酯（PCL）10份、ADR-4368CS扩链剂1.0份、滑石粉0.5份、铝酸酯偶联剂0.5份、硬脂酸钙1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到150℃的高速混合机中共混，搅拌时间为30min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在45℃的搅拌机中进行冷混5min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在80℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量200ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=65℃，T2=140℃，T3=170℃，T4=175℃，T5=180℃，T6=180℃，T7=170℃，T8=165℃，T9=155℃，T10=145℃，机头温度在140℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为350r/min。
实施例11
在本实施例中，淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法如下：
步骤1）将100份植物淀粉与2.5份分子量为600的聚乙二醇、2.5份分子量为800的聚乙二醇、0.5份铝酸酯偶联剂在110℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为30min，制得改性淀粉。
步骤2）按重量份计，称取步骤1）所得的改性淀粉70份、牌号为3052D的聚乳酸树脂3份、牌号为4032D的聚乳酸树脂7份、分子量为800的端羟基乳酸低聚物7份、二氧化碳聚合物（PPC）5份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）5份、ADR-4370S扩链剂1.0份、滑石粉0.5份、铝酸酯偶联剂0.5份、硬脂酸钙1份，待用；
步骤3）将称取的聚乳酸、步骤1所得的改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂依次加入到145℃的高速混合机中共混，搅拌时间为28min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤4）将上述混合物料和扩链剂在35℃的搅拌机中进行冷混10min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒。
步骤5）在80℃的干燥设备中将造好的粒料，干燥至水分含量180ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
所用双螺杆挤出机的型号同实例1，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：T1=65℃，T2=140℃，T3=170℃，T4=175℃，T5=180℃，T6=180℃，T7=170℃，T8=165℃，T9=155℃，T10=145℃，机头温度在140℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为330r/min。
对上述实施例1～实施例11中得到的淀粉和聚乳酸的复合材料进行了力学性能测试，力学性能测试项目包括拉伸性能测试与冲击性能测试。本发明所选择的测试方法及执行标准如下：
拉伸性能测试执行GB/T1040.2-2006，拉伸速率为10mm/min；
冲击性能测试执行GB/T1043.1-2008，采用简支梁缺口试样冲击方法；
实施例1～实施例11的测试结果如下：
由上表可以得出，通过实施例1～实施例11得到的淀粉和聚乳酸的复合材料具有优异的力学性能，其中，拉伸强度达到34.95～53.54MPa，缺口冲击强度达到2.76～3.57KJ/m2，断裂伸长率达到27.6～225.8%，弹性模量达到2418.7～4509.9MPa。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种淀粉和聚乳酸的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括以重量份数计的组分为：改性淀粉20～75份、聚乳酸树脂10～65份、分子量为800～2000的端羟基乳酸低聚物2～10份、增塑剂1～10份、脂肪族扩链剂0.1～1.0份、滑石粉0.5～2份，所述改性淀粉是将100份植物淀粉与3～8份分子量为600～1000的聚乙二醇混合物、0.1～0.5份偶联剂在65～110℃的高速混合机中进行共混改性可得。
2.根据权利要求1所述的淀粉和聚乳酸的复合材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂为Natureworks牌号为4032D、3052D的聚乳酸树脂中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的淀粉和聚乳酸的复合材料，其特征在于，所述增塑剂为聚乙二醇、生物降解共聚酯中的一种或几种，所述聚乙二醇包括分子量为6000、8000、10000、20000中的一种或者几种；所述生物降解共聚酯包括聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、二氧化碳聚合物(PPC)中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的淀粉和聚乳酸的复合材料，其特征在于，所述扩链剂为德国巴斯夫的ADR-4370S、ADR-4368CS中的一种。
5.根据权利要求1所述的淀粉和聚乳酸的复合材料，其特征在于，所述滑石粉的粒度为2000目以上，白度大于92％。
6.根据权利要求1所述的淀粉和聚乳酸的复合材料，其特征在于，还包括0.1～3重量份的助剂，所述助剂为润滑剂、偶联剂中的一种或几种；所述润滑剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸铝中的一种或几种；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种。
7.一种权利要求1所述的淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)按重量份计，称取改性淀粉20～75份、聚乳酸树脂10～65份、分子量为800～2000的端羟基乳酸低聚物2～10份、增塑剂1～10份、脂肪族扩链剂0.1～1.0份、滑石粉0.5～2份、助剂0.1～3份的各组分，待用；
步骤2)将所述聚乳酸树脂、改性淀粉、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、助剂依次加入到70～150℃的高速混合机中共混，搅拌时间为10～30min，即得混合物料，然后将混合物料自然冷却至室温；
步骤3)将上述混合物料和0.1～1.0份脂肪族扩链剂在50℃以下的搅拌机中进行冷混1～10min，然后将混合后的物料在双螺杆挤出机内进行混炼，经挤出后冷却、造粒；
步骤4)在干燥设备中将造好的粒料在60～80℃下，干燥至水分含量低于250ppm后取出密封，即可得到所述的淀粉-聚乳酸复合材料。
8.根据权利要求7所述的淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性淀粉的制备步骤为：将100份植物淀粉与3～8份分子量为600～1000的聚乙二醇混合物、0.1～0.5份偶联剂在65～110℃的高速混合机中进行共混，搅拌时间为10～30min，制得改性淀粉。
9.根据权利要求7所述的淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机中挤出温度为140～185℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为100～350r/min。
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Denomination of invention: A composite material of starch and polylactic acid and its preparation method

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