CN103214695A - 谷壳类淀粉完全生物降解环保材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料制造领域的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其重量百分比：淀粉50-80％，聚乙烯醇15-30％，增塑剂8-18％，补强剂1-5％；其制造方法是，将所述材料置于高速混合机中，温度90-150℃，时间15-50分钟，使淀粉表面活化；然后置于双螺杆塑料挤出机中挤出造粒；以谷壳类淀粉为主要原料，制造出的可降解塑料，其技术指标达到现有普通塑料的水平；降解时间可控制在2-18个月，降解物为二氧化碳和水，不会造成环境污染；本发明已经从混料机、造粒机到吹膜机上，成功地进行了生产，能连续稳定地造粒和吹膜，配方、设备、生产工艺都已经成熟，具有推广价值。

Description

谷壳类淀粉完全生物降解环保材料

技术领域

本发明涉及塑料材料制造领域，具体是谷壳类淀粉完全生物降解环保材料。

背景技术

塑料材料制品的出现，提高了人类现代生活的质量，推动人类社会文明的进步。今天，凡与人民生活息息相关的吃、穿、住、行、通讯和娱乐等各个方面，均和塑料制品有密切关联，塑料丰富人们生活，给人们带来了方便和实惠，成为日常生活不可缺少的一部分，凡有人群的地方就可见到塑料制品。

以下仅从人们所穿着的衣服为例说明塑料制品的重要贡献。

自古以来，用作衣料来源的不外乎棉麻丝毛等天然纤维，但是它们的增产速度远远落后于人们的需求，合成纤维的出现使人们发现煤和石油中的东西竟然可以通过化学反应造出和天然纤维相媲美的衣服，因此合成纤维也被人们称为化纤。化纤和塑料都是以合成树脂为原料加工成的不同形态的制品。轰轰烈烈的尼龙袜革命在使尼龙广为人知的同时促使更多的化纤和塑料产品推向市场，最常见的用作服装材料的除了尼龙纤维(PA)，还有以“的确良”而家喻户晓的涤纶——聚酯纤维(PET)，俗称人造毛的腈纶——聚丙烯腈纤维(PAN)，亲油疏水又结实耐用的丙纶——聚丙烯(PP)纤维，吸水性好有合成棉花之称的维纶——聚乙烯醇(PVA)纤维，以及弹性好以莱卡闻名的氨纶——聚氨基甲酸乙酯纤维(TPU)。这些合成纤维和天然织物混纺后既能保持天然织物的优点又能克服其缺点，因此问世不过几十年，其产量就已经超过天然纤维了。作衣料的化纤，因其使用周期长，到目前为止，我们还没有感觉出它对环境造成污染。

我们日常使用的塑料袋是奥地利人马克斯·舒施尼发明的，还拿了诺贝尔奖，开始使用塑料袋时，大家都感觉方便极了，需要就拿来用，不需要就当垃圾处理，因为其价格低廉、耐用。但是现在的塑料袋却造成了大量的生活污染源。

塑料袋以及一次性塑料制品造成的环境污染，已经成为了当今环境污染最麻烦的问题，塑料袋埋在土里几百年都不容易烂掉，而将塑料袋集中烧点呢，他又容易造成空气污染，有害气体肆虐。可能塑料袋的发明者马克斯·舒施尼当初自己都没想到这个问题，发明了个伟大的产品出来，即方便又是环境污染的罪魁祸首。

目前，全世界塑料制品正以每年15％的使用量在增长。全球每年生产2亿吨塑料袋、农膜、一次性餐具、饮料瓶、日用制品等塑料产品。塑料在造福人类的同时，也给人类带来了巨大的负面影响。塑料的不可降解的特性使得在被弃置后形成的“白色污染”日趋严重，给人类的环境和生态资源造成了难以挽回的损失。

塑料制品使用的原材料是石油，石油是不可再生能源，始终有枯竭的一日，更关键的问题是：石油制造的塑料制品不可降解，会污染环境。人们想起了可降解塑料，也投入了大量精力进行研发，取得了一些成果。

现有技术的可降解塑料，一般都是在塑料原材料的基础上添加一定比例淀粉，这样制成的可降解塑料，其降解率是与淀粉的添加比例成正比的，如果淀粉的添加比例过高，就会影响制品的物理机械性能。因此，此类制品的降解率只有10-60％，不能降解的部分仍然是塑料原材料，完全可降解塑料，即100％可降解塑料仍然没有出现。

可不可以使用生物材料，也即是植物材料为主要成份，加入部分吸水性好的可降解树脂，来制造塑料呢？这样的塑料100％可降解，降解时间长短可调，而且植物是地球上生长的，可循环再生，永远不会枯竭。本申请人历经多年研发的完全可降解塑料，已经取得初步成功，正在应用于不同的领域，造福社会和人类。

发明内容

为了解决现有技术的塑料材料制品不可降解和污染环境问题，本发明提出了一种谷壳类淀粉完全生物降解环保材料。

本发明使用的技术方案如下：

1、谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其成份重量百分比如下：

1)淀粉50-80％

2)聚乙烯醇15-30％

3)增塑剂8-18％

4)补强剂1-5％

所述淀粉为谷壳类淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉中的一种。所述聚乙烯醇的聚合度为1200-2200，分子量为5-20万，醇解度为95-100％。所述增塑剂为丙三醇、乙二醇和水。所述补强剂为无毒可降解类有机化合物，其包括PLA--聚乳酸和聚醋酸乙烯。

谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其制造方法如下：

1)将所述淀粉、聚乙烯醇、增塑剂、补强剂置于高速混合机中，升温均匀混合，温度90-150℃，时间15-50分钟，使淀粉表面活化。

2)将上述混合物转入低速混合机中，边搅拌边冷却，使之混合均匀且不结块。

3)将上述混合物，置于双螺杆塑料挤出机中，加热熔融塑化混合，成为均一的熔体，并挤出造粒。

淀粉和聚乙烯醇均具有很好的成膜性，他们的结合使膜的强度增高，在加入增塑剂和补强剂后，其制成的主要后续产品--塑料膜的强度更高。

本发明谷壳类淀粉完全生物降解环保材料的技术指标：

(1)拉伸强度：≥12-30MPa

(2)断裂伸长：＞150％

(3)直角撕裂强度：＞32KN/m²

(4)28天生物降解率(霉菌侵蚀试验)：66.6％(国标10％，国际15％)

本发明的有益效果是：

1)谷壳类淀粉为主要原料，加入一定量可降解物质，用国产设备，制造出可降解塑料，其技术指标达到现有普通塑料的水平。

2)使用谷壳类淀粉完全生物降解环保材料制造包装袋、一次性用品等，降解时间可控制在2-18个月，降解物为二氧化碳和水，不会造成环境污染。

3)本发明已经在工业化生产设备上，即从混料机、造粒机到吹膜机上，成功地进行了生产，能连续稳定地造粒和吹膜，配方、设备、生产工艺都已经成熟。

具体实施方式

实施方式一：

A、重量百分比如下：

1)谷壳类淀粉64％

2)聚乙烯醇22％

3)丙三醇12％

4)PLA2％

B、制造方法如下：

1)将所述各种材料置于高速混合机中，升温均匀混合，温度110℃，时间25分钟，使淀粉表面活化。

2)将上述混合物转入低速混合机中，边搅拌边冷却，使之混合均匀且不结块。

3)将上述混合物，置于双螺杆塑料挤出机中，加热熔融塑化混合，成为均一的熔体，并挤出造粒。

C、技术指标

(1)拉伸强度：21MPa

(2)断裂伸长：160％

(3)直角撕裂强度：33KN/m²

(4)28天生物降解率(霉菌侵蚀试验)：67.0％

实施方式二：

A、重量百分比如下：

1)谷壳类淀粉58％

2)聚乙烯醇26％

3)乙二醇13％

4)PLA2％

5)聚醋酸乙烯1％

B、制造方法如下：

1)将所述各种材料置于高速混合机中，升温均匀混合，温度106℃，时间20分钟，使淀粉表面活化。

2)将上述混合物转入低速混合机中，边搅拌边冷却，使之混合均匀且不结块。

3)将上述混合物，置于双螺杆塑料挤出机中，加热熔融塑化混合，成为均一的熔体，并挤出造粒。

C、技术指标

(1)拉伸强度：22MPa

(2)断裂伸长：168％

(3)直角撕裂强度：34KN/m²

(4)28天生物降解率(霉菌侵蚀试验)：57.0％

上述实施方式一和实施方式二生产的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，均可用于制造包装袋、一次性用品等。

实施方式一生产的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，降解时间为12个月，降解物为二氧化碳和水，不会造成环境污染。

实施方式二生产的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，降解时间为15个月，降解物为二氧化碳和水，不会造成环境污染。

Claims (6)

1.谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其成份重量百分比如下：

1)淀粉50-80％

2)聚乙烯醇15-30％

3)增塑剂8-18％

4)补强剂1-5％

2.根据权利要求1所述的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其特征在于：所述淀粉为谷壳类淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉中的一种。

3.根据权利要求1所述的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度为1200-2200，分子量为5-20万，醇解度为95-100％。

4.根据权利要求1所述的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其特征在于：所述增塑剂为丙三醇、乙二醇和水。

5.根据权利要求1所述的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其特征在于：所述补强剂为无毒可降解类有机化合物，其包括PLA--聚乳酸和聚醋酸乙烯。

6.根据权利要求1所述的谷壳类淀粉完全生物降解环保材料，其制造方法如下：

1)将所述淀粉、聚乙烯醇、增塑剂、补强剂置于高速混合机中，升温均匀混合，温度90-150℃，时间15-50分钟，使淀粉表面活化。

2)将上述混合物转入低速混合机中，边搅拌边冷却，使之混合均匀且不结块。

3)将上述混合物，置于双螺杆塑料挤出机中，加热熔融塑化混合，成为均一的熔体，并挤出造粒。