CN103724667A - 一种热塑性可生物降解材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为了解决现有技术中存在的塑料产品难降解，产生“白色污染”等众多严重环境问题，提供了一种热塑性可生物降解材料，其中包括以下重量组成的原料：淀粉10-20，增塑剂2.5-4，纤维素12-25，甲壳素8-12，二苯甲酮2.0-3.5，对苯醌1-1.5，羰基化合物2-10，聚碳酸亚丙酯10-20，本发明采用淀粉来源广泛，价格低廉，添加了纤维素是天然的高分子，具有很好的生物降解性，协同甲壳素让所得的材料耐热耐水能力强，抗老化脆化能力强。同时本发明还提供了此种材料的制备方法，工艺简单，易于操作，降低了成本。

Description

一种热塑性可生物降解材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物化学领域，尤其涉及一种热塑性可生物降解材料及其制备方法。
背景技术
传统的塑料来源于石油，随着全球经济的飞速发展，各国对石油的需求逐年递增，石油资源必然将面临枯竭。因此面对环境污染和资源短缺两大问题，发展可生物降解塑料，已经成为社会关注和业内技术攻关的热门课题。
可生物降解塑料，是指在一定条件下，一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。
其中，淀粉基材料被认为是最具发展前景的生物降解材料之一，原因是淀粉原料的来源广泛，价格低廉、可资源再生且再生周期短。因此淀粉基生物降解材料的研究与开发倍受关注。但是，淀粉基材料做成的降解塑料在技术方面存在着很多亟待解决的问题：
1、工艺复杂，对淀粉进行直链和支链分离，其工艺复杂，是影响成本的一个原因。
2、现阶段生产的热塑性淀粉塑料与普通塑料相比，其耐热耐水性能差，力学强度低。
3、现阶段生产的热塑性淀粉基材料，在放置过程中易重结晶、老化变脆而失去使用性能。对水敏感，遇水力学性能下降，不适宜广泛应用。
4、因生产工艺、配方等原因，导致产品成本上升，最终产品价格较高，在市场方面不易推广。
发明内容
为了解决技术背景存在的问题，本发明一方面提供了一种热塑性可生物降解材料，所述的材料是由以下重量组分的原料组成：淀粉10-20，增塑剂2.5-4，纤维素12-25，甲壳素8-12，二苯甲酮2.0-3.5，对苯醌1-1.5，羰基化合物2-10，聚碳酸亚丙酯10-20，。
优选的是，所述的热塑性可生物降解材料，其特征在于，由以下重量组分的原料组成：淀粉20，增塑剂2.5，纤维素22，甲壳素10，二苯甲酮2.2，对苯醌1.4，羰基化合物8，聚碳酸亚丙酯12。
优选的是，热塑性可生物降解材料，其特征在于，所述的淀粉为玉米淀粉、豌豆淀粉、马铃薯淀粉和木梳淀粉中的一种或两种以上的混合物，淀粉原料的来源广泛，价格低廉、可资源再生且再生周期，并且，不需要对淀粉进行特殊的直链淀粉提取，减少复杂工艺步骤，降低了生产成本。
优选的是，所述的热塑性可生物降解材料，其特征在于，所述的塑化剂为甘油、聚乙内酯和邻苯二甲酸酯中的一种，。
优选的是，所述的热塑性可生物降解材料，其特征在于，所述的纤维素为谷壳、秸秆、麸皮和花生麸粉碎后的一种或者两种以上，采用该种纤维素原料混合一块增加生成材料的可生物降解性，更利于生物的降解。
本发明另一方面提供了此种热塑性可生物降解材料的制备方法，采用上述原料，包括以下步骤：
1)先将淀粉、聚碳酸亚丙酯以及增塑剂加入转速为1000-3000转/分钟混合转速机中混合5-10分钟，然后添加纤维素，甲壳素，二苯甲酮，对苯醌和羰基化合物以转速为2000-5000转/分钟混合转速机中混合5-10分钟；
2)将混合物封闭放置12-24小时；
3)将放置后的混合物用双螺杆挤出机一次性挤出，置于转筒造粒机中以200-300转/分进行造粒，制成热塑性生物降解材料。
优选的是，所述的热塑性可生物降解材料的制备方法，其特征在于，利用双螺杆挤出机对混合物进行挤出、造粒时，其中，混合物从进料口至出料口的挤出温度依次为120℃，120℃，130℃，130℃，120℃。
本发明采用淀粉来源广泛，价格低廉，添加了纤维素是天然的高分子，具有很好的生物降解性，协同甲壳素让所得的材料耐热耐水能力强，抗老化脆化能力强；添加的增塑剂都是线性高聚物，具有良好的热塑性和成型加工型，使得所制得的材料可塑性更强；添加了二苯甲酮，对苯醌和羰基化合物，增加了材料的光敏性，让由发明材料制成的塑性产品可以在不同的环境进行降解，在光照条件下降解速度提高，在土壤环境中适宜微生物降解；本发明提供的方法工艺简单，采用淀粉原料不需要对其进行特殊的直链淀粉提取，减少复杂工艺步骤，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体的实施方法对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
称取马铃薯淀粉20克，聚乙内酯2.5克，麸皮10克，秸秆12克，甲壳素10克，二苯甲酮2.2克，对苯醌1.4克，羰基铜8克，聚碳酸亚丙酯12克。
先将马铃薯淀粉、聚碳酸亚丙酯以及聚乙内酯加入转速为1000转/分钟混合转速机中混合5分钟，然后添加麸皮，秸秆，甲壳素，二苯甲酮，对苯醌和羰基铜以转速为2000转/分钟混合转速机中混合5分钟；将混合物封闭放置12小时；将放置后的混合物用双螺杆挤出机一次性挤出，混合物从进料口至出料口的挤出温度依次为120℃，120℃，130℃，130℃，120℃，最后置于转筒造粒机中以200转/分进行造粒，制成热塑性生物降解材料。有所制成的材料做成的塑性产品热塑性提高，成型性提高25％，可生物降解性提高了22％。
实施例2
称取木薯淀粉15克，聚乙内酯3克，谷壳10克，麸皮12克，甲壳素12克，二苯甲酮2.5克，对苯醌1.6克，羰基铁10克，聚碳酸亚丙酯10克。
先将木薯淀粉、聚碳酸亚丙酯以及聚乙内酯加入转速为3000转/分钟混合转速机中混合10分钟，然后添加谷壳，麸皮，甲壳素，二苯甲酮，对苯醌和羰基铁以转速为3000转/分钟混合转速机中混合10分钟；将混合物封闭放置24小时；将放置后的混合物用双螺杆挤出机一次性挤出，混合物从进料口至出料口的挤出温度依次为120℃，120℃，130℃，130℃，120℃，最后置于转筒造粒机中以200转/分进行造粒，制成热塑性生物降解材料。有所制成的材料做成的塑性产品热塑性提高，成型性提高16％，可生物降解性提高了18％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施方式。

Claims (7)

1.一种热塑性可生物降解材料，其特征在于，由以下重量组分的原料组成：
淀粉10-20，增塑剂2.5-4，纤维素12-25，甲壳素8-12，二苯甲酮2.0-3.5，对苯醌1-1.5，羰基化合物2-10，聚碳酸亚丙酯10-20。
2.如权利要求1所述的热塑性可生物降解材料，其特征在于，由以下重量组分的原料组成：淀粉20，增塑剂2.5，纤维素22，甲壳素10，二苯甲酮2.2，对苯醌1.4，羰基化合物8，聚碳酸亚丙酯12。
3.一种热塑性可生物降解材料的制备方法，其特征在于，采用权利要求1或2中的原料，包括以下步骤：
1)先将淀粉、聚碳酸亚丙酯以及增塑剂加入转速为1000-3000转/分钟混合转速机中混合5-10分钟，然后添加纤维素，甲壳素，二苯甲酮，对苯醌和羰基化合物以转速为2000-5000转/分钟混合转速机中混合5-10分钟；
2)将混合物封闭放置12-24小时；
3)将放置后的混合物用双螺杆挤出机一次性挤出，置于转筒造粒机中以200-300转/分进行造粒，制成热塑性生物降解材料。
4.按照权利要求1或2所述的热塑性可生物降解材料，其特征在于，所述的淀粉为玉米淀粉、豌豆淀粉、马铃薯淀粉和木梳淀粉中的一种或两种以上的混合物，并且，不需要对淀粉进行特殊的直链淀粉提取。
5.按照权利要求1或2所述的热塑性可生物降解材料，其特征在于，所述的塑化剂为甘油、聚乙内酯和邻苯二甲酸酯中的一种
6.按照权利要求1或2所述的热塑性可生物降解材料，其特征在于，所述的纤维素为谷壳、秸秆、麸皮和花生麸粉碎后的一种或者两种以上。
7.按照权利要求3所述的热塑性可生物降解材料的制备方法，其特征在于，利用双螺杆挤出机对混合物进行挤出、造粒时，其中，混合物从进料口至出料口的挤出温度依次为120℃，120℃，130℃，130℃，120℃。
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