CN104371288B - 一种复合淀粉生物降解材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物新材料领域，公开了一种复合淀粉生物降解材料及其制备方法，所述的复合淀粉生物降解材料包括蚕豆淀粉、大豆浓缩蛋白、红豆淀粉、聚乳酸、硬脂酸镁、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、正丁醇、癸酸。制备方法如下：（1）按重量取蚕豆淀粉、大豆浓缩蛋白、红豆淀粉、聚乳酸、硬脂酸镁，进行高速混合后，再投入聚己二酸-1,4-丁二醇酯、正丁醇、癸酸，再进行高速混合；（2）将高速混合均匀后的生物降解材料进行双螺杆挤压造粒，双螺杆挤压分为四个区段温度，挤压后将复合淀粉生物降解材料进行切粒处理。
Description
技术领域
本发明属于生物新材料领域，涉及一种生物降解材料及其制备方法，特别是涉及一种复合淀粉生物降解材料及其制备方法。
背景技术
生物降解材料，也被称为“绿色生态材料”，指的是在土壤微生物和酶的作用下能降解的材料。指在一定条件下，能在细菌、霉菌、藻类等自然界的微生物作用下，导致生物降解的高分子材料。理想的生物降解材料在微生物作用下，能完全分解为CO2和H2O。根据降解机理生物降解材料可分为生物破坏性材料和完全生物降解材料。生物破坏性材料属于不完全降解材料，指天然高分子与通用型合成高分子材料共混或共聚制得的具有良好物理机械性能和加工性能的生物可降解材料，主要指掺混型降解材料。完全生物降解材料主要指本身可以被细菌、真菌、放线菌等微生物全部分解的生物降解材料，主要有化学合成型生物降解材料、天然高分子型和微生物合成型降解材料等。
专利授权公告号为CN101712775的发明公开了一种淀粉基生物降解材料，其成分包括木薯淀粉、乙酸酐、山梨醇、铝酸酯偶联剂、聚乳酸等。其制备的淀粉基生物降解材料具备一定的力学性能和成膜性能。
发明内容
要解决的技术问题：有机高分子材料相比天然生物高分子材料具有更好的力学性能和化学稳定性，但是有机高分子材料制备得到的包装体、塑料袋等不易降解，会对环境产生较大的破坏，本发明的目的在于提供一种具有较好的力学性能和较短的降解时间的天然聚合物材料，因此公开了一种复合淀粉生物降解材料及其制备方法。
技术方案：本发明公开了一种复合淀粉生物降解材料及其制备方法。
所述的复合淀粉生物降解材料包括下述重量份的成分：
蚕豆淀粉11-17份、
大豆浓缩蛋白4-9份、
红豆淀粉3-6份、
聚乳酸12-18份、
硬脂酸镁2-4份、
聚己二酸-1,4-丁二醇酯3-6份、
正丁醇5-8份、
癸酸3-7份。
进一步的，所述的一种复合淀粉生物降解材料，包括下述重量份的成分：
蚕豆淀粉13-16份、
大豆浓缩蛋白5-7份、
红豆淀粉4-5份、
聚乳酸14-17份、
硬脂酸镁3-4份、
聚己二酸-1,4-丁二醇酯4-5份、
正丁醇5-7份、
癸酸4-6份。
一种复合淀粉生物降解材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量取蚕豆淀粉11-17份、大豆浓缩蛋白4-9份、红豆淀粉3-6份、聚乳酸12-18份、硬脂酸镁2-4份，将上述的成分投入高速混合机组中，进行高速混合，混合20-30min后，再向高速混合机中投入聚己二酸-1,4-丁二醇酯3-6份、正丁醇5-8份、癸酸3-7份，再进行高速混合，混合时间为30min-40min；
（2）将高速混合均匀后的生物降解材料进行双螺杆挤压造粒，双螺杆挤压机的长径比为35:1-45:1，双螺杆挤压分为四个区段温度，第一区段温度为80-90℃，第二区段温度为105-110℃，第三区段温度为115-120℃，第四区段温度为125-135℃，挤压后将复合淀粉生物降解材料进行切粒处理。
所述的一种复合淀粉生物降解材料的制备方法，进行双螺杆挤压时，第一区段温度为85-90℃，第二区段温度为107-110℃，第三区段温度为115-118℃，第四区段温度为125-130℃。
所述的一种复合淀粉生物降解材料的制备方法，双螺杆挤压机的长径比为40:1。
所述的一种复合淀粉生物降解材料的制备方法中蚕豆淀粉为13-16份。
所述的一种复合淀粉生物降解材料的制备方法中大豆浓缩蛋白为5-7份。
所述的一种复合淀粉生物降解材料的制备方法中红豆淀粉为4-5份。
所述的一种复合淀粉生物降解材料的制备方法中聚乳酸为14-17份、硬脂酸镁为3-4份。
所述的一种复合淀粉生物降解材料的制备方法中聚己二酸-1,4-丁二醇酯为4-5份、正丁醇为5-7份、癸酸为4-6份。
有益效果：本发明的复合淀粉生物降解材料提供了一种新的生物降解材料的组合物及其制备方法，本发明的复合淀粉生物降解材料中含有蚕豆淀粉和红豆淀粉以及大豆浓缩蛋白，并加入了聚乳酸和聚己二酸-1,4-丁二醇酯以有效的提高制备的生物降解材料的力学性能，制备得到的复合淀粉生物降解材料成膜后具备了较为突出的拉伸强度和断裂伸长率，并且具备了较短的降解时间，本发明的复合淀粉生物降解材料在自然环境下完全降解时间为60天以内。可作为新型绿色环保材料用于制备包装体、塑料袋等物品。
具体实施方式
实施例1
（1）按重量取蚕豆淀粉17Kg、大豆浓缩蛋白4Kg、红豆淀粉6Kg、聚乳酸12Kg、硬脂酸镁4Kg，将上述的成分投入高速混合机组中，进行高速混合，混合30min后，再向高速混合机中投入聚己二酸-1,4-丁二醇酯3Kg、正丁醇5Kg、癸酸3Kg，再进行高速混合，混合时间为40min；（2）将高速混合均匀后的生物降解材料进行双螺杆挤压造粒，双螺杆挤压机的长径比为45:1，双螺杆挤压分为四个区段温度，第一区段温度为80-90℃，第二区段温度为105-110℃，第三区段温度为115-120℃，第四区段温度为125-135℃，挤压后将复合淀粉生物降解材料进行切粒处理。
实施例2
（1）按重量取蚕豆淀粉11Kg、大豆浓缩蛋白9Kg、红豆淀粉3Kg、聚乳酸18Kg、硬脂酸镁2Kg，将上述的成分投入高速混合机组中，进行高速混合，混合20min后，再向高速混合机中投入聚己二酸-1,4-丁二醇酯6Kg、正丁醇8Kg、癸酸7Kg，再进行高速混合，混合时间
40min；（2）将高速混合均匀后的生物降解材料进行双螺杆挤压造粒，双螺杆挤压机的长径比为35:1，双螺杆挤压分为四个区段温度，第一区段温度为80-90℃，第二区段温度为105-110℃，第三区段温度为115-120℃，第四区段温度为125-135℃，挤压后将复合淀粉生物降解材料进行切粒处理。
实施例3
（1）按重量取蚕豆淀粉14Kg、大豆浓缩蛋白6Kg、红豆淀粉4Kg、聚乳酸15Kg、硬脂酸镁3Kg，将上述的成分投入高速混合机组中，进行高速混合，混合30min后，再向高速混合机中投入聚己二酸-1,4-丁二醇酯5Kg、正丁醇6Kg、癸酸5Kg，再进行高速混合，混合时间为30min；（2）将高速混合均匀后的生物降解材料进行双螺杆挤压造粒，双螺杆挤压机的长径比为40:1，双螺杆挤压分为四个区段温度，第一区段温度为85-90℃，第二区段温度为107-110℃，第三区段温度为115-118℃，第四区段温度为125-130℃，挤压后将复合淀粉生物降解材料进行切粒处理。
实施例4
（1）按重量取蚕豆淀粉16Kg、大豆浓缩蛋白5Kg、红豆淀粉4Kg、聚乳酸14Kg、硬脂酸镁4Kg，将上述的成分投入高速混合机组中，进行高速混合，混合20min后，再向高速混合机中投入聚己二酸-1,4-丁二醇酯4Kg、正丁醇5Kg、癸酸6Kg，再进行高速混合，混合时间为40min；（2）将高速混合均匀后的生物降解材料进行双螺杆挤压造粒，双螺杆挤压机的长径比为35:1，双螺杆挤压分为四个区段温度，第一区段温度为85-90℃，第二区段温度为107-110℃，第三区段温度为115-118℃，第四区段温度为125-130℃，挤压后将复合淀粉生物降解材料进行切粒处理。
实施例5
（1）按重量取蚕豆淀粉13Kg、大豆浓缩蛋白7Kg、红豆淀粉5Kg、聚乳酸17Kg、硬脂酸镁3Kg，将上述的成分投入高速混合机组中，进行高速混合，混合30min后，再向高速混合机中投入聚己二酸-1,4-丁二醇酯5Kg、正丁醇7Kg、癸酸4Kg，再进行高速混合，混合时间为30min；（2）将高速混合均匀后的生物降解材料进行双螺杆挤压造粒，双螺杆挤压机的长径比为45:1，双螺杆挤压分为四个区段温度，第一区段温度为85-90℃，第二区段温度为107-110℃，第三区段温度为115-118℃，第四区段温度为125-130℃，挤压后将复合淀粉生物降解材料进行切粒处理。
对比例
参考专利授权公告号为CN101712775，其中实施例1的制备方法为在80Kg木薯淀粉中加入水和0.08Kg的淀粉酶，升温搅拌糊化。淀粉与水的比例为1：0.5。再加入2.7Kg的乙酸酐，搅拌后再加入山梨醇，继续搅拌。加入4Kg的铝酸酯偶联剂，继续搅拌得淀粉凝胶。再加入5Kg的聚乳酸，放料进行双螺杆挤压，得到淀粉基生物降解材料。
将实施例1至5和对比例的生物降解材料分别制备成为薄膜。测定其拉伸强度和断裂伸长率，具体结果如下：
本发明的复合淀粉生物降解材料有效的克服了淀粉材料用于降解材料中拉伸强度地和断裂伸长率低的问题，提供了一种新的绿色可降解的复合淀粉生物材料。
Claims (9)
1.一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料包括下述重量份的成分：
蚕豆淀粉11-17份、
大豆浓缩蛋白4-9份、
红豆淀粉3-6份、
聚乳酸12-18份、
硬脂酸镁2-4份、
聚己二酸-1,4-丁二醇酯3-6份、
正丁醇5-8份、
癸酸3-7份；
所述的一种复合淀粉生物降解材料通过以下制备方法制备得到：
（1）按重量取蚕豆淀粉11-17份、大豆浓缩蛋白4-9份、红豆淀粉3-6份、聚乳酸12-18份、硬脂酸镁2-4份，将上述的成分投入高速混合机组中，进行高速混合，混合20-30min后，再向高速混合机中投入聚己二酸-1,4-丁二醇酯3-6份、正丁醇5-8份、癸酸3-7份，再进行高速混合，混合时间为30min-40min；
（2）将高速混合均匀后的生物降解材料进行双螺杆挤压造粒，双螺杆挤压机的长径比为35:1-45:1，双螺杆挤压分为四个区段温度，第一区段温度为80-90℃，第二区段温度为105-110℃，第三区段温度为115-120℃，第四区段温度为125-135℃，挤压后将复合淀粉生物降解材料进行切粒处理。
2.根据权利要求1所述的一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料包括下述重量份的成分：
蚕豆淀粉13-16份、
大豆浓缩蛋白5-7份、
红豆淀粉4-5份、
聚乳酸14-17份、
硬脂酸镁3-4份、
聚己二酸-1,4-丁二醇酯4-5份、
正丁醇5-7份、
癸酸4-6份。
3.根据权利要求1所述的一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料的制备方法中进行双螺杆挤压时，第一区段温度为85-90℃，第二区段温度为107-110℃，第三区段温度为115-118℃，第四区段温度为125-130℃。
4.根据权利要求1所述的一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料的制备方法中双螺杆挤压机的长径比为40:1。
5.根据权利要求1所述的一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料的制备方法中蚕豆淀粉为13-16份。
6.根据权利要求1所述的一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料的制备方法中大豆浓缩蛋白为5-7份。
7.根据权利要求1所述的一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料的制备方法中红豆淀粉为4-5份。
8.根据权利要求1所述的一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料的制备方法中聚乳酸为14-17份、硬脂酸镁为3-4份。
9.根据权利要求1所述的一种复合淀粉生物降解材料，其特征在于，所述的复合淀粉生物降解材料的制备方法中聚己二酸-1,4-丁二醇酯为4-5份、正丁醇为5-7份、癸酸为4-6份。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Inventor after: Qiu Caijun Inventor before: Jin Zhongen Inventor before: Quan Chunlan Inventor before: Zhang Fan |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
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Effective date of registration: 20160421 Address after: Room 6, building No. 312500 Zhejiang Plaza 127 6A-3 Jiayi County in Xinchang province people's Road Applicant after: XINCHANG LINYU MACHINERY TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 215163 Suzhou province high tech Zone Longshan Road, No. 10, Jiangsu Applicant before: Suzhou Koumei New Material Co., Ltd. |
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Effective date of registration: 20170314 Address after: 753000 the Ningxia Hui Autonomous Region, Dawukou District, Helan, North Hill Road, No., building, building, room No. 1501, room 27 Patentee after: Ningxia hundred Chen Industrial Product Design Co., Ltd. Address before: Room 6, building No. 312500 Zhejiang Plaza 127 6A-3 Jiayi County in Xinchang province people's Road Patentee before: XINCHANG LINYU MACHINERY TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ji Weiwen Inventor before: Qiu Caijun |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170814 Address after: 528222, Guangdong, Foshan Nanhai town lion Town, Liantang village, three North Village Patentee after: Foshan Guo Nong Starch Co., Ltd. Address before: 753000 the Ningxia Hui Autonomous Region, Dawukou District, Helan, North Hill Road, No., building, building, room No. 1501, room 27 Patentee before: Ningxia hundred Chen Industrial Product Design Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |