CN105647085A - 一种高性能完全生物降解塑料的制备方法 - Google Patents

一种高性能完全生物降解塑料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能完全生物降解塑料的制备方法，包括如下步骤：（1）制备豆渣与玉米黄粉母粒；（2）制备植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒；（3）混料；（4）挤出造粒。本发明的生物降解塑料，经测定，其具有完全耐水和防渗水性能，且其拉伸强度达到22MPa以上，断裂伸长率为89～105%。本发明一种高性能完全生物降解塑料的制备方法，操作简便，容易实现，其通过合理的配方设计和制备工艺，使得生物降解塑料具有优异的防水性能、较高的结构强度和良好的韧性，综合性能优异，市场前景广阔，其应用将极大地降低我国塑料垃圾的数量。

Description

一种高性能完全生物降解塑料的制备方法
技术领域
本发明涉及降解塑料领域，特别是涉及一种高性能完全生物降解塑料的制备方法。
背景技术
随着塑料工业的发展，各行各业对塑料制品的需求越来越大，塑料制品在日常生活中的普遍使用极大地丰富和方便了人们的生活，但产生的废弃物由于难于分解造成了大量的永久性垃圾。我国是塑料大国，同时也是塑料垃圾污染严重的国家，因此，发展和使用生物降解塑料是我国塑料行业发展的必经之路。
目前，业界开发的可完全生物降解的塑料种类很多，大多以植物淀粉为原料，也实现了资源的高效综合利用。但这些塑料产品在使用过程中大都存在如下问题：1、防水性能不足，有渗水现象；2、强度和韧性不尽如人意。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高性能完全生物降解塑料的制备方法，能够解决现有生物降解塑料在防水性能和力学性能方面存在的不足之处。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高性能完全生物降解塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备豆渣与玉米黄粉母粒：取20～30份玉米黄粉和10～15份豆渣混合均匀后，加入5～8份甘油和5～8份质量浓度为55～65%的乙醇溶液，混合均匀后投入双螺杆挤压机，在一定温度、螺杆转速和喂料速度下挤出并剪切成母粒；
（2）制备植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒：取30～40份植物淀粉和35～55份聚乙烯醇混合均匀后，加入10～15份复合增塑剂和5～8份聚已内酯，混合均匀后投入双螺杆挤压机，在一定温度、螺杆转速和喂料速度下挤出并剪切成母粒；
（3）混料：将步骤（1）中制备的豆渣与玉米黄粉母粒和步骤（2）中制备的植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒混合，然后加入8～15份耐水剂、4～6份壳聚糖10～20份增强纤维和0.5～1份防老剂，搅拌混合均匀，得到混合物料；
（4）挤出造粒：将步骤（3）中得到的混合物料加入双螺杆挤出机内，在一定的温度及螺杆转速下熔体挤出、造粒，再进行注塑样条或吹塑、热压成相应的塑料制品。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述温度为60～65℃，螺杆转速为125～130r/min，喂料速度为40～45g/min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述温度为90～100℃，螺杆转速为50～60r/min，喂料速度为60～70g/min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述植物淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、葛根淀粉和马铃薯淀粉中的至少一种；所述复合增塑剂为甘油、聚乙二醇和水以质量比55～65：15～28：0～5的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述增强纤维为竹纤维、剑麻纤维和秸秆纤维以1：1：3～5的比例混合的混合纤维；所述耐水剂为聚（β-羟基丁酸酯）。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述温度为175～185℃，螺杆转速为50～60r/min。
本发明的有益效果是：本发明一种高性能完全生物降解塑料的制备方法，操作简便，容易实现，其通过合理的配方设计和制备工艺，使得生物降解塑料具有优异的防水性能、较高的结构强度和良好的韧性，综合性能优异，市场前景广阔，其应用将极大地降低我国塑料垃圾的数量。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
一种高性能完全生物降解塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备豆渣与玉米黄粉母粒：取20份玉米黄粉和10份豆渣混合均匀后，加入5份甘油和5份质量浓度为55～65%的乙醇溶液，混合均匀后投入双螺杆挤压机，在60℃、125r/min的螺杆转速和40g/min的喂料速度下挤出并剪切成尺寸为直径3mm，长3mm的母粒；
（2）制备植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒：取30份植物淀粉和35份聚乙烯醇混合均匀后，加入10份复合增塑剂和5份聚已内酯，混合均匀后投入双螺杆挤压机，在90℃、50r/min的螺杆转速和60g/min的喂料速度下挤出并剪切成直径为3mm，长度为3mm的母粒；
其中，所述植物淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉；所述复合增塑剂为甘油、聚乙二醇和水以质量比55：15：0的混合物；
（3）混料：将步骤（1）中制备的豆渣与玉米黄粉母粒和步骤（2）中制备的植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒混合，然后加入8份耐水剂聚（β-羟基丁酸酯）、4份壳聚糖、10份增强纤维和0.5份防老剂1010，搅拌混合均匀，得到混合物料；
其中，所述增强纤维为竹纤维、剑麻纤维和水稻秸秆纤维以1：1：3的比例混合的混合纤维；
（4）挤出造粒：将步骤（3）中得到的混合物料加入双螺杆挤出机内，在175℃的温度及50r/min的螺杆转速下熔体挤出、造粒，再进行注塑样条或吹塑、热压成相应的塑料制品。
实施例2
一种高性能完全生物降解塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备豆渣与玉米黄粉母粒：取30份玉米黄粉和15份豆渣混合均匀后，加入8份甘油和8份质量浓度为55～65%的乙醇溶液，混合均匀后投入双螺杆挤压机，在65℃、130r/min的螺杆转速和45g/min的喂料速度下挤出并剪切成尺寸为直径2mm，长2mm的母粒；
（2）制备植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒：取40份植物淀粉和55份聚乙烯醇混合均匀后，加入15份复合增塑剂和8份聚已内酯，混合均匀后投入双螺杆挤压机，在100℃、60r/min的螺杆转速和70g/min的喂料速度下挤出并剪切成直径为2mm，长度为2mm的母粒；
其中，所述植物淀粉为木薯淀粉和葛根淀粉以任意比例的混合物；所述复合增塑剂为甘油、聚乙二醇和水以质量比65：28：5的混合物；
（3）混料：将步骤（1）中制备的豆渣与玉米黄粉母粒和步骤（2）中制备的植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒混合，然后加入15份耐水剂聚（β-羟基丁酸酯）、6份壳聚糖、20份增强纤维和1份防老剂1010，搅拌混合均匀，得到混合物料；
其中，所述增强纤维为竹纤维、剑麻纤维和秸秆纤维以1：1：5的比例混合的混合纤维；
（4）挤出造粒：将步骤（3）中得到的混合物料加入双螺杆挤出机内，在185℃的温度及60r/min的螺杆转速下熔体挤出、造粒，再进行注塑样条或吹塑、热压成相应的塑料制品。
上述方法所得的生物降解塑料，经测定，其具有完全耐水和防渗水性能，且其拉伸强度达到22MPa以上，断裂伸长率为89～105%。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种高性能完全生物降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备豆渣与玉米黄粉母粒：取20～30份玉米黄粉和10～15份豆渣混合均匀后，加入5～8份甘油和5～8份质量浓度为55～65%的乙醇溶液，混合均匀后投入双螺杆挤压机，在一定温度、螺杆转速和喂料速度下挤出并剪切成母粒；
（2）制备植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒：取30～40份植物淀粉和35～55份聚乙烯醇混合均匀后，加入10～15份复合增塑剂和5～8份聚已内酯，混合均匀后投入双螺杆挤压机，在一定温度、螺杆转速和喂料速度下挤出并剪切成母粒；
（3）混料：将步骤（1）中制备的豆渣与玉米黄粉母粒和步骤（2）中制备的植物淀粉/聚乙烯醇共混物母粒混合，然后加入8～15份耐水剂、4～6份壳聚糖10～20份增强纤维和0.5～1份防老剂，搅拌混合均匀，得到混合物料；
（4）挤出造粒：将步骤（3）中得到的混合物料加入双螺杆挤出机内，在一定的温度及螺杆转速下熔体挤出、造粒，再进行注塑样条或吹塑、热压成相应的塑料制品。
2.根据权利要求1所述的高性能完全生物降解塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述温度为60～65℃，螺杆转速为125～130r/min，喂料速度为40～45g/min。
3.根据权利要求1所述的高性能完全生物降解塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述温度为90～100℃，螺杆转速为50～60r/min，喂料速度为60～70g/min。
4.根据权利要求1所述的高性能完全生物降解塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述植物淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、葛根淀粉和马铃薯淀粉中的至少一种；所述复合增塑剂为甘油、聚乙二醇和水以质量比55～65：15～28：0～5的混合物。
5.根据权利要求1所述的高性能完全生物降解塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述增强纤维为竹纤维、剑麻纤维和秸秆纤维以1：1：3～5的比例混合的混合纤维；所述耐水剂为聚（β-羟基丁酸酯）。
6.根据权利要求1所述的高性能完全生物降解塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述温度为175～185℃，螺杆转速为50～60r/min。
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