CN105985535A

CN105985535A - 一种玉米淀粉聚丁二酸丁二醇酯复合发泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN105985535A
Application number: CN201510163767.0A
Authority: CN
Inventors: 曾广胜; 陈; 陈一; 刘跃军
Original assignee: Hunan University of Technology
Current assignee: Hunan University of Technology
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2016-10-05

Abstract

本发明公开了一种玉米淀粉聚丁二酸丁二醇酯复合发泡材料及其制备方法。是由热塑性玉米淀粉、可降解树脂、无机填料、复合交联剂、复合发泡剂、偶联剂混合后经螺杆挤出机熔融共混挤出发泡得到的产品。所述热塑性玉米淀粉是由玉米淀粉和增塑剂按照玉米淀粉：混合增塑剂=100:20~40混合，通过螺杆挤出机挤出得到的产品。本发明产品具有高耐水性和压缩强度，且可完全生物降解、无毒环保的优点。

Description

一种玉米淀粉聚丁二酸丁二醇酯复合发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种缓冲包装材料，尤其涉及一种玉米淀粉聚丁二酸丁二醇酯复合发泡材料及其制备方法。

背景技术

目前大量使用的缓冲包装材料仍是以不能降解的泡沫塑料为主，主要有EPS、EPP、聚氨酯等泡沫塑料，由于其很难降解，因此，形成了严重的城市“白色污染”。现有可降解的缓冲包装材料主要还是纸制品，但纸制品成本较高。淀粉是多糖类化合物，在自然环境下由微生物作用而分解，最终分解为无毒的CO₂和H₂O，因此是目前广泛使用的一类可生物降解的天然高分子原料之一。其来源广泛（玉米淀粉、马铃薯淀粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麦淀粉等），且价格低廉等优点。但是淀粉分子链含有大量羟基，容易在分子链内和分子链外形成氢键，因此难溶、难熔，并且其发泡材料容易变脆、回弹性差、耐水性也较差，一遇水或长期在潮湿空气中，容易吸收水分，其稳定性下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有完全生物降解发泡材料的缺点，提供一种淀粉基复合发泡材料，以实现提高耐水性，提高压缩强度，最终符合缓冲包装材料的要求，实现“代纸代塑”的目标。

本发明的复合发泡材料，由热塑性玉米淀粉、可降解树脂、无机填料、偶联剂、交联剂、复合发泡剂混合后经螺杆挤出机熔融共混挤出发泡得到的产品。其中，热塑性玉米淀粉为30~60份、可降解树脂20~40份、无机填料3~15份、复合交联剂4~10份、复合发泡剂占其他物料之和的1~5%、偶联剂占无机填料的0.5~5%。

所述热塑性玉米淀粉是由玉米淀粉和增塑剂按照玉米淀粉：混合增塑剂=100:20~40混合，通过单螺杆挤出机挤出发泡得到的产品。

所述的复合增塑剂是甘油和水的混合物，其甘油：水=2:1~4。

所述可降解树脂为聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。

所述无机填料为800~3000目（优选2000目）二氧化钛颗粒。

所述复合交联剂为氢氧化铝和明矾的混合物，其氢氧化铝：明矾=1:1~2（优选1:1）。

所述复合发泡剂为偶氮二甲酰胺和氧化锌，两者的质量比为2:1~3（优选2:1），两者质量总和占其他物料之和的1~5%。

所述偶联剂为硅烷偶联剂。

其制备方法包括以下步骤：

（1）将玉米淀粉与复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂=100:20~40（优选100:30）比例混合，其中，复合增塑剂中甘油与水质量比为2:1~4（优选2:1）通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，待用；

（2）按照热塑性玉米淀粉为30~60份（优选40份）、可降解树脂20~40份（优选30份）、复合交联剂4~10份（优选5份）、无机填料3~15份（优选5份）、硅烷偶联剂为无机填料的0.5~5%（优选2%）、复合发泡剂为其他物料总和的1~5%（优选2%）备料，待用；

（3）将无机填料3~15份（优选5份）、硅烷偶联剂为无机填料的0.5~5%（优选2%），常温下在高混机中混合5~15min（优选10min），静置2~5h（优选3h），待用；

（4）将热塑性淀粉30~60份、可降解树脂20~40份，在高速混合机中混合8~15min（优选10min），再加入复合交联剂4~10份、无机填料3~15份、复合发泡剂为其他物料总和的1~5%，在高速混合机中混合10~15min（优选10min）；

（5）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为100~150℃（优选130℃）、机头压力为1~50MPa（优选10MPa）、螺杆转速为100~120r/min（优选110 r/min）。

本发明充分利用了淀粉的可生物降解、资源丰富、价格低廉等优点，可降解树脂的可降解性、机械性能好，以及二氧化钛具有增强、抗菌、提高流动性的特点，三者在发泡材料的性能上起到有效的协调作用和互补作用。采用复合增塑剂甘油和水将玉米淀粉通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，由于甘油和水都是小分子，可以与淀粉中的羟基形成氢键，从而使水和甘油起到增塑玉米淀粉的作用，赋予淀粉热塑加工性。明矾和氢氧化铝作为复合交联剂，少量加入可以提高材料的耐水性、尺寸稳定性。无机填料二氧化钛化学性质不活泼，具有耐化学药品性和电绝缘性，其通过硅烷偶联剂的表面处理，可以有效提高与其他物料的相容性，因此一方面可以起到调节材料的稳定性、刚性和硬度，从而提高材料的机械性能和耐热性；另外一方面，可提高材料的耐水性和外观白度，大大地降低成本。该产品价廉、耐水性和压缩强度良好，且可完全生物降解、无毒环保。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

（1）将玉米淀粉与复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂=100:20比例混合，其中，复合增塑剂中甘油与水质量比为1:1，通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，称取5.5Kg，待用；

（2）将无机填料0.5 Kg、硅烷偶联剂0.005 Kg，常温下在高混机混合5min，静置2h，待用；

（3）将热塑性淀粉5.5Kg、聚丁二酸丁二醇酯3Kg，在高速混合机中混合8min，再加入复合交联剂0.5Kg（明矾：氢氧化铝=1:1）、偶氮二甲酰胺0.05 Kg、氧化锌0.05 Kg、上述（2）处理好的无机填料，在高速混合机中混合10min；

（4）通过双螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为120℃、机头压力为10MPa、螺杆转速为100r/min。

制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、压缩强度及吸水率的对比如下表

实施例2：

（1）将玉米淀粉与复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂=100:40比例混合，其中复合增塑剂中甘油与水质量比为1:1，通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，称取3Kg，待用；

（2）将无机填料1Kg、硅烷偶联剂0.02 Kg，常温下在高混机中混合10min，静置3h，待用；

（3）将热塑性淀粉4Kg、可降解树脂4.5Kg，在高速混合机中混合10min，再加入复合交联剂0.5Kg（氢氧化铝：明矾=1:1.5）、偶氮二甲酰胺0.1 Kg、氧化锌0.1 Kg、上述（2）处理好的无机填料，在高速混合机中混合15min；

（4）通过双螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为130℃、机头压力为10MPa、螺杆转速为110r/min。

实施例3：

（1）将玉米淀粉与复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂=100:30比例混合，其中复合增塑剂中甘油与水质量比为2:1，通过双螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，称取4Kg，待用；

（2）将无机填料0.5Kg、硅烷偶联剂0.001 Kg，常温下在高混机中混合10min，静置3h，待用；

（3）将热塑性淀粉3Kg、可降解树脂4Kg，在高速混合机中混合10min，再加入复合交联剂1Kg（氢氧化铝：明矾=1:2）、偶氮二甲酰胺0.1 Kg、氧化锌0.1 Kg、上述（2）处理好的无机填料，在高速混合机中混合15min；

（4）通过双螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为140℃、机头压力为10MPa、螺杆转速为120r/min。

Claims

1.一种玉米淀粉聚丁二酸丁二醇酯复合发泡材料及其制备方法，其特征在于，由热塑性玉米淀粉30~60份，聚丁二酸丁二醇酯20~40份，复合交联剂（氢氧化铝和明矾，质量比为1:1~2）4~10份，无机填料（800~3000目的二氧化钛颗粒）3~15份，硅烷偶联剂为无机填料的0.5~5%，复合发泡剂（偶氮二甲酰胺和氧化锌，质量比为2:1~3）为其他物料总和的1~5%，混合后经螺杆挤出机熔融共混挤出发泡得到的产品。

2.所述热塑性玉米淀粉是由玉米淀粉和复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂（甘油和水的混合物，质量比为2:1~4）=100:20~40混合，通过单螺杆挤出机挤出得到的产品。

3.权利要求1所述复合发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将玉米淀粉与复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂=100:20~40比例混合，其中，复合增塑剂中甘油与水质量比为2:1~4通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，待用；

（2）按照热塑性玉米淀粉为30~60份、可降解树脂20~40份、复合交联剂4~10份、无机填料3~15份、硅烷偶联剂为无机填料的1~5%、复合发泡剂为其他物料总和的1~5%备料，待用；

（3）将无机填料3~15份，硅烷偶联剂为无机填料的1~5%，常温下在高混机共混5~15min，静置2~5h，待用；

（4）将热塑性淀粉30~60份、可降解树脂20~40份，在高速混合机中混合8~15min，再加入复合交联剂4~10份、复合发泡剂为其他物料总和的1~5%、上述（3）中处理好的无机填料，在高速混合机中混合10~15min；

（5）通过双螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为100~150℃、机头压力为1~50MPa、螺杆转速为100~120r/min。