CN107090153A - 一种丙烯酸丁酯改性淀粉制备的发泡塑料母料及其制备方法 - Google Patents

一种丙烯酸丁酯改性淀粉制备的发泡塑料母料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料及其发泡方法。本发明是通过如下技术方案实现的：先将淀粉和丙烯酸丁酯进行接枝共聚反应，制得改性淀粉并调整改性淀粉的含水量；然后再对聚丁二酸‑丁二醇等生物可生物降解聚酯在低温下研磨成粉末；最后将改性淀粉、聚酯以及适量塑化剂、成核剂和润滑剂等混合，得到本发明下的淀粉基发泡塑料母料。利用普通挤出机即可将该发泡塑料母料制得发泡塑料产品。所制得的发泡塑料产品可生物降解，加工和使用性能好，生产成本低，具有较大的竞争优势以及广阔的市场前景。

Description

一种丙烯酸丁酯改性淀粉制备的发泡塑料母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种丙烯酸丁酯改性淀粉制备的可生物降解的发泡塑料母料及其制备方法。
背景技术
随着塑料工业技术的迅速发展，日益增多的废弃石油基塑料制品给环境带来了近乎毁灭的灾难，大量的塑料垃圾被遗弃在社会环境中，所制造的“白色污染”已经成为世界范围内的棘手的问题。其中，泡沫塑料占到废弃塑料很大的比例。漂浮在海洋中的垃圾岛，就是其最直接的体现。因此，生产能够完全降解的发泡塑料来替代传统的石油基泡沫塑料，已成为当下塑料产业发展的方向之一。
公开号为CN105778143A的专利申请材料，公开了一种可生物降解的淀粉基发泡塑料的发泡方法。该方法中所用材料的组分由淀粉、淀粉与丙烯酸酯接枝物、和聚丙烯酸酯组成。发泡剂为水。通过该方法发泡工艺简单，材料成本较低，并且得到的发泡塑料能够生物降解。但是，通过该方法所制得的发泡塑料脆性较大，使用性能受到很大限制。如果增大聚丙烯酸酯的含量，则会导致生物降解性能降低。公开号为CN101519503A的发明专利也公开了一种以水为发泡剂的淀粉基发泡塑料，通过该发明制得的发泡塑料具有较好的塑性、韧性，但是该发明的组分中含有较大量的聚烯烃，这使得通过该发明制得的材料的降解性能较差。
发明内容
为了克服上述技术方案的缺陷，本发明提供一种新的以水为发泡剂的可生物降解的淀粉基发泡塑料及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其特征在于，有以下步骤构成：
A.将淀粉和丙烯酸丁酯进行接枝共聚反应，制得改性淀粉,丙烯酸丁酯含量不大于30wt％；
B.调整改性淀粉的含水量，使水分占物料重量比的12-30％，得到粉料一；
C.将可完全生物降解树脂在低温下研磨成粉，得到粉料二；
D.按照以下组分和重量份数配置材料：40-90份的粉料一，5-50份的粉料二，0.5-3份的成核剂，0-15份的增塑剂和0-3份的润滑剂；
E.将D步骤的材料放入高速混料机中混合均匀，得到淀粉基发泡塑料母料。
优选的，其中所述步骤A中，淀粉改性时加入的丙烯酸丁酯的重量比为2--20wt％。
优选的，其中所述步骤B中，粉料一中的水分含量为15-20wt％。
优选的，其中所述步骤C中，可完全生物降解树脂为聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇、聚丁二酸-丁二醇、聚丁二酸-己二酸-丁二醇、聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇中的一种或几种的组合。
优选的，其中所述步骤D中，粉料二的重量份为15-30。
优选的，其中所述步骤D中，成核剂为滑石粉。
优选的，其中所述步骤D中，增塑剂为甲酰胺、乙酰胺、甘油、乙二醇、山梨醇中的一种或者几种的组合。
优选的，其中所述步骤D中，润滑剂为聚甘油酯、石蜡、硬脂酸脂中的一种或者几种的组合。
优选的，其中所述步骤E中，在混合时加入重量比为1-3wt％的马来酸酐；
一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料的发泡方法，其特征在于，将本发明得到的可生物降解的淀粉基塑料母料均匀放入普通挤出机中挤出发泡，挤出机的转速为100-130r/min,挤出机各温度区设置为80-90、90-120、130-150、130-150、120-140摄氏度，挤出机的长径比为20-30.
本发明的有益效果是：本发明提供了一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料及其发泡方法，通过该方法制得的发泡塑料既能够生物降解，又具备良好的使用性能，并且生产工艺简单，生产成本较低。该发泡塑料具有较大的市场前景。
具体实施方式
下面通过具体实施方案对本发明作进一步详细描述，但这些实施实例仅在于举例说明，并不对本发明的范围进行限定。
实施例一
将8600g玉米淀粉放入盛有20000g去离子水的搅拌反应釜中，搅拌均匀后加入1400g丙烯酸丁酯，然后再向搅拌反应釜中加入催化剂硝酸铈铵，继续搅拌，直至反应2-3小时。将反应产物从搅拌反应釜中导出并放入离心机中去水，即得改性淀粉，将改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。
将聚丁二酸丁二醇在-20摄氏度下，通过塑料磨粉机研磨成粉，粉料的粒度为50目，即得粉料二。
取75份的粉料一、15份的粉料二、1份的滑石粉(粒度为200目)、7份的甘油、1份的聚甘油酯放入高速混料机中混合30分钟，即得本发明的淀粉基发泡塑料母料。
开动双螺杆挤出机，并将上述淀粉基塑料母料均匀放入挤出机中挤出发泡，即得本发明方法的淀粉基发泡塑料。其中挤出机的转速为120r/min,挤出机各温度区设置为90、110、150、150、140摄氏度，挤出机的长径比为25。
实例二
将9250g玉米淀粉放入盛有20000g去离子水的搅拌反应釜中，搅拌均匀后加入750g丙烯酸丁酯，然后再向搅拌反应釜中加入催化剂硝酸铈铵，继续搅拌，直至反应2-3小时。将反应产物从搅拌反应釜中导出并放入离心机中去水，即得改性淀粉，将改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至12wt％，即得粉料一。
将聚丁二酸丁二醇在-30摄氏度下，通过塑料磨粉机研磨成粉，粉料的粒度为100目，即得粉料二。
取40份的粉料一、55份的粉料二、2.5份的滑石粉(粒度为80目)、0份的甘油、1份的聚甘油硬脂酸脂放入高速混料机中混合30分钟，即得本发明的淀粉基发泡塑料母料。
开动双螺杆挤出机，并将上述淀粉基塑料母料均匀放入挤出机中挤出发泡，即得本发明方法的淀粉基发泡塑料。其中挤出机的转速为120r/min,挤出机各温度区设置为90、110、150、150、140摄氏度，挤出机的长径比为25。
实施例三
将7500g玉米淀粉放入盛有20000g去离子水的搅拌反应釜中，搅拌均匀后加入2500g丙烯酸丁酯，然后再向搅拌反应釜中加入催化剂硝酸铈铵，继续搅拌，直至反应2-3小时。将反应产物从搅拌反应釜中导出并放入离心机中去水，即得改性淀粉，将改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至12wt％，即得粉料一。
将聚丁二酸丁二醇在-10摄氏度下，通过塑料磨粉机研磨成粉，粉料的粒度为50目，即得粉料二。
取56份的粉料一、40份的粉料二、2份的滑石粉(粒度为200目)、0份的甘油、2份的聚甘油硬脂酸脂放入高速混料机中混合30分钟，即得本发明的淀粉基发泡塑料母料。
开动双螺杆挤出机，并将上述淀粉基塑料母料均匀放入挤出机中挤出发泡，即得本发明方法的淀粉基发泡塑料。其中挤出机的转速为120r/min,挤出机各温度区设置为90、110、150、150、140摄氏度，挤出机的长径比为25。
实例二和实例三中均没有加塑化剂，但因为改性淀粉塑性好，且与聚丁二酸丁二醇相容性好，其制得的产品性能与添加塑化剂的产品几乎相仿。
实施例四
将8300g玉米淀粉放入盛有20000g去离子水的搅拌反应釜中，搅拌均匀后加入1700g丙烯酸丁酯，然后再向搅拌反应釜中加入催化剂硝酸铈铵，继续搅拌，直至反应2-3小时。将反应产物从搅拌反应釜中导出并放入离心机中去水，即得改性淀粉，将改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至17wt％，即得粉料一。
将聚丁二酸丁二醇在-20摄氏度下，通过塑料磨粉机研磨成粉，粉料的粒度为100目，即得粉料二。
取73份的粉料一、20份的粉料二、1份的滑石粉(粒度为80目)、5份的甘油、1.5份的石蜡放入高速混料机中混合30分钟，即得本发明的淀粉基发泡塑料母料。
开动双螺杆挤出机，并将上述淀粉基塑料母料均匀放入挤出机中挤出发泡，即得本发明方法的淀粉基发泡塑料。其中挤出机的转速为120r/min,挤出机各温度区设置为90、110、150、150、140摄氏度，挤出机的长径比为25。
实施例五
将8000g玉米淀粉放入盛有20000g去离子水的搅拌反应釜中，搅拌均匀后加入2000g丙烯酸丁酯，然后再向搅拌反应釜中加入催化剂硝酸铈铵，继续搅拌，直至反应2-3小时。将反应产物从搅拌反应釜中导出并放入离心机中去水，即得改性淀粉，将改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。
将聚丁二酸丁二醇在-30摄氏度下，通过塑料磨粉机研磨成粉，粉料的粒度为100目，即得粉料二。
取85份的粉料一、5份的粉料二、0.5份的滑石粉(粒度为80目)、10份的甘油、0份的聚甘油硬脂酸脂放入高速混料机中混合30分钟，即得本发明的淀粉基发泡塑料母料。
开动双螺杆挤出机，并将上述淀粉基塑料母料均匀放入挤出机中挤出发泡，即得本发明方法的淀粉基发泡塑料。其中挤出机的转速为120r/min,挤出机各温度区设置为90、110、150、150、140摄氏度，挤出机的长径比为25。
实施例六
将7000g玉米淀粉放入盛有20000g去离子水的搅拌反应釜中，搅拌均匀后加入3000g丙烯酸丁酯，然后再向搅拌反应釜中加入催化剂硝酸铈铵，继续搅拌，直至反应2-3小时。将反应产物从搅拌反应釜中导出并放入离心机中去水，即得改性淀粉，将改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。
将聚丁二酸丁二醇在-10摄氏度下，通过塑料磨粉机研磨成粉，粉料的粒度为50目，即得粉料二。
取85份的粉料一、14份的粉料二、0.8份的滑石粉(粒度为100目)、0份的甘油、1份的聚甘油脂放入高速混料机中混合30分钟，即得本发明的淀粉基发泡塑料母料。
开动双螺杆挤出机，并将上述淀粉基塑料母料均匀放入挤出机中挤出发泡，即得本发明方法的淀粉基发泡塑料。其中挤出机的转速为120r/min,挤出机各温度区设置为90、110、150、150、140摄氏度，挤出机的长径比为25。
实施例七
将8500g玉米淀粉放入盛有20000g去离子水的搅拌反应釜中，搅拌均匀后加入1500g丙烯酸丁酯，然后再向搅拌反应釜中加入催化剂硝酸铈铵，继续搅拌，直至反应2-3小时。将反应产物从搅拌反应釜中导出并放入离心机中去水，即得改性淀粉，将改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。
将聚丁二酸丁二醇在-10摄氏度下，通过塑料磨粉机研磨成粉，粉料的粒度为50目，即得粉料二。
取65份的粉料一、30份的粉料二、1.5份的滑石粉(粒度为80目)、5份的甘油、2份的聚甘油硬脂酸脂放入高速混料机中混合30分钟，即得本发明的淀粉基发泡塑料母料。
开动双螺杆挤出机，并将上述淀粉基塑料母料均匀放入挤出机中挤出发泡，即得本发明方法的淀粉基发泡塑料。其中挤出机的转速为120r/min,挤出机各温度区设置为90、110、150、150、140摄氏度，挤出机的长径比为25。
实施例八
将9700g玉米淀粉放入盛有20000g去离子水的搅拌反应釜中，搅拌均匀后加入300g丙烯酸丁酯，然后再向搅拌反应釜中加入催化剂硝酸铈铵，继续搅拌，直至反应2-3小时。将反应产物从搅拌反应釜中导出并放入离心机中去水，即得改性淀粉，将改性淀粉放入干燥器中干燥，干燥含水量至20wt％，即得粉料一。
将聚丁二酸丁二醇在-30摄氏度下，通过塑料磨粉机研磨成粉，粉料的粒度为100目，即得粉料二。
取30份的粉料一、60份的粉料二、2.5份的滑石粉(粒度为250目)、5份的甘油、2.5份的聚甘油酯放入高速混料机中混合30分钟，即得本发明的淀粉基发泡塑料母料。
开动双螺杆挤出机，并将上述淀粉基塑料母料均匀放入挤出机中挤出发泡，即得本发明方法的淀粉基发泡塑料。其中挤出机的转速为120r/min,挤出机各温度区设置为90、110、150、150、140摄氏度，挤出机的长径比为25。
实施例九
聚丁二酸丁二醇依次由聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇、聚丁二酸-己二酸-丁二醇、聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇或者其组合来替代，并重复上述实施例，可依次制得改性淀粉和聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇、聚丁二酸-丁二醇、聚丁二酸-己二酸-丁二醇、聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇所形成的可生物降解的淀粉基发泡塑料母料。
根据本发明所涉及的淀粉基发泡塑料母料及其发泡方法，可以生产泡沫板材、片材及泡沫填充粒等材料。

Claims (10)

1.一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其特征在于，有以下步骤构成：
A.将淀粉和丙烯酸丁酯进行接枝共聚反应，制得改性淀粉，丙烯酸丁酯含量不大于30wt％；
B.调整改性淀粉的含水量，使水分占物料重量比的12-30％，得到粉料一；
C.将可完全生物降解树脂在低温下研磨成粉，得到粉料二；
D.按照以下组分和重量份数配置材料：40-90份的粉料一，5-50份的粉料二，0.5-3份的成核剂，0-15份的增塑剂和0-3份的润滑剂；
E.将D步骤的材料放入高速混料机中混合均匀，得到淀粉基发泡塑料母料。
2.根据权利要求1所述的一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其中所述步骤A中，淀粉改性时加入的丙烯酸丁酯的重量比为2--20wt％。
3.根据权利要求1所述的一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其中所述步骤B中，粉料一中的水分含量为15-20wt％。
4.根据权利要求1所述的一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其中所述步骤C中，可完全生物降解树脂为聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇、聚丁二酸-丁二醇、聚丁二酸-己二酸-丁二醇、聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其中所述步骤D中，粉料二所占重量比为15-30wt％。
6.根据权利要求1所述的一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其中所述步骤D中，成核剂为滑石粉。
7.根据权利要求1所述的一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其中所述步骤D中，增塑剂为甲酰胺、乙酰胺、甘油、乙二醇、山梨醇中的一种或者几种的组合。
8.根据权利要求1所述的一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其中所述步骤D中，润滑剂为聚甘油酯、石蜡、硬脂酸脂中的一种或者几种的组合。
9.根据权利要求1所述的一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料，其中所述步骤E中，在混合时加入重量比为1-3wt％的马来酸酐。
10.一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料的发泡方法，其特征在于，将本发明得到的可生物降解的淀粉基塑料母料均匀放入普通挤出机中挤出发泡，挤出机的转速为100-130r/min,挤出机各温度区设置为80-90、90-120、130-150、130-150、120-140摄氏度，挤出机的长径比为20-30。
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