CN107099060A - 一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其步骤为：一、将高分子天然淀粉、天然植物纤维粉中添加“Reverte”含氧生物完全降解添加剂、增塑剂和其它助剂等，将原料进行聚合反应共混共聚改性；二、将淀粉用低速搅拌8分钟；三、投入增韧剂、共混材料、降解添加剂、增塑剂、润滑剂、增容剂、着色剂；四、高速搅拌机中低速混合10分钟,再转换到高速混合20分钟；五、加热后加入增强剂、聚烯烃,进行聚合反应共混共聚改性,继续加热,高速混合时间为5分钟；六、混合后放至冷混中混合，并降温，然后熔融共混；七、挤出片材，经压光、冷却、定型。该发明不仅具有传统塑料制品相似的性能，而且生产成本低，具有生物降解性能。

Description

一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作 方法

技术领域

本发明涉及新材料的制造技术领域，特别涉及一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法。

背景技术

高速发展的塑料产业给人们的生产生活带来了极大的方便,一次性塑料商品的使用量大幅度增加，人们生活方式由“节俭型”向“消费型”转变，另一方面也给生态环境带业严重的污染，形成“白色”公害。由塑料废弃物引起的“白色污染”问题也日益严重。解决白色污染，可根据国情采取不同措施操作，目前常用的方法一是回收利用，二是焚烧处理，三是采用降解树脂/塑料，但它们在实际操作中存在有些问题和局限.特别是一次性塑料垃圾回收困难，再利用的局限性，不能形成回收与利用的平衡，清洁处理及材质分类难，能量消耗大，获取成品量少而价高，短期内难以普遍推广应用.塑料垃圾的焚烧，既消耗大气中的氧气，又会产生大量的污染物质，如氮氧化物、碳氧化物和毒中之毒者二恶英等.综合而言，淀粉基生物降解材料的技术是本领域最为倡导的方式.近几年随着白色污染日趋严重.国家对此问题的重视和研制速度在加强加快.但由于淀粉填加量低，其存在的主要问题一是制造成本高，降解制品比非降解制品成品高出15％以上；二是降解制品一般在塑料中填加光敏剂和淀粉，采用光和生物双重降解方法，但至今在技术上还未解决淀粉填加量超过60％以上的这一难题，这些均在很大程度上制约了降解制品的推广应用.另外，目前市场上使用的一次性纸制品餐具虽在一次性使用品上替代了一部分塑料制品，但它也存在着制约推广存在以下的五个方面问题：一是纸制品的原料主要是木材，需要消耗大量我国资源紧缺的木材，造成浪费；二是造纸要产生废水及大气污染，而目前在这方面的治理工作又跟不上，造成很大损失；三是制造成本高，一般一个纸杯的制造成本是同样体积塑料杯的2.5倍以上；四是纸本身虽可降解，但处于防油防水等目的，绝大多数餐具表面都涂有塑料或防油防水剂等，而这些物质却是不可降解的；五是这类制品一般都不适宜在微波炉里加热.所以要大力推广作为其替代品的可完全生物降解材料。在生物降解材料中，淀粉这种天然高分子物质，具有来源广泛、价格低廉、再生周期短、能在多种环境下完全生物降解、不会对环境产生任何污染等优点，是最具发展前景的天然生物降解材料。淀粉基降解塑料可分为淀粉填充的不可完全生物降解的崩解型塑料和以淀粉可生物降解树脂为主要原料的完全生物降解塑料。前者中淀粉以颗粒的形式填充在聚烯烃中，这种材料无法完全降解，因此无法彻底的解决“白色污染”问题，因此后者成了人们研究的重点。

在我国,市场上广泛应用的淀粉基生物降解材料几乎都是填充型淀粉材料,而国外开发的一些淀粉基完全降解塑料也由于淀粉含量低,一般在35～45％,可生物降解树脂成本高,以及使用时存在一些缺陷而使应用受到一定限制。

所以一种更好的淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法的出现是很有必要的。

发明内容

本发明提供一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，可以解决现有技术中的问题。

本发明提供了一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其组成包括：高分子天然淀粉、天然植物纤维粉、增强剂、增韧剂、共混材料、降解添加剂、增塑剂、润滑剂、增容剂和着色剂，其步骤为：一、将高分子天然淀粉、天然植物纤维粉中添加“Reverte”含氧生物完全降解添加剂、增塑剂和其它助剂等，将原料采用油加热高混与冷混一体机进行聚合反应共混共聚改性；二、温度在80～90℃时加入淀粉，将投入60～80重量份数淀粉用低速搅拌8分钟，把湿气炒出；三、投入增韧剂6～10份，共混材料5～10份，降解添加剂0.5～2份、增塑剂3～6份、润滑剂1～3.0份、增容剂0.5～2份、着色剂1～3份；四、投入到高速搅拌机中低速混合10分钟,至100-110℃，在转换到高速混合20分钟；五、加热至110～120℃后，在加入增强剂30～40份，聚烯烃,进行聚合反应共混共聚改性,继续加热至110-120℃,高速混合时间为5分钟；六、物料充分混合均勻后，得到混合后的物料，放至冷混中混合，并降温至70～90℃，在将混合后的物料加入到积木式同向平行双螺杆挤出机中熔融共混；七、物料加入到积木式同向平行双螺杆挤出机中熔融共混(熔融共混各区间温度设置分别为180℃，178℃，175℃，173℃，170℃，167℃，160℃，155℃，150℃，147℃，145℃，140℃，130℃，155℃，模头160℃)。挤出机中螺杆的长度与直径的比为56:1，加大了齿轮的直径，螺杆转速为350-500r/min。物料通过积木式同向平行双螺杆挤出机中实现输送塑化、混合混炼、剪切分散、均化均质、排气脱挥、建压挤出等各项功能与各类工艺过程。最终从积木式同向平行双螺杆挤出机中出来的原料经增压装置，挤出片材，经压光、冷却、定型。

较佳地，所述高分子天然淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、麦类淀粉、玉米秸秆纤维粉、稻草秸秆纤维粉。

较佳地，所述共混材料是聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、脂肪族聚酯、脂肪一芳香族共聚酯。

较佳地，所述添加剂为“Reverte”含氧生物完全降解塑料添加剂，是用来促使塑料中含有的酯基、醚基、酰胺基等生物降解大分子链，被氧化裂断为能被微生物吞噬并转化的小分子链，以促成最初的降解。然后，再通过自然界中各种微生物菌类不断地消化，最后，这些微生物不断繁衍生长的过程，就是不断把大大小小的片、膜当作其营养物质来啃噬、消化，直至最终转化为二氧化碳、水和生物量的过程。

较佳地，所述增强剂以聚烯烃(聚乙烯或聚丙烯)为辅料。

较佳地，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯一丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物。

较佳地，所述润滑剂为硬酯酸、硬脂酸镁、硬酯酸钙和硬酯酸锌。

较佳地，所述增容剂为山梨醇、木糖醇和甘露醇。

较佳地，所述增塑剂为天然植物油、聚乙二醇、甘油、失水山梨醇脂肪酸酯、聚山梨酯。

本发明实施例中，该方法技术先进，生产工艺简单，产品淀粉基生物降解材料不仅具有传统塑料制品相似的性能，而且生产成本低，具有生物降解性能，有力环境保护，其废弃物在一定的环境条件下和经历一定周期，可以使塑料垃圾减容、减量，从而可以起到减轻环境污染，缓解环境矛盾的作用，符合固体废弃物污染防治法中减量货，资源化，无害化的要求。

具体实施方式

下面对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明实施例提供的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其组成包括:高分子天然淀粉、天然植物纤维粉、增强剂、增韧剂、共混材料、降解添加剂、增塑剂、润滑剂、增容剂和着色剂，其步骤为：一、将高分子天然淀粉、天然植物纤维粉中添加“Reverte”含氧生物完全降解添加剂、增塑剂和其它助剂等，将原料采用油加热高混与冷混一体机进行聚合反应共混共聚改性；二、温度在80～90℃时加入淀粉，将投入60～80重量份数淀粉用低速搅拌8分钟，把湿气炒出；三、投入增韧剂6～10份，共混材料5～10份，降解添加剂0.5～2份、增塑剂3～6份、润滑剂1～3.0份、增容剂0.5～2份、着色剂1～3份；四、投入到高速搅拌机中低速混合10分钟,至100-110℃，在转换到高速混合20分钟；五、加热至110～120℃后，在加入增强剂30～40份，聚烯烃,进行聚合反应共混共聚改性,继续加热至110-120℃,高速混合时间为5分钟；六、物料充分混合均勻后，得到混合后的物料，放至冷混中混合，并降温至70～90℃，在将混合后的物料加入到积木式同向平行双螺杆挤出机中熔融共混；七、将从积木式同向平行双螺杆挤出机中出来的原料经增压装置，挤出片材，经压光、冷却、定型。

较佳地，所述高分子天然淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、麦类淀粉、玉米秸秆纤维粉、稻草秸秆纤维粉。

较佳地，所述共混材料是聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PcL)、脂肪族聚酯、脂肪一芳香族共聚酯。

较佳地，所述添加剂为“Reverte”含氧生物完全降解塑料添加剂，是用来促使塑料中含有的酯基、醚基、酰胺基等生物降解大分子链，被氧化裂断为能被微生物吞噬并转化的小分子链，以促成最初的降解。然后，再通过自然界中各种微生物菌类不断地消化，最后，这些微生物不断繁衍生长的过程，就是不断把大大小小的膜当作其营养物质来啃噬、消化，直至最终转化为二氧化碳、水和生物量的过程。

较佳地，所述增强剂以聚烯烃(聚乙烯或聚丙烯)为辅料。

较佳地，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯一丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物。

较佳地，所述润滑剂为硬酯酸、硬脂酸镁、硬酯酸钙和硬酯酸锌。

较佳地，所述增容剂为山梨醇、木糖醇和甘露醇。

较佳地，所述增塑剂为天然植物油、聚乙二醇、甘油、失水山梨醇脂肪酸酯、聚山梨酯。

本发明的特点为：1、通过本专利技术在生产中可提高淀粉含量在最高可达80％，经过高科技生产工艺加工而成的淀粉基生物降解材料及制品包括淀粉基生物降解餐饮具、淀粉基生物降解包装袋(膜)等一系列产品。

2、通过本专利技术完全可以植物淀粉为主要原料，在自然条件可完全降解，彻底解决了包装行业大量使用塑料制品所造成的环境污染问题。

3、通过本专利技术可以解决在自然条件下可完全降解，降解周期可调节；在生产过程中不产生任何废气，废水，废渣不污染环境，完全符合“4R+1D”的国际环保制品标准。

4、通过它源于淀粉深加工，提高了农产品的科技含量和附加值；降解后成为有机肥料，回归自然、改良土壤，促进了循环经济和生态农业的良性可持续发展。

5、本产品无毒、无害、无异味、只有使用各种不同的植物高分子淀粉的微微的香味，感官好、耐水、耐油、耐冷热(－20℃～+150℃均可使用)、耐酸碱性、过程中流动性良好，拉伸均匀性能好，食品包装物可在微波炉、电冰箱中使用，没有任何毒副作用。

6、本产品在生产过程中不生产出任何废气、废水、废渣，没有噪音和粉尘，没有毒害气体排放，不污染环境，是国家支持，符合国家产业政策的环保型生产企业。

7、本专利产品在性能和价格上要优于纸浆制品、有较好的竞争优势。

8、本专利可以采用挤出、注塑、吹膜等方式生产，加工性能好，可以制成多种用品。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其组成包括:高分子天然淀粉、天然植物纤维粉、增强剂、增韧剂、共混材料、降解添加剂、增塑剂、润滑剂、增容剂和着色剂，其步骤为：一、将高分子天然淀粉天然及植物纤维粉中添加“Reverte”含氧生物完全降解添加剂、增塑剂和其它助剂等，将原料采用油加热高混与冷混一体机进行聚合反应共混共聚改性；二、温度在80～90℃时加入淀粉，将投入60～80重量份数淀粉用低速搅拌8分钟，把湿气炒出；三、投入增韧剂6～10份，共混材料5～10份，降解添加剂0.5～2份、增塑剂3～6份、润滑剂1～3.0份、增容剂0.5～2份、着色剂1～3份；四、投入到高速搅拌机中低速混合10分钟,至100-110℃，在转换到高速混合20分钟；五、加热至110～120℃后，在加入增强剂30～40份，聚烯烃,进行聚合反应共混共聚改性,继续加热至110-120℃,高速混合时间为5分钟；六、物料充分混合均勻后，得到混合后的物料，放至冷混中混合，并降温至70～90℃，在将混合后的物料加入到积木式同向平行双螺杆挤出机中熔融共混；七、将从积木式同向平行双螺杆挤出机中出来的原料经增压装置，挤出片材，经压光、冷却、定型。

2.如权利要求要求1所述的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其特征在于，所述高分子天然淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、麦类淀粉、玉米秸秆纤维粉、稻草秸秆纤维粉。

3.如权利要求1所述的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其特征在于，所述共混材料是聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PcL)、脂肪族聚酯、脂肪一芳香族共聚酯。

4.如权利要求1所述的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其特征在于，所降解添加剂“Reverte”含氧生物完全降解塑料添加剂，来促使塑料中含有的酯基、醚基、酰胺基等生物降解大分子链，被氧化裂断为能被微生物吞噬并转化的小分子链，以促成最初的降解。然后，再通过自然界中各种微生物菌类不断地消化，最后，这些微生物不断繁衍生长的过程，就是不断把大大小小的片、膜当作其营养物质来啃噬、消化，直至最终转化为二氧化碳、水和生物量的过程。

5.如权利要求1所述的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其特征在于，所述增强剂以聚烯烃(聚乙烯或聚丙烯)为辅料。

6.如权利要求1所述的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯一丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物。

7.如权利要求1所述的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其特征在于，所述润滑剂为硬酯酸、硬脂酸镁、硬酯酸钙和硬酯酸锌。

8.如权利要求1所述的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其特征在于，所述增容剂为山梨醇、木糖醇和甘露醇。

9.如权利要求1所述的一种绿色环保型淀粉基可完全生物降解材料及其制品制作方法，其特征在于，所述增塑剂为天然植物油、聚乙二醇、甘油、失水山梨醇脂肪酸酯、聚山梨酯。