CN107602937B

CN107602937B - 一种高性能淀粉塑料及其制备工艺

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Publication number: CN107602937B
Application number: CN201710760924.5A
Authority: CN
Inventors: 常江
Original assignee: Beijing Yiside Logistics Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Yiside Logistics Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2019-07-19
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: CN107602937A

Abstract

本发明公开了一种高性能淀粉塑料及其制备工艺。本发明涉及一种淀粉塑料，由淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE经混料、吹膜制备得到，淀粉母粒的质量百分比为50％‑70％，优选60％‑65％，POE的质量百分含量为10％‑25％，线性聚乙烯0‑25％、茂金属聚乙烯0％‑25％，线性聚乙烯和茂金属聚乙烯不同时为零。本发明所述的淀粉塑料，原料易得，工艺简单，可重复性强，易于工业化生产。

Description

一种高性能淀粉塑料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种制备工艺简单、成本低、韧性好淀粉塑料及其制备方法。

背景技术

塑料自十九世纪问世以来，发展迅猛，目前已经成为应用最广泛的材料，2015年1-12月中国塑料制品产量已经高达7560.82万吨。塑料工业的迅猛发展和产品数量的大幅度增加已带来一些严重的问题：一是塑料在自然环境中很难自行降解，难以回收的塑料垃圾严重危害地球生态环境；二是现行塑料制品的原料是不可再生资源-石油。因而寻找新的对环境友好塑料原料，发展非石油基聚合物迫在眉睫。

70年代以来，欧美和日本等国科学家提出了降解塑料概念，近30年来开发了一系列降解塑料产品，其中淀粉基塑料约占2/3。淀粉基生物降解塑料是生物降解塑料研究的重要方面。淀粉分子式为(C₆H₁₀O₅)_n，广泛存在于谷类(如稻米、小麦、玉米)、薯类(如马铃薯、木薯、甘薯)等植物的种子、根、茎组织中，取之不尽，用之不竭，且价格低、再生周期短，在各种环境中均具有完全的生物降解性。

CN200910216202.9公开一种生物薯类淀粉降解塑料母粒及其制备方法和应用。一种生物薯类淀粉降解塑料母粒，其特征在于所述的塑料母粒按重量比由以下成分构成：细化薯类淀粉70-80％，增韧剂7-10％，引发剂0.5％-2％，改性剂4％-7％，增塑剂1％-3％，润滑加工助剂3％-6％。所得母料产品具有一定的强度和热塑加工性能，可以以不同的添加量用于各类膜制品、吹塑制品、注塑制品的加工。

CN201310234742.6公开一种易降解环保塑料，包括下述重量份的组分：ABS 40-70重量份；界面偶联剂3-8重量份；增韧剂3-10重量份；分散润滑剂0.5-1.0重量份；淀粉5-10重量份；聚乙烯10-15重量份。所制备的易降解环保塑料具有优异的易降解环保性，可以广泛地用于汽车工业常用于制造汽车零部件、家电行业、建筑装饰行业、安全帽、摩托车档板、鞋后跟、雪地运动用品、玩具、时钟、音箱外壳、手提箱、纽扣、化妆品盒等日用品和铭牌、装饰品等广告品。

CN201410205423.7公开一种增韧耐水性淀粉塑料，其特征在于，所述淀粉塑料的组分及重量百分比如下：淀粉1％-47％，增塑剂0.2％-24％，聚乳酸24％-93％，热塑性聚氨酯5％-40％，抗氧剂0.1％-4％。其制备原料采用价格较低的工业级淀粉作为组分之一，降低了材料成本。

然而，现有的淀粉塑料，特别是用于制备各种塑料袋制品的生产工艺，如前所示，可以使用淀粉或者淀粉母粒。淀粉母粒是生产厂家已经在规模化生产的，但做成塑料袋的话，现有工艺中淀粉母粒的添加量一般不能超过45％，否则生产得到的塑料性能会严重衰减。

考虑到淀粉母粒的使用能够改善淀粉塑料的降解性能，并且淀粉母粒的成本相对较低，如何能够在原料配方中提升淀粉母粒的含量并且避免塑料性能的衰减，一直是现有工艺中的难点。

发明内容

本发明针对现有工艺中的不足，巧妙地解决了塑料袋用的塑料性能与淀粉母粒含量之间的关系，突破了现有工艺中的淀粉母粒的含量范围，并且保证所得塑料的各项性能优异。为此，本发明提供了一种袋用淀粉塑料的配方及其生产工艺。

本发明人注意到，塑料袋生产工艺是吹膜，POE是一种乙烯和辛烯的高聚物，目前POE的工艺使用主要是用于挤出工艺或注塑工艺，改性增韧PP和PA，增加其韧性，在吹膜工艺制备塑料薄膜的工艺中并未有添加POE的配方。在一系列尝试之后，本发明人将POE应用到吹膜的塑料生产工艺中，通过合理调配吹膜塑料的配方比例，最终实现了吹膜塑料的淀粉母粒的含量突破，同时经吹膜工艺制备的淀粉塑料性能优异。

本发明要解决现有技术中问题所采用的技术方案为：

一种淀粉塑料，由淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE经混料、吹膜制备得到，其中，淀粉母粒的质量百分比为50％-70％，优选60％-65％，POE的质量百分含量为10％-25％，线性聚乙烯0-25％、茂金属聚乙烯0％-25％，线性聚乙烯和茂金属聚乙烯不同时为零。

进一步优选地，POE为茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体。

进一步优选地，POE共聚单体辛烯(C₈H₁₆)的含量为20％-30％。

进一步优选地，POE的质量百分含量为15-20％。

本发明进一步提供一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)原料混合，将淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE混合后烘干，各原料的质量百分比为：淀粉母粒50％-70％，线性聚乙烯0-25％、茂金属聚乙烯0％-25％、POE10％-25％，线性聚乙烯和茂金属聚乙烯不同时为零；

步骤2)吹膜，将烘干后的原料投入吹膜机吹膜，吹膜温度为150-160℃。

进一步优选地，步骤1)的烘干工艺为50-90℃，烘干时间为1-4h。

进一步优选地，步骤2)的步骤2)的膜头温度150-165℃，机身温度为160-165℃。

进一步优选地，步骤2)的吹膜温度155-160℃。

在原料混合过程中，本发明的各原料的质量百分比之和始终为100％。

本发明同时提供一种塑料袋，其由所述的淀粉塑料或者所述的方法得到的淀粉塑料加工制备得到。

进一步优选地，其为快递袋、手提袋、背心袋、穿绳袋，平口袋，按扣袋、夹链袋。

本发明的有益效果

本发明所述的淀粉塑料，原料易得，工艺简单，可重复性强，易于工业化生产。本发明的原料均可直接购买或者根据常规技术制备得到。

通过在淀粉塑料的工艺配方中合理添加POE，并控制各原料成份的含量，实现了吹膜塑料中高淀粉母粒的添加量。

本发明的经吹膜制备得到的淀粉塑料，性能优异，特别是断裂伸长率，超出现有工艺配方的3倍之多。

本发明的制备工艺吹膜机的机头温度低于机身温度，能够得到质量较好的薄膜。

本发明吹膜得到的淀粉塑料应用广泛，可以制备各种塑料袋，快递袋、背心袋(购物袋)、边封袋、手提袋、抽绳袋等。

附图说明

图1为本发明的实施例1的淀粉塑料加工得到的产品实物图。

图2为本发明的实施例2的淀粉塑料加工得到的产品实物图。

图3为本发明的实施例3的淀粉塑料加工得到的产品实物图。

图4为本发明的实施例4的淀粉塑料加工得到的产品实物图。

图5为本发明的实施例5的淀粉塑料加工得到的产品实物图。

具体实施方式

在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。

应当理解的是，在说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应当理解为具有在字典中限定的含义，而应理解为在以下原则的基础上具有与其在本发明上下文中的含义一致的含义：术语的概念可以适当地由发明人为了对本发明的最佳说明而限定。

实施例1

一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)原料混合，将淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE混合后烘干，烘干工艺为50℃，烘干时间为4h，各原料的质量百分比为：淀粉母粒50％，线性聚乙烯25％、茂金属聚乙烯10％、POE 15％；

步骤2)吹膜，将烘干后的原料投入吹膜机吹膜，吹膜机的机头温度低于机身温度，吹膜温度为150℃，膜头温度152℃，机身温度为160℃。

实施例2

一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)原料混合，将淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE混合后烘干，烘干工艺为90℃，烘干时间为1h，各原料的质量百分比为：淀粉母粒60％，线性聚乙烯15％、茂金属聚乙烯5％、POE 20％；

步骤2)吹膜，将烘干后的原料投入吹膜机吹膜，吹膜机的机头温度低于机身温度，吹膜温度为155℃，膜头温度158℃，机身温度为160℃。

实施例3

一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)原料混合，将淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE混合后烘干，烘干工艺为90℃，烘干时间为1h，各原料的质量百分比为：淀粉母粒65％，茂金属聚乙烯25％、POE 10％；

步骤2)吹膜，将烘干后的原料投入吹膜机吹膜，吹膜机的机头温度低于机身温度，吹膜温度为160℃，膜头温度165℃，机身温度为165℃。

实施例4

一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)原料混合，将淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE混合后烘干，烘干工艺为90℃，烘干时间为1h，各原料的质量百分比为：淀粉母粒60％，线性聚乙烯25％、POE15％；

实施例5

一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)原料混合，将淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE混合后烘干，烘干工艺为90℃，烘干时间为1h，各原料的质量百分比为：淀粉母粒65％，线性聚乙烯10％、茂金属聚乙烯5％、POE 20％；

对比例1

一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)原料混合，将淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、超低密度聚乙烯混合后烘干，烘干工艺为90℃，烘干时间为1h，各原料的质量百分比为：淀粉母粒50％％，线性聚乙烯20％、茂金属聚乙烯10％、超低密度聚乙烯20％；

对比例2

一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)原料混合，将淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯混合后烘干，烘干工艺为90℃，烘干时间为1h，各原料的质量百分比为：淀粉母粒65％，线性聚乙烯20％、茂金属聚乙烯15％；

对实施例1-5和对比例1-2的产品进行性能检测。

拉伸性能测试：按照GB/T 1040.3-2006测试，试样采用2型，长度为150mm，宽度为15mm，试验速度为200mm/min。检测样品纵向和横向两个方向的数据。

撕裂强度测试：按GB/T 16578.2-2009的规定进行。检测样品纵向和横向两个方向的数据。检测数据见表1。

表1实施例1-5和对比例1-2的性能检测数据

可见本发明的淀粉薄膜产品性能优异，产品的性能并未因为淀粉母粒的增多而降低，所得薄膜的横向拉断力高于5N，纵向拉断力高于5.95N，横向拉伸强度高于12Mpa，纵向拉伸强度高于14Mpa，横向断裂伸长率高于900％，纵向断裂伸长率高于850％，横向撕裂力高于5.6N，纵向撕裂力高于4.8N，抗摆锤冲击高于0.44J，穿刺强度高于1.5N。

以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims

1.一种淀粉塑料，由淀粉母粒、线性聚乙烯、茂金属聚乙烯、POE经混料、吹膜制备得到，其特征在于，淀粉母粒的质量百分比为50％-70％，POE的质量百分含量为10％-25％，线性聚乙烯0-25％、茂金属聚乙烯0％-25％，线性聚乙烯和茂金属聚乙烯不同时为零。

2.根据权利要求1所述的淀粉塑料，其特征在于，POE为茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体。

3.根据权利要求1所述的淀粉塑料，其特征在于，POE共聚单体辛烯(C₈H₁₆)的含量为20％-30％。

4.根据权利要求1所述的淀粉塑料，其特征在于，POE的质量百分含量为15-20％。

5.一种淀粉塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤2)吹膜，将烘干后的原料投入吹膜机吹膜，吹膜机的机头温度低于机身温度。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)的烘干工艺为50-90℃，烘干时间为1-4h。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)的机身供料段温度为165-170℃，压缩段温度为170-180℃，计量段温度为180-190℃。