CN107814955B - 一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于改性淀粉制备的技术领域，提供了一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料及其制备方法。本发明一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，由离子源产生的离子束经过加速聚焦后与淀粉颗粒碰撞，带正电荷的粒子由于它们的酸性使部分淀粉分子断链，得到改性淀粉，再与交联剂、淀粉改性剂、助剂共同反应挤出，即得。本发明利用碳离子束对淀粉分子进行改性，降低了淀粉结晶度，使其在高温下分子链的运动加强，从而具有热塑性高流动性和低粘度，之后对改性淀粉分子进行交联改性和挤出加工，制备得到淀粉基塑料母料，加工工艺简单，成本低，耐水性和力学性能优异，绿色环保。

Description

一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料及其制备方法
技术领域
本发明属于改性淀粉制备的技术领域，提供了一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料及其制备方法。
背景技术
塑料制品正在被广泛应用于人们生产和生活的各个领域，塑料以其质轻、防水、耐腐蚀、强度大等优良的性能受到人们的青睐。然而，大量废弃的塑料制品因为其不可降解性而带来了“白色污染”的困扰。为此，从70年代以来，人们开始了对降解塑料的研究和开发。
天然淀粉用途广泛，但性质存在一些缺陷，如糊黏度不具热稳定性、抗剪力稳定性不够、冻融稳定性较差、不具冷水溶解性，分支结构较多，单独并没有塑料的特性。为了满足工业上各种特定要求，需对天然淀粉进行改性。淀粉作为一种天然高分子化合物，其来源广泛，品种繁多，成本低廉，且能在各种自然环境下完全降解，最终分解为CO2和H2O，不会对环境造成任何污染，因而淀粉基降解塑料成为国内外研究开发最多的一类生物降解塑料。
到目前为止，淀粉基降解塑料主要有填充型、光/生物双降解型、共混型和全淀粉塑料四大类。
1973年，Griffin首次获得淀粉表面改性填充塑料的专利。到80年代，一些国家以Griffin的专利为背景，开发出淀粉填充型生物降解塑料。填充型淀粉塑料又称生物破坏性塑料，其制造工艺是在通用塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂，然后加工成型，淀粉含量不超过30％。填充型淀粉塑料技术成熟，生产工艺简单，且对现有加工设备稍加改进即可生产，因此目前国内可降解淀粉塑料产品大多为此类型。天然淀粉分子中含有大量羟基使其分子内和分子间形成极强的氢键，分子极性较大，而合成树脂的极性较小，为疏水性物质。因此必须对天然淀粉进行表面处理，以提高疏水性和其与高聚物的相容性。目前主要采用物理改性和化学改性两种方法。
中国发明专利申请号申请号2017103228849.5公开了一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料及其发泡方法。本发明通过如下技术方案实现的：先将淀粉个丙烯酸甲酯进行接枝共聚反应，制得改性淀粉病调整改性淀粉中的含水量；然后再对聚丁二酸-丁二醇等生物可降解聚酯在低温下研磨粉末；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发泡塑料，母料。利用普通挤出机即可将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，但是耐水性能较差。
中国发明专利申请号201310079866.1公开了一种新型 β- 环糊精主客体包合物抗菌淀粉基塑料及其制备方法，包括按质量百分比组成的下列成分：塑料原料 95-99%，抗菌母料 1-4%，分散剂 0.2%~0.5%，抗氧化剂 0.5%~1%。其中抗菌母料为β-环糊精主客体包合物，其由β-环糊精通过浓硫酸改性得到硫磺酸化β-环糊精，再与水在高温下反应并包覆抗菌纳米粒子凝胶溶液或有机抗菌剂得到。将上述成分的塑料原料和抗菌母粒混合挤出注塑而成。本发明所述的抗菌塑料制品为可生物降解高分子，环保无毒污染，利用环糊精的两亲性可以进行简单的包覆设计，且制备工艺简单，抗菌效果长久，但是耐水性能和力学性能较差。
中国发明专利申请号201410319859.9公开了一种用等离子体对粉体材料表面改性的方法，所述粉体材料表面改性是指在真空环境条件下、使用一种或多种等离子体工艺进行组合将一种或多种不同特性材料沉积于不同类 型的粉体材质表面，同时也可选用一种或多种气体组合以等离子体形态对不同材质的粉体表面进行微刻蚀，通过述工艺制作和处理过的粉体具备了一种或多种功能特点性的改性粉体新材料。改性后的粉体从非金属表面变为单一金属或多种金属复合的表面、反之也可将金属表面改性成非金属陶瓷表面、同时，也可以将粉体表面从光洁变成微粗糙化。该专利主要针对采用离子体工艺对粉体材料表面进行微刻蚀的研究。
中国发明专利申请号200980122664.2公开了用离子束处理材料，对材料例如生物质 (如植物生物质/动物生物质和城市垃圾生物质)以及含烃材料进行加工以产生有用产物例如燃料。例如，描述了可使用进料材料例如纤维素和/或木质纤维素材料和/或淀粉质材料或油砂、油母岩、焦油砂、沥青和煤以产生变更材料例如燃料(如乙醇和/或丁醇)的系统。所述加工包括将所述材料暴露于离子束。其主要针对可再生资源的制备等。
根据上述，淀粉分子由于含有大量羟基，具备较高的亲水性，直接用于塑料中会极大影响制品的性能。用化学交联方法提高淀粉耐水性的研究已有报导，但是直接交联改性在提高淀粉耐水性的同时，体系粘度也相应增大，加工性能降低，限制了其应用范围，而且淀粉基材料的力学性能与传统塑料还有较大的差距,尤其是吸水后导致力学性能下降，淀粉含量越大,力学性能下降越明显，未发现有采用离子束对淀粉改性以制备相应淀粉基产品的研究。
发明内容
针对目前淀粉基塑料吸水后，产品性能出现下降，且加工性能差，体系粘度较大的缺陷，本发明提出一种利用碳离子束的对淀粉分子进行改性，制备得到耐水性和力学性能优良的淀粉基塑料的方法，从而实现连续稳定制备高耐水性淀粉基可降解塑料，进一步推动了淀粉基塑料的量产化生产。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其由离子源产生的离子束经过加速聚焦后与淀粉颗粒碰撞，带正电荷的粒子由于它们的酸性使部分淀粉分子断链，得到改性淀粉，再与交联剂、淀粉改性剂、助剂共同反应挤出，即得。
进一步的，所述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，具体包括以下步骤：
a、将淀粉放在等离子束轰击系统的轰击平台上；
b、在真空条件下，采用等离子体碳离子束，对淀粉进行表面轰击，轰击前使碳离子束通过离子加速器，对碳离子束进行加速聚焦；
c、不断改变淀粉的位置，和/或调整加速后的碳离子束的照射野大小，和/或调整加速后的碳离子束的方向，对淀粉进行全面照射2～3min，得到改性淀粉；
d、将c步骤得到的改性淀粉与交联剂、淀粉改性剂、助剂混合，加入到挤出机中进行挤出，即得耐水性和流动性好的淀粉基塑料母料。
进一步的，上述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其中所述淀粉为直链淀粉，其分子量为500～10000，直链淀粉是D-葡萄糖基以a-(1,4)糖苷键连接的多糖链，直链淀粉具有抗润胀性，水溶性较差，不溶于脂肪；不产生胰岛素抗性；直链淀粉的成膜性和强度很好，粘附性和稳定性较支链淀粉差；直链淀粉具有近似纤维的性能，用直链淀粉制成的薄膜，具有好的透明度、柔韧性、抗张强度和水不溶性，可应用于密封材料、包装材料和耐水耐压材料的生产。
进一步的，上述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其中所述碳离子束能量为120～150Mev/u，束流为5～50mA，阳极电压为50～250V，阴极电流为2～10A。
进一步的，上述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其中所述离子加速器加速极电压为120～250V，经过离子加速器加速后的碳离子束照射野为（0.1～10）×（0.1～10）cm2，能量为300～450Mev/u。
进一步的，上述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其中所述真空条件下的真空度10-5Pa～10-6Pa。
进一步的，上述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其中所述改性淀粉、交联剂、淀粉改性剂、助剂的质量比为1:2～5:0.1～0.5:0.3～0.8。
进一步的，上述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其中所述交联剂为多官能度氮丙啶交联剂；所述淀粉改性剂由以下重量份数的原料合成：塑化剂45～50份，表面活性剂15～20份，热稳定剂1.5～5份，成核剂15～20份；所述助剂为润滑剂和分散剂。
氮丙啶交联剂（XR－100）在室温下能与羧基反应，所以多官能度的氮丙啶交联剂是含羧基体系的交联剂。氮丙啶交联剂的用量通常为丙烯酸或聚氨酯固含量的1%-3%，可室温固化，也可加温烘烤固化。经过氮丙啶交联剂交联过的改性淀粉，能显著改善改性淀粉的耐水性、耐化学品性、耐干湿摩擦性、表面的抗粘性、淀粉基塑料的力学性能以及改善在塑料材料中的混合性能等。
进一步的，所述的塑化剂为丙三醇、甲酰胺、水中的一种或几种，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂醇醚磷酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种，所述的热稳定剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物中的一种或两种，所述成核剂为滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母中的至少一种。
进一步的，上述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其中所述挤出机转速为250～400r/min，挤出机各温度区设置由进料到出料依次为70～80℃、85～95℃、95～110℃、110～130℃、130～150℃、110～115℃，挤出机长径比为40～50。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的耐水性淀粉基生物降解塑料母料。
离子束加工是利用离子束对材料进行成形或表面改性的加工方法，是一种原子级的加工技术。离子注入、离子沉积和强脉冲离子束材料 改性等离子束加工工艺已在工业中获得大量应用，其中离子材料改性的工程问题是离子注入引起材料表面成分、微观结构变化和新的化合物析出，由此引起材料表面（硬度）、摩擦学特性和化学特性的变化。离子束可控地形成材料表面成分的改变、结构变化和温升效应是离子束材料改性的三把利剑。
本发明提出一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料及其制备方法，其技术点就在于利用碳离子束引起淀粉分子部分降解而提升流动性，由离子源产生的碳离子束经过加速聚焦后与淀粉颗粒碰撞，带正电荷的粒子由于它们的酸性使部分淀粉分子断链，通过减小分子链长度解决粘度大、流动性差的问题，利于后续加工；在该基础上用多官能度的氮丙啶交联剂等共同反应挤出，制得耐水性和流动性均优良的淀粉母料。其显著效果是淀粉经带正电荷的碳离子束改性后，因其所带羟基与正电荷基团间的静电相互作用而形成独特的空间网络结构，再进一步交联改性后能够阻隔水分子的进入，极大提升材料的耐水性。
本发明耐水性淀粉基生物降解塑料母料及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明利用碳离子束产生的离子，经过聚焦加速后，带正电荷的粒子由于它们的酸性使部分淀粉分子断链，引起淀粉分子部分降解减小分子链长度，降低结晶度，使其在高温下分子链的运动加强，从而具有热塑性高流动性和低粘度，之后对改性淀粉分子进行交联改性和挤出加工，制备得到淀粉基塑料母料，加工工艺简单，成本低；
2.本发明淀粉经带正电荷的碳离子束改性后，因其所带羟基与正电荷基团间的静电相互作用而形成独特的空间网络结构，再进一步交联改性后得到母料能够阻隔水分子的进入，极大提升材料的耐水性和力学性能；
3. 本发明方法得到的母料按所需比例添加到通用塑料或与其他可生物分解的树脂或天然高分子共混，在通常的成型设备上加工成制品，可以得到片材、薄膜以及制成的包装制品等，或者制备成餐具、塑料袋等对环保要求高的行业，应用范围广泛；
4.本发明制备淀粉基塑料母料采用的原料简单易得，不含有毒有害物质，不含难降解物质，具有绿色环保等特性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
本发明制备的淀粉基塑料母料中淀粉改性如下：
a、选用适量分子量为5000的直链淀粉，采用静电吸附吸附带系统，来承载和传输改性用淀粉，使得淀粉放在等离子束轰击系统的轰击平台上；
b、在真空度10-5Pa条件下，采用等离子体碳离子束，碳离子束能量为120Mev/u，束流为10mA，阳极电压为250V，阴极电流为10A，对淀粉进行表面轰击，轰击前使碳离子束通过离子加速器，对碳离子束进行加速聚焦；其中离子加速器加速极电压为250V，经过离子加速器加速后的碳离子束照射野为5×5cm2，能量为450Mev/u；
c、不断改变淀粉的位置，对淀粉进行全面照射2min，得到改性淀粉；
d、将c步骤得到的改性淀粉与交联剂、淀粉改性剂、助剂按照质量比为1:2:0.5:0.5混合，加入到挤出机中进行挤出，挤出机转速为400r/min，挤出机各温度区设置由进料到出料依次为70～80℃、85～95℃、95～110℃、110～130℃、130～150℃、110～115℃，挤出机长径比为40，即得耐水性和流动性好的淀粉基塑料母料。
其中d步骤中所述交联剂为多官能度氮丙啶交联剂；所述助剂为润滑剂和分散剂；所述淀粉改性剂由以下重量份数的原料合成：丙三醇48份，十二烷基苯磺酸钠18份，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物3份，二氧化钛18份。
最终产品力学性能及耐水性能等测试见表1所示。
实施例2
本发明制备的淀粉基塑料母料中淀粉改性如下：
a、选用适量分子量为10000的直链淀粉，采用静电吸附吸附带系统，来承载和传输改性用淀粉，使得淀粉放在等离子束轰击系统的轰击平台上；
b、在真空度10-5Pa条件下，采用等离子体碳离子束，碳离子束能量为150Mev/u，束流为50mA，阳极电压为250V，阴极电流为5A，对淀粉进行表面轰击，轰击前使碳离子束通过离子加速器，对碳离子束进行加速聚焦；其中离子加速器加速极电压为200V，经过离子加速器加速后的碳离子束照射野为2×5cm2，能量为400Mev/u；
c、不断改变淀粉的位置，对淀粉进行全面照射2min，得到改性淀粉；
d、将c步骤得到的改性淀粉与交联剂、淀粉改性剂、助剂按照质量比为1:5:0.5:0.5混合，加入到挤出机中进行挤出，挤出机转速为300r/min，挤出机各温度区设置由进料到出料依次为70～80℃、85～95℃、95～110℃、110～130℃、130～150℃、110～115℃，挤出机长径比为45，即得耐水性和流动性好的淀粉基塑料母料。
其中d步骤中所述交联剂为多官能度氮丙啶交联剂；所述助剂为润滑剂和分散剂；所述淀粉改性剂由以下重量份数的原料合成：丙三醇45份，月桂醇醚磷酸酯20份，马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物5份，氧化钙与氧化镁共15份；所述助剂为润滑剂和分散剂。
最终产品力学性能及耐水性能等测试见表1所示。
实施例3
本发明制备的淀粉基塑料母料中淀粉改性如下：
a、选用适量分子量为10000的直链淀粉，采用静电吸附吸附带系统，来承载和传输改性用淀粉，使得淀粉放在等离子束轰击系统的轰击平台上；
b、在真空度10-6Pa条件下，采用等离子体碳离子束，碳离子束能量为130Mev/u，束流为30mA，阳极电压为150V，阴极电流为5A，对淀粉进行表面轰击，轰击前使碳离子束通过离子加速器，对碳离子束进行加速聚焦；其中离子加速器加速极电压为250V，经过离子加速器加速后的碳离子束照射野为10×10cm2，能量为420Mev/u；
c、不断改变淀粉的位置，对淀粉进行全面照射3min，得到改性淀粉；
d、将c步骤得到的改性淀粉与交联剂、淀粉改性剂、助剂按照质量比为1:3:0.2:0.8混合，加入到挤出机中进行挤出，挤出机转速为350r/min，挤出机各温度区设置由进料到出料依次为70～80℃、85～95℃、95～110℃、110～130℃、130～150℃、110～115℃，挤出机长径比为48，即得耐水性和流动性好的淀粉基塑料母料。
其中d步骤中所述交联剂为多官能度氮丙啶交联剂；所述助剂为润滑剂和分散剂；所述淀粉改性剂由以下重量份数的原料合成：丙三醇45份，烷基酚聚氧乙烯醚20份，马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物5份，二氧化硅15份；所述助剂为润滑剂和分散剂。
最终产品力学性能及耐水性能等测试见表1所示。
实施例4
本发明制备的淀粉基塑料母料中淀粉改性如下：
a、选用适量分子量为5000的直链淀粉，采用静电吸附吸附带系统，来承载和传输改性用淀粉，使得淀粉放在等离子束轰击系统的轰击平台上；
b、在真空度10-6Pa条件下，采用等离子体碳离子束，碳离子束能量为130Mev/u，束流为50mA，阳极电压为250V，阴极电流为5A，对淀粉进行表面轰击，轰击前使碳离子束通过离子加速器，对碳离子束进行加速聚焦；其中离子加速器加速极电压为200V，经过离子加速器加速后的碳离子束照射野为（0.5×2）cm2，能量为350Mev/u；
c、不断改变淀粉的位置，对淀粉进行全面照射3min，得到改性淀粉；
d、将c步骤得到的改性淀粉与交联剂、淀粉改性剂、助剂按照质量比为1:2:0.1:0.8混合，加入到挤出机中进行挤出，挤出机转速为400r/min，挤出机各温度区设置由进料到出料依次为70～80℃、85～95℃、95～110℃、110～130℃、130～150℃、110～115℃，挤出机长径比为50，即得耐水性和流动性好的淀粉基塑料母料。
其中d步骤中所述交联剂为多官能度氮丙啶交联剂；所述助剂为润滑剂和分散剂；所述淀粉改性剂由以下重量份数的原料合成：水45份，烷基酚聚氧乙烯醚20份，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物5份，云母15份；所述助剂为润滑剂和分散剂。
最终产品力学性能及耐水性能等测试见表1所示。
实施例5
本发明制备的淀粉基塑料母料中淀粉改性如下：
a、选用适量分子量为8000的直链淀粉，采用静电吸附吸附带系统，来承载和传输改性用淀粉，使得淀粉放在等离子束轰击系统的轰击平台上；
b、在真空度10-5Pa条件下，采用等离子体碳离子束，碳离子束能量为120Mev/u，束流为20mA，阳极电压为220V，阴极电流为5A，对淀粉进行表面轰击，轰击前使碳离子束通过离子加速器，对碳离子束进行加速聚焦；其中离子加速器加速极电压为150V，经过离子加速器加速后的碳离子束照射野为1×1cm2，能量为410Mev/u；
c、不断改变淀粉的位置，对淀粉进行全面照射3min，得到改性淀粉；
d、将c步骤得到的改性淀粉与交联剂、淀粉改性剂、助剂按照质量比为1:2:0.5:0.5混合，加入到挤出机中进行挤出，挤出机转速为350r/min，挤出机各温度区设置由进料到出料依次为70～80℃、85～95℃、95～110℃、110～130℃、130～150℃、110～115℃，挤出机长径比为40，即得耐水性和流动性好的淀粉基塑料母料。
其中d步骤中所述交联剂为多官能度氮丙啶交联剂；所述助剂为润滑剂和分散剂；所述淀粉改性剂由以下重量份数的原料合成：丙三醇45份，月桂醇醚磷酸酯20份，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物5份，碳酸钙15份；所述助剂为润滑剂和分散剂。
最终产品力学性能及耐水性能等测试见表1所示。
对比例1
未对淀粉进行碳离子束改性的淀粉基塑料母料的制备方法如下：
选用适量分子量为5000的直链淀粉，直接与交联剂、淀粉改性剂、助剂按照质量比为1:2:0.5:0.5混合，加入到挤出机中进行挤出，挤出机转速为400r/min，挤出机各温度区设置由进料到出料依次为70～80℃、85～95℃、95～110℃、110～130℃、130～150℃、110～115℃，挤出机长径比为40，即得淀粉基塑料母料。
其中所述交联剂为多官能度氮丙啶交联剂；所述助剂为润滑剂和分散剂；所述淀粉改性剂由以下重量份数的原料合成：丙三醇48份，十二烷基苯磺酸钠18份，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物3份，二氧化钛18份。
根据国际GB1034-70，将实施例1～5及对比例1得到的淀粉塑料母料分为6组，每组3个试样（50×50mm），在100℃下1h或50℃下干燥24h，称量每个试样（精确到1mg），定为m1，然后将试样浸入盛有蒸馏水的容器，水温25℃，24h后，从水中取出试样并用洁净干布或滤纸吸去表面的水，试样在取出2min内重新称量（质量m0），计算得吸水百分率（%）=（m0-m1）÷m1×100%。吸水百分率越高，说明塑料材料耐水性低，相反耐水性越好。
将实施例1-5、对比例1得到的淀粉基塑料母料与聚丙烯PP8303以质量比1:4混合，片材机挤压定型得到厚度为0.3mm的薄片，测试力学性能，如表1所示。
表1 实施例1～5及对比例1得到的产品的性能测试
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
断裂伸长率（%） 20 18 16 18 15 6
拉伸强度（MPa） 35 33 34 30 32 12
吸水百分率（%） 4.5 3.7 4.2 4.0 3.8 36.9

Claims (8)

1.一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其特征在于，由离子源产生的离子束经过加速聚焦后与淀粉颗粒碰撞，带正电荷的粒子由于它们的酸性使部分淀粉分子断链，得到改性淀粉，再与交联剂、淀粉改性剂、助剂共同反应挤出，即得；
具体包括以下步骤：
a、将淀粉放在等离子束轰击系统的轰击平台上；
b、在真空条件下，采用等离子体碳离子束，对淀粉进行表面轰击，轰击前使碳离子束通过离子加速器，对碳离子束进行加速聚焦；
c、不断改变淀粉的位置，和/或调整加速后的碳离子束的照射野大小，和/或调整加速后的碳离子束的方向，对淀粉进行全面照射2～3min，得到改性淀粉；
d、将c步骤得到的改性淀粉与交联剂、淀粉改性剂、助剂混合，加入到挤出机中进行挤出，即得耐水性和流动性好的淀粉基塑料母料；所述改性淀粉、交联剂、淀粉改性剂、助剂的质量比为1:2～5:0.1～0.5:0.3～0.8。
2.根据权利要求1所述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其特征在于，所述淀粉为直链淀粉，其分子量为500～10000。
3.根据权利要求1所述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其特征在于，所述碳离子束能量为120～150Mev/u，束流为5～50mA，阳极电压为50～250V，阴极电流为2～10A。
4.根据权利要求1所述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其特征在于，所述离子加速器加速极电压为120～250V，经过离子加速器加速后的碳离子束照射野为（0.1～10）×（0.1～10）cm2，能量为300～450Mev/u。
5.根据权利要求1所述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其特征在于，所述真空条件下的真空度10-5Pa～10-6Pa。
6.根据权利要求1所述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其特征在于，所述交联剂为多官能度氮丙啶交联剂；所述淀粉改性剂由以下重量份数的原料合成：塑化剂45～50份，表面活性剂15～20份，热稳定剂1.5～5份，成核剂15～20份；所述助剂为润滑剂和分散剂；
其中，所述的塑化剂为丙三醇、甲酰胺、水中的一种或几种，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂醇醚磷酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种，所述的热稳定剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物中的一种或两种，所述成核剂为滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料的制备方法，其特征在于，所述挤出机转速为250～400r/min，挤出机各温度区设置由进料到出料依次为70～80℃、85～95℃、95～110℃、110～130℃、130～150℃、110～115℃，挤出机长径比为40～50。
8.一种耐水性淀粉基生物降解塑料母料，特征是权利要求1～7任意一项所述制备方法制备得到的耐水性淀粉基生物降解塑料母料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1640919A (zh) * 2004-12-20 2005-07-20 陈明忠 淀粉类可生物降解塑料母料及其制备方法
CN103937839A (zh) * 2008-06-18 2014-07-23 希乐克公司 用离子束处理材料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1640919A (zh) * 2004-12-20 2005-07-20 陈明忠 淀粉类可生物降解塑料母料及其制备方法
CN103937839A (zh) * 2008-06-18 2014-07-23 希乐克公司 用离子束处理材料

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