CN108192303A - 一种可生物降解酸奶杯材料及制品的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可生物降解酸奶杯材料及制品的制备方法，属于高分子材料领域。聚乳酸55～75份，热塑性疏水基淀粉15～35份，聚已二酸‐对苯二甲酸丁二酯5～10份，成核剂0.3～0.7份，扩链剂0.5～1份，交联剂0.1～0.3份，相容剂0.1～0.15份。本发明优点是通过聚乳酸与热塑性疏水基淀粉、聚已二酸‐对苯二甲酸丁二酯共混改性，并添加成核剂、扩链剂、交联剂、相容剂等助剂，克服了聚乳酸阻隔性低、脆性高的缺点，具有良好的力学强度和良好的柔韧性，并且降低制品成本，扩大了聚乳酸材料的应用领域，同时与石油基塑料相比，大大降低了对环境的污染。

Description

一种可生物降解酸奶杯材料及制品的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种可生物降解酸奶杯材料及制品的制备方法。
背景技术
聚乳酸(PLA)是一种以植物资源为原料，经化学方法合成的可生物降解高分子，它可在自然环境或堆肥条件下完全降解为二氧化碳和水，实现资源的循环利用。但是由于PLA易脆，它的发展和实际应用受到了严重的阻碍；疏水基淀粉的加入既不影响其降解性，又可以降低成本。聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是由已二酸、对苯二甲酸、丁二醇合成出来的生物可降解芳香族聚酯，具有很高的韧性，加入之后可以提高材料的韧性。
公开号为102408690A的中国发明专利公开了一种热塑性淀粉改性聚乳酸材料，按重量份配比计该材料由以下原料制得:热塑性淀粉10-30份，聚乳酸100份。该发明制备工艺较简单，成本低，使聚乳酸与淀粉具有很好的相容性，通过简单的直接共混便得到具有良好物理性能的热塑性淀粉改性聚乳酸材料。
公开号为102604349A的中国发明专利公开了一种聚乳酸/淀粉全生物基可降解复合材料及其制备方法。该材料由重量百分比55％-85％的聚乳酸、2％-15％的环氧植物油和5％-36％的酸酐接枝改性淀粉原料制成,该复合材料安全无毒、可生物降解且机械性能优异。该发明还公开了一种聚乳酸/淀粉全生物基可降解复合材料的制备方法，包括将聚乳酸、环氧植物油和马来酸酐接枝改性淀粉充分混合均匀，再将混合后的物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后拉条、切粒，得到颗粒状混合树脂；干燥处理，得到聚乳酸/淀粉全生物基可降解复合材料。该制备方法简单，易于控制，可操作性强，易于实施，生产成本低廉，易于工业化大规模生产，并且制备的复合材料能够应用于薄膜和一次性餐等领域。
公开号为102863654A的中国发明专利公开了一种淀粉和聚乳酸的复合材料及其制备方法,所述复合材料包括以重量份数计的组分为改性淀粉20-75份、聚乳酸树脂10-65份、分子量为800-2000的端轻基乳酸低聚物2-10份、增塑剂1-10份、脂肪族扩链剂0.1-1份、滑石粉0.5-2份、助剂0.1-3份。所述制备方法包括:先将改性淀粉、聚乳酸、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、和偶联剂在高速搅拌机中进行共混，然后将共混物和扩链剂的混合物料加到双螺杆挤出机中进行熔融挤出、冷却、造粒，即制得淀粉和聚乳酸的复合材料。本发明的淀粉和聚乳酸的复合材料具有相容性好，成本低、韧性好、耐热性好、可完全生物降解等特点，且制备工艺流程简单，无三废排放，可实现大规模生产。
发明内容
本发明提供一种可生物降解酸奶杯材料及制品的制备方法，以扩大聚乳酸的应用范围，并解决聚乳酸作为食品包装阻隔性差的问题。
本发明采取技术方案是，由以下重量份原料制成：
聚乳酸55～75份，热塑性疏水基淀粉15～35份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯5～10份，成核剂0.3～0.7份，扩链剂0.5～1份，交联剂0.1～0.3份，相容剂0.1～0.15份。
所述的热塑性疏水基淀粉按重量份配比计由以下原料制得：
70份疏水基淀粉，30份甘油。
所述的疏水基淀粉按重量份配比计由以下原料及方法制得：
食用玉米淀粉99份，食品级硬脂酸镁1份，玉米淀粉颗粒≤15μm，反应温度150℃，反应时间1小时，搅拌速度为240r/min。
所述的成核剂为超细滑石粉、纳米SiO2、N，Nˊ-乙撑双硬脂酰胺、均苯三甲酸三酰胺中的一种。
所述的扩链剂为环氧基聚乙烯蜡。
所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
所述的相容剂为马来酸酐。
一种可生物降解酸奶杯材料的制备方法，包括以下步骤：
采用计量称重系统称重：聚乳酸55～75份，疏水基淀粉15～35份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯5～10份，成核剂0.3～0.7份，扩链剂0.5～1份，交联剂0.1～0.3份，相容剂0.1～0.15份，双螺杆挤出机造粒，干燥后经片材机挤压成片材。
一种可生物降解酸奶杯的制备方法，包括以下步骤：
采用计量称重系统称重：聚乳酸55～75份，疏水基淀粉15～35份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯5～10份，成核剂0.3～0.7份，扩链剂0.3～1份，交联剂0.1～0.3份，相容剂0.1～0.15份，双螺杆挤出机造粒，干燥后经片材机挤压成片材，吸塑机吸塑得到酸奶杯成品。
所述的双螺杆挤出机的熔融共混温度为170～190℃，主机转速为200r/min，吸塑机的加热温度为60～75℃，抽真空时间为14～15s，冷却时间为16～17s，加温时间为17～22s。
本发明优点是通过聚乳酸与热塑性疏水基淀粉、聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯共混改性，并添加成核剂、扩链剂、交联剂、相容剂等助剂，克服了聚乳酸阻隔性低、脆性高的缺点，具有良好的力学强度和良好的柔韧性，并且降低制品成本，扩大了聚乳酸材料的应用领域，同时与石油基塑料相比，大大降低了对环境的污染。
具体实施方式
具体实施例中均为重量份数，并且：
所述的聚乳酸树脂为Natureworks牌号为2003D、4044D的聚乳酸树脂中的一种或两种；
所述的热塑性疏水基淀粉按重量份配比计由以下原料制得：
70份疏水基淀粉，30份甘油。
所述的疏水基淀粉按重量份配比计由以下原料及方法制得：
食用玉米淀粉99份，食品级硬脂酸镁1份，玉米淀粉颗粒≤15μm，反应温度150℃，反应时间1小时，搅拌速度为240r/min。
所述的成核剂为超细滑石粉、纳米SiO2、N，Nˊ-乙撑双硬脂酰胺、TMC-328的均苯三甲酸三酰胺(山东省化工研究院)的一种。
所述的扩链剂为环氧基聚乙烯蜡。
所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
所述的相容剂为马来酸酐。
实施例1
聚乳酸55份，热塑性疏水基淀粉35份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯10份，成核剂超细滑石粉0.7份，扩链剂1份，交联剂0.3份，相容剂0.15份；
双螺杆挤出机造粒，干燥后经片材机挤压成片材，吸塑机吸塑得到酸奶杯成品；所述的双螺杆挤出机的熔融共混温度为170～190℃，主机转速为200r/min，吸塑机的加热温度为60℃，抽真空时间为14s，冷却时间为16s，加温时间为17s。
实施例2
聚乳酸65份，热塑性疏水基淀粉25份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯7.5份，成核剂纳米SiO2 0.5份，扩链剂0.75份，交联剂0.2份，相容剂0.12份；
双螺杆挤出机造粒，干燥后经片材机挤压成片材，吸塑机吸塑得到酸奶杯成品,所述的双螺杆挤出机的熔融共混温度为170～190℃，主机转速为200r/min，吸塑机的加热温度为67.5℃，抽真空时间为14.5s，冷却时间为16.5s，加温时间为19.5s。
实施例3
聚乳酸75份，热塑性疏水基淀粉15份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯5份，成核剂均苯三甲酸三酰胺0.3份，扩链剂0.5份，交联剂0.1份，相容剂0.1份；
双螺杆挤出机造粒，干燥后经片材机挤压成片材，吸塑机吸塑得到酸奶杯成品，所述的双螺杆挤出机的熔融共混温度为170～190℃，主机转速为200r/min，吸塑机的加热温度为75℃，抽真空时间为15s，冷却时间为17s，加温时间为22s。
下边通过实验例来说本发明热塑性疏水基淀粉的效果。
实验例1
将100份聚乳酸、成核剂0.3份、扩链剂0.3份，交联剂0.1份，相容剂0.1充分混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料转移至双螺杆挤出机中熔融共混后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到可生物降解酸奶杯改性材料；
实验例2
将75份聚乳酸、15份热塑性疏水基淀粉、聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯10份、成核剂0.4份、扩链剂0.4份，交联剂0.2份，相容剂0.15份充分混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料转移至双螺杆挤出机中熔融共混后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到可生物降解酸奶杯改性材料；
实验例3
将70份聚乳酸、20份热塑性疏水基淀粉、聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯10份、成核剂0.5份、扩链剂0.4份，交联剂0.2份，相容剂0.15份充分混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料转移至双螺杆挤出机中熔融共混后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到可生物降解酸奶杯改性材料；
实施例4
将65份聚乳酸、25份热塑性疏水基淀粉、聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯10份、成核剂0.5份、扩链剂0.5份，交联剂0.3份，相容剂0.15份充分混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料转移至双螺杆挤出机中熔融共混后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到可生物降解酸奶杯改性材料；
实施例5
将60份聚乳酸、30份热塑性疏水基淀粉、聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯10份、成核剂0.5份、扩链剂0.5份，交联剂0.3份，相容剂0.15份充分混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料转移至双螺杆挤出机中熔融共混后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到可生物降解酸奶杯改性材料；
实施例6
将55份聚乳酸、35份热塑性疏水基淀粉、聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯10份、成核剂0.5份、扩链剂0.5份，交联剂0.3份，相容剂0.15份充分混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料转移至双螺杆挤出机中熔融共混后拉条、切粒，得到颗粒状的混合树脂；将颗粒状的混合树脂进行除水干燥处理，得到可生物降解酸奶杯改性材料；
表1实验例1～6挤出机各段温度区间
分区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 机头
温度/℃ 170 175 175 180 185 190 190
采用吸塑机将实验例1～6得到可生物降解酸奶杯改性原料，吸塑成酸奶杯，吸塑机的加热温度为60～75℃，抽真空时间为14～15s，冷却时间为16～17s，加温时间为17～22s。
制得可生物降解酸奶杯性能测试结果如表2所示。
表2实验例1-6性能测试结果
从实验例1-6中可以看出，随着热塑性疏水基淀粉含量的增加，聚乳酸含量的减少，可生物降解酸奶杯的阻氧及阻水性增强。

Claims (10)

1.一种可生物降解酸奶杯材料，其特征在于，由以下重量份原料制成：
聚乳酸55～75份，热塑性疏水基淀粉15～35份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯5～10份，成核剂0.3～0.7份，扩链剂0.5～1份，交联剂0.1～0.3份，相容剂0.1～0.15份。
2.根据权利要求1所述的一种可生物降解酸奶杯材料，其特征在于，所述的热塑性疏水基淀粉按重量份配比计由以下原料制得：
70份疏水基淀粉，30份甘油。
3.根据权利要求2所述的一种可生物降解酸奶杯材料，其特征在于，所述的疏水基淀粉按重量份配比计由以下原料及方法制得：
食用玉米淀粉99份，食品级硬脂酸镁1份，玉米淀粉颗粒≤15μm，反应温度150℃，反应时间1小时，搅拌速度为240r/min。
4.根据权利要求1所述的一种可生物降解酸奶杯材料，其特征在于：所述的成核剂为超细滑石粉、纳米SiO2、N，Nˊ-乙撑双硬脂酰胺、均苯三甲酸三酰胺中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种可生物降解酸奶杯材料，其特征在于：所述的扩链剂为环氧基聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的一种可生物降解酸奶杯材料，其特征在于，所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
7.根据权利要求1所述的一种可生物降解酸奶杯材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐。
8.一种可生物降解酸奶杯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用计量称重系统称重：聚乳酸55～75份，疏水性淀粉15～35份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯5～10份，成核剂0.3～0.7份，扩链剂0.5～1份，交联剂0.1～0.3份，相容剂0.1～0.15份，双螺杆挤出机造粒，干燥后经片材机挤压成片材。
9.根据权利要求1所述的一种可生物降解酸奶杯材料的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机的熔融共混温度为170～190℃，主机转速为200r/min，吸塑机的加热温度为60～75℃，抽真空时间为14～15s，冷却时间为16～17s，加温时间为17～22s。
10.一种可生物降解酸奶杯的制备方法，包括以下步骤：
采用计量称重系统称重：聚乳酸55～75份，疏水性淀粉15～35份，聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯5～10份，成核剂0.3～0.7份，扩链剂0.3～1份，交联剂0.1～0.3份，相容剂0.1～0.15份，双螺杆挤出机造粒，干燥后经片材机挤压成片材，吸塑机吸塑得到酸奶杯成品。
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