CN108676201A - 生物基环保降解材料、由其制得的薄膜及其薄膜的制备方法 - Google Patents

生物基环保降解材料、由其制得的薄膜及其薄膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物基环保降解材料、由其制得的薄膜及其薄膜的制备方法，该材料由如下原料制得：淀粉、聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、硬脂酸镁、环氧大豆油、甘油、二苯基甲烷二异氰酸酯、2‑苯基‑2‑噁唑啉、十二烷基苯磺酸钠、1,3‑二甲基‑6‑氨基脲嘧啶、N，N’‑二(2,6‑二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6‑三甲基苯甲酰基)氧化膦、氯化钾，该材料可用于薄膜的制备，制得的薄膜具有良好的力学性能且在短时间内迅速降解，从而真正实现消除“白色污染”。

Description

生物基环保降解材料、由其制得的薄膜及其薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物基环保降解材料、由其制得的薄膜及其薄膜的制备方法。
背景技术
塑料的广泛应用给人们的生活带来很多方便，同时也形成了公认的白色污染。自二十世纪六十年代以来，就有许多研究人员致力于加速塑料降解的研究或者寻求传统塑料的替代品，并在七十年代提出降解塑料这一概念。目前，许多研究者正努力将一些来源于生物或者其深加工产品的生物基材料运用于全生物降解材料的制备中，如他们将一些可直接加工的生物基树脂(如PLA，PHBV、PBS)与一些需要进行分散、塑化的生物质材料(如淀粉、纤维素、秸秆等)混合制备全生物基全生物降解材料，但是利用这种方法得到的材料大多为注塑料，无法得到适用于作为薄膜材料的改性料。同时，因为生物质材料与生物基树脂的分子间作用力差别较大，所以二者共混难以得到性能优越的产品。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种性能优越、可完全生物降解的生物基环保降解材料及其制备方法。
本发明的目的之二在于提供一种力学性能好，耐候性、耐温性优越且由所述生物基环保降解材料制得的薄膜以及该薄膜的制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：一种生物基环保降解材料，它包括按重量份数比计算的如下原料：淀粉55-60份、聚乳酸25-30份、甲基丙烯酸缩水甘油酯25-30份、硬脂酸镁5-7份、环氧大豆油3-5份、甘油2-5份、二苯基甲烷二异氰酸酯2-4份、2-苯基-2-噁唑啉2-4份、十二烷基苯磺酸钠1-3份、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶2-3份、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺3-5份、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯1-3份、硬脂酸铈2-5份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.2-0.3份、氯化钾5-7份。
所述的生物基环保降解材料的制备方法，它包括以下工艺步骤：
(1)微细化淀粉的制备：将淀粉与硬脂酸镁混合均匀并干燥后，磨制成淀粉颗粒粒径为2-5μm的微细化淀粉；
(2)辅料混合物A的制备：将环氧大豆油、甘油、二苯基甲烷二异氰酸酯以及2-苯基-2-噁唑啉进行搅拌混合，得辅料混合物A；
(3)辅料混合物B的制备：将1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及氯化钾进行搅拌混合，辅料混合物B；
(4)初混物的制备：将步骤(1)所得的微细化淀粉、步骤(2)所得的辅料混合物A、聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯以及十二烷基苯磺酸钠进行搅拌混合，得初混物；
(5)共混物的制备：将步骤(4)所得的初混物与步骤(3)所得的辅料混合物B进行搅拌混合，得共混物；
(6)将步骤(5)所得的共混物移入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，之后冷却，即得所述生物基环保降解材料。
一种由所述的生物基环保降解材料制得的塑料薄膜。
所述塑料薄膜的制备方法，用生物基环保降解材料作为母料，将生物基环保降解材料用传统的吹塑机组吹塑成薄膜；其中，吹塑过程中，螺杆温度控制为170～200℃，筛网处温度为130～160℃，机头温度控制为170～200℃，膜口温度为120～170℃；生物基环保降解材料的停留时间为5-10min。
较之现有技术而言，本发明的优点在于：
1.本发明制备生物基环保降解材料的原料中淀粉含量高，成本低，适合大规模推广使用。
2.本发明利用环氧大豆油、甘油、二苯基甲烷二异氰酸酯以及2-苯基-2-噁唑啉制备辅料混合物A，该辅料混合物A与甲基丙烯酸缩水甘油酯共同作用能够大大改善淀粉与聚乳酸的相容性，加之本发明将淀粉与硬脂酸镁混合后进行微细化得微细化淀粉，该微细化淀粉在其它原料中具有极好的分散性和溶解度，微细化淀粉与辅料混合物A、聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、十二烷基苯磺酸钠以及辅料混合物B相互作用制得的生物基环保降解材料具有良好的力学性能。
3.本发明制得的辅料混合物B能够赋予本发明的生物基环保降解材料良好的可生物降解性能。利用本发明所述生物基环保降解材料制成的薄膜在使用废弃后，能在短时间内迅速降解，从而真正实现消除“白色污染”。
4.利用本发明生物基环保降解材料制备的薄膜具有良好的力学性能以及优越的耐候性和耐温性，该类薄膜废弃后可堆肥处理，适合作为一次性薄膜制品的环保替代品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容进行详细说明：
一种生物基环保降解材料，它包括按重量份数比计算的如下原料：淀粉55-60份、聚乳酸25-30份、甲基丙烯酸缩水甘油酯25-30份、硬脂酸镁5-7份、环氧大豆油3-5份、甘油2-5份、二苯基甲烷二异氰酸酯2-4份、2-苯基-2-噁唑啉2-4份、十二烷基苯磺酸钠1-3份、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶2-3份、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺3-5份、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯1-3份、硬脂酸铈2-5份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.2-0.3份、氯化钾5-7份。
合成所述聚乳酸所用的单体为生物质单体，用于合成聚乳酸的生物质单体为生物质乳酸；所述聚乳酸为NatureWorks-4032D聚乳酸或REVODE101聚乳酸中的一种或二者的混合物，优选为REVODE101聚乳酸。
所述淀粉为小麦淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中的一种或两种以上的混合物，优选为木薯淀粉；
所述生物基环保降解材料，优选它包括按重量份数比计算的如下原料：淀粉58份、聚乳酸28份、甲基丙烯酸缩水甘油酯28份、硬脂酸镁6份、环氧大豆油4份、甘油3份、二苯基甲烷二异氰酸酯3份、2-苯基-2-噁唑啉3份、十二烷基苯磺酸钠2份、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶2.5份、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺4份、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯2份、硬脂酸铈4份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.25份、氯化钾6份。
所述的生物基环保降解材料的制备方法，它包括以下工艺步骤：
(1)微细化淀粉的制备：将淀粉与硬脂酸镁混合均匀并干燥后，磨制成淀粉颗粒粒径为2-5μm的微细化淀粉；
(2)辅料混合物A的制备：将环氧大豆油、甘油、二苯基甲烷二异氰酸酯以及2-苯基-2-噁唑啉进行搅拌混合，得辅料混合物A；
(3)辅料混合物B的制备：将1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及氯化钾进行搅拌混合，辅料混合物B；
(4)初混物的制备：将步骤(1)所得的微细化淀粉、步骤(2)所得的辅料混合物A、聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯以及十二烷基苯磺酸钠进行搅拌混合，得初混物；
(5)共混物的制备：将步骤(4)所得的初混物与步骤(3)所得的辅料混合物B进行搅拌混合，得共混物；
(6)将步骤(5)所得的共混物移入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，之后冷却，即得所述生物基环保降解材料。
其中，步骤(1)的具体操作方法为：
a.将淀粉与硬脂酸镁混合均匀后，干燥至含水量小于10％，得淀粉混合物；按淀粉混合物与球磨介质的体积比为1:2-3的比例，量取球磨介质，然后将淀粉混合物与球磨介质倒入球磨罐中；之后，按淀粉混合物与无水乙醇的体积比为1:1-1.2的比例，量取无水乙醇并倒入球磨罐中，密封好球磨罐；其中，所述的球磨介质为直径在10-12mm范围内的陶瓷球或玛瑙球；
b.将球磨罐置于转速为250-300rpm的球磨机架上进行球磨，待球磨90-100h后，停止球磨，得淀粉乳；其中，在球磨过程中，每间隔15-20h停机观察一次，并补加无水乙醇，补加的无水乙醇与球磨罐中球磨前加入的无水乙醇的体积比为1:20-25；
c.停止球磨，将所得的淀粉乳取出并置于容器中，真空吸虑脱去无水乙醇并将无水乙醇进行回收后，得淀粉湿产物；
d.将步骤c所得的淀粉湿产物在50-60℃下干燥，之后进行研磨，过200目筛，得微细化淀粉。
该微细化淀粉与最初的淀粉相比，其淀粉的分子链和分子量分布发生了变化，部分长链和支链结构断裂，淀粉中链淀粉含量增加，大分子数量减少，小分子数量增加，使得该微细化淀粉能够更好的分散于其它组分中，增大了其与低密度聚乙烯的相容性。
步骤(2)的具体操作方法为：将环氧大豆油和甘油放入预热至50～80℃、转速为80～90r/min的高速混合机中，搅拌混合5～8min；之后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌混合3～5min，接着加入2-苯基-2-噁唑啉并将高速混合机加热温度调整120～130℃，转速控制为160～180r/min，在此条件下混合45～60min，冷却得辅料混合物A。
步骤(3)的具体操作方法为：将1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及氯化钾放入预热至30～50℃、转速为80～90r/min的高速混合机中，避光搅拌混合20～25min；之后将高速混合机加热温度调整100～120℃，转速控制为160～180r/min，在此条件下避光混合10～15min，冷却得辅料混合物B。
步骤(4)的具体操作方法为：将步骤(1)所得的微细化淀粉、聚乳酸以及甲基丙烯酸缩水甘油酯加入高速混合机中，在温度为150～180℃、转速为300-500r/min下搅拌20～30min，之后加入步骤(2)所得的辅料混合物A，搅拌20-25min，最后，再加入十二烷基苯磺酸钠，在相同温度下继续搅拌混合5～8min，冷却得初混物。
辅料混合物A与甲基丙烯酸缩水甘油酯共同作用，能够增加聚乳酸与微细化淀粉的相容性，让制得的材料具有更好的力学性能，能够满足薄膜制品的需求。
步骤(5)的具体操作方法为：将步骤(4)所得的初混物以及步骤(3)所得的辅料混合物B加入高速混合机中，在温度为80～100℃、转速为300-500r/min下搅拌15～20min，之后将高速混合机加热温度调整为120～130℃，在此温度下搅拌混合20～30min，冷却得共混物。
辅料混合物B能够赋予该生物基环保降解材料极好的生物降解性能，有效的解决了白色污染的问题。
步骤(6)的具体操作方法为：将步骤(5)所得的共混物移入长径比大于48:1的同向双螺杆挤出机料仓中，设置好双螺杆挤出机的工艺温度，待温度达到要求的工艺温度后，恒温30-35min，开启双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的绝对真空度低于10000Pa、主机螺杆转速为300-500rpm，挤出造粒，之后冷却，即得所述生物基环保降解材料；
其中，双螺杆挤出机的工艺温度如下表：
一种由所述的生物基环保降解材料制得的塑料薄膜。所述薄膜的厚度为0.005～0.06mm；测得的拉伸强度：纵向为23.45～25.80MPa，横向为17.85～21.20MPa；断裂伸长率：纵向为355％～455％，横向为373％～488％；直角撕裂强度：纵向为83～105N/mm，横向为78～93N/mm。
该塑料薄膜的制备方法为：用生物基环保降解材料作为母料，将生物基环保降解材料用传统的吹塑机组吹塑成薄膜；其中，吹塑过程中，螺杆温度控制为170～200℃，筛网处温度为130～160℃，机头温度控制为170～200℃，膜口温度为120～170℃；生物基环保降解材料的停留时间为5-10min。
以下实施例1-3用于对本发明的进一步解释，但这些实施例不应被理解为对本发明的限制。
实施例1：
一种生物基环保降解材料，它包括按重量份数比计算的如下原料：淀粉55份、聚乳酸25份、甲基丙烯酸缩水甘油酯25份、硬脂酸镁5份、环氧大豆油3份、甘油2份、二苯基甲烷二异氰酸酯2份、2-苯基-2-噁唑啉2份、十二烷基苯磺酸钠1份、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶2份、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺3份、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯1份、硬脂酸铈2份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.2份、氯化钾5份。
所述聚乳酸为NatureWorks-4032D聚乳酸；
所述淀粉为木薯淀粉。
所述生物基环保降解材料的制备方法，它包括以下工艺步骤：
(1)微细化淀粉的制备：将木薯淀粉与硬脂酸镁混合均匀并干燥后，磨制成淀粉颗粒粒径为3μm的微细化淀粉；其具体操作方法为：
a.将木薯淀粉与硬脂酸镁混合均匀后，干燥至含水量小于10％，得淀粉混合物；按淀粉混合物与球磨介质的体积比为1:2的比例，量取球磨介质，然后将淀粉混合物与球磨介质倒入球磨罐中；之后，按淀粉混合物与无水乙醇的体积比为1:1的比例，量取无水乙醇并倒入球磨罐中，密封好球磨罐；其中，所述的球磨介质选择直径为10mm的陶瓷球；
b.将球磨罐置于转速为250rpm的球磨机架上进行球磨，待球磨90h后，停止球磨，得淀粉乳；其中，在球磨过程中，每间隔15h停机观察一次，并补加无水乙醇，补加的无水乙醇与球磨罐中球磨前加入的无水乙醇的体积比为1:20；
c.停止球磨，将所得的淀粉乳取出并置于容器中，真空吸虑脱去无水乙醇并将无水乙醇进行回收后，得淀粉湿产物；
d.将步骤c所得的淀粉湿产物在50℃下干燥，之后进行研磨，过200目筛，得微细化淀粉。
(2)辅料混合物A的制备：将环氧大豆油和甘油放入预热至50℃、转速为80r/min的高速混合机中，搅拌混合5min；之后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌混合3min，接着加入2-苯基-2-噁唑啉并将高速混合机加热温度调整120℃，转速控制为160r/min，在此条件下混合45min，冷却得辅料混合物A。
(3)辅料混合物B的制备：将1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及氯化钾放入预热至30℃、转速为80r/min的高速混合机中，避光搅拌混合20min；之后将高速混合机加热温度调整100℃，转速控制为160r/min，在此条件下避光混合10min，冷却得辅料混合物B。
(4)初混物的制备：将步骤(1)所得的微细化淀粉、NatureWorks-4032D聚乳酸以及甲基丙烯酸缩水甘油酯加入高速混合机中，在温度为150℃、转速为300r/min下搅拌20min，之后加入步骤(2)所得的辅料混合物A，搅拌20min，最后，再加入十二烷基苯磺酸钠，在相同温度下继续搅拌混合5min，冷却得初混物。
(5)共混物的制备：将步骤(4)所得的初混物以及步骤(3)所得的辅料混合物B加入高速混合机中，在温度为80℃、转速为300r/min下搅拌15min，之后将高速混合机加热温度调整为120℃，在此温度下搅拌混合20min，冷却得共混物。
(6)将步骤(5)所得的共混物移入长径比大于48:1的同向双螺杆挤出机料仓中，设置好双螺杆挤出机的工艺温度，待温度达到要求的工艺温度后，恒温30min，开启双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的绝对真空度低于10000Pa、主机螺杆转速为300rpm，挤出造粒，之后冷却，即得所述生物基环保降解材料；
其中，双螺杆挤出机的工艺温度如下表：
由实施例1所得的生物基环保降解材料制得的塑料薄膜；
该塑料薄膜的制备方法为：用实施例1制得的生物基环保降解材料作为母料，将生物基环保降解材料用传统的吹塑机组吹塑成薄膜；其中，吹塑过程中，螺杆温度控制为170～200℃，筛网处温度为130℃，机头温度控制为170℃，膜口温度为120℃；生物基环保降解材料的停留时间为5min。
经检测，实施例1所制得的薄膜厚度为0.050mm时(该薄膜的厚度不仅限于0.05mm，该薄膜的厚度可以为0.005～0.06mm)；测得的拉伸强度：纵向为23.45MPa，横向为17.85MPa；断裂伸长率：纵向为355％，横向为373％；直角撕裂强度：纵向为83N/mm，横向为78N/mm。生物降解率为91.3％。
实施例2：
一种生物基环保降解材料，它包括按重量份数比计算的如下原料：淀粉60份、聚乳酸30份、甲基丙烯酸缩水甘油酯30份、硬脂酸镁7份、环氧大豆油5份、甘油5份、二苯基甲烷二异氰酸酯4份、2-苯基-2-噁唑啉4份、十二烷基苯磺酸钠3份、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶3份、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺5份、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯3份、硬脂酸铈5份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.3份、氯化钾7份。
所述聚乳酸为REVODE101聚乳酸；
所述淀粉为玉米淀粉。
所述的生物基环保降解材料的制备方法，它包括以下工艺步骤：
(1)微细化淀粉的制备：将玉米淀粉与硬脂酸镁混合均匀并干燥后，磨制成淀粉颗粒粒径为5μm的微细化淀粉；其具体操作方法为：
a.将玉米淀粉与硬脂酸镁混合均匀后，干燥至含水量小于10％，得淀粉混合物；按淀粉混合物与球磨介质的体积比为1:3的比例，量取球磨介质，然后将淀粉混合物与球磨介质倒入球磨罐中；之后，按淀粉混合物与无水乙醇的体积比为1:1.2的比例，量取无水乙醇并倒入球磨罐中，密封好球磨罐；其中，所述的球磨介质选择直径为11mm的玛瑙球；
b.将球磨罐置于转速为300rpm的球磨机架上进行球磨，待球磨100h后，停止球磨，得淀粉乳；其中，在球磨过程中，每间隔20h停机观察一次，并补加无水乙醇，补加的无水乙醇与球磨罐中球磨前加入的无水乙醇的体积比为1:25；
c.停止球磨，将所得的淀粉乳取出并置于容器中，真空吸虑脱去无水乙醇并将无水乙醇进行回收后，得淀粉湿产物；
d.将步骤c所得的淀粉湿产物在60℃下干燥，之后进行研磨，过200目筛，得微细化淀粉。
(2)辅料混合物A的制备：将环氧大豆油和甘油放入预热至80℃、转速为90r/min的高速混合机中，搅拌混合8min；之后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌混合5min，接着加入2-苯基-2-噁唑啉并将高速混合机加热温度调整130℃，转速控制为180r/min，在此条件下混合60min，冷却得辅料混合物A。
(3)辅料混合物B的制备：将1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及氯化钾放入预热至50℃、转速为90r/min的高速混合机中，避光搅拌混合25min；之后将高速混合机加热温度调整120℃，转速控制为180r/min，在此条件下避光混合15min，冷却得辅料混合物B。
(4)初混物的制备：将步骤(1)所得的微细化淀粉、REVODE101聚乳酸以及甲基丙烯酸缩水甘油酯加入高速混合机中，在温度为180℃、转速为500r/min下搅拌30min，之后加入步骤(2)所得的辅料混合物A，搅拌25min，最后，再加入十二烷基苯磺酸钠，在相同温度下继续搅拌混合8min，冷却得初混物。
(5)共混物的制备：将步骤(4)所得的初混物以及步骤(3)所得的辅料混合物B加入高速混合机中，在温度为100℃、转速为500r/min下搅拌20min，之后将高速混合机加热温度调整为130℃，在此温度下搅拌混合30min，冷却得共混物。
(6)将步骤(5)所得的共混物移入长径比大于48:1的同向双螺杆挤出机料仓中，设置好双螺杆挤出机的工艺温度，待温度达到要求的工艺温度后，恒温35min，开启双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的绝对真空度低于10000Pa、主机螺杆转速为500rpm，挤出造粒，之后冷却，即得所述生物基环保降解材料；
其中，双螺杆挤出机的工艺温度如下表：
由实施例2所得的生物基环保降解材料制得的塑料薄膜；
该塑料薄膜的制备方法为：用实施例2制得的生物基环保降解材料作为母料，将生物基环保降解材料用传统的吹塑机组吹塑成薄膜；其中，吹塑过程中，螺杆温度控制为170～200℃，筛网处温度为160℃，机头温度控制为200℃，膜口温度为170℃；生物基环保降解材料的停留时间为10min。
经检测，实施例2所制得的薄膜厚度为0.050mm时(该薄膜的厚度不仅限于0.05mm，该薄膜的厚度可以为0.005～0.06mm)；测得的拉伸强度：纵向为24.45MPa，横向为19.85MPa；断裂伸长率：纵向为425％，横向为453％；直角撕裂强度：纵向为95N/mm，横向为88N/mm。生物降解率为93.6％。
实施例3：
一种生物基环保降解材料，它包括按重量份数比计算的如下原料：淀粉58份、聚乳酸28份、甲基丙烯酸缩水甘油酯28份、硬脂酸镁6份、环氧大豆油4份、甘油3份、二苯基甲烷二异氰酸酯3份、2-苯基-2-噁唑啉3份、十二烷基苯磺酸钠2份、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶2.5份、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺4份、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯2份、硬脂酸铈4份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.25份、氯化钾6份。
所述聚乳酸为REVODE101聚乳酸；
所述淀粉为木薯淀粉。
所述的生物基环保降解材料的制备方法，它包括以下工艺步骤：
(1)微细化淀粉的制备：将木薯淀粉与硬脂酸镁混合均匀并干燥后，磨制成淀粉颗粒粒径为2μm的微细化淀粉；其具体操作方法为：
a.将木薯淀粉与硬脂酸镁混合均匀后，干燥至含水量小于10％，得淀粉混合物；按淀粉混合物与球磨介质的体积比为1:2.5的比例，量取球磨介质，然后将淀粉混合物与球磨介质倒入球磨罐中；之后，按淀粉混合物与无水乙醇的体积比为1:1的比例，量取无水乙醇并倒入球磨罐中，密封好球磨罐；其中，所述的球磨介质选择直径为12mm的陶瓷球；
b.将球磨罐置于转速为280rpm的球磨机架上进行球磨，待球磨100h后，停止球磨，得淀粉乳；其中，在球磨过程中，每间隔20h停机观察一次，并补加无水乙醇，补加的无水乙醇与球磨罐中球磨前加入的无水乙醇的体积比为1:20；
c.停止球磨，将所得的淀粉乳取出并置于容器中，真空吸虑脱去无水乙醇并将无水乙醇进行回收后，得淀粉湿产物；
d.将步骤c所得的淀粉湿产物在55℃下干燥，之后进行研磨，过200目筛，得微细化淀粉。
(2)辅料混合物A的制备：将环氧大豆油和甘油放入预热至60℃、转速为85r/min的高速混合机中，搅拌混合6min；之后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌混合4min，接着加入2-苯基-2-噁唑啉并将高速混合机加热温度调整125℃，转速控制为170r/min，在此条件下混合50min，冷却得辅料混合物A。
(3)辅料混合物B的制备：将1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及氯化钾放入预热至40℃、转速为85r/min的高速混合机中，避光搅拌混合22min；之后将高速混合机加热温度调整110℃，转速控制为170r/min，在此条件下避光混合12min，冷却得辅料混合物B。
(4)初混物的制备：将步骤(1)所得的微细化淀粉、REVODE101聚乳酸以及甲基丙烯酸缩水甘油酯加入高速混合机中，在温度为160℃、转速为400r/min下搅拌25min，之后加入步骤(2)所得的辅料混合物A，搅拌22min，最后，再加入十二烷基苯磺酸钠，在相同温度下继续搅拌混合7min，冷却得初混物。
(5)共混物的制备：将步骤(4)所得的初混物以及步骤(3)所得的辅料混合物B加入高速混合机中，在温度为90℃、转速为400r/min下搅拌18min，之后将高速混合机加热温度调整为125℃，在此温度下搅拌混合25min，冷却得共混物。
(6)将步骤(5)所得的共混物移入长径比大于48:1的同向双螺杆挤出机料仓中，设置好双螺杆挤出机的工艺温度，待温度达到要求的工艺温度后，恒温35min，开启双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的绝对真空度低于10000Pa、主机螺杆转速为400rpm，挤出造粒，之后冷却，即得所述生物基环保降解材料；
其中，双螺杆挤出机的工艺温度如下表：
由实施例3所得的生物基环保降解材料制得的塑料薄膜；
该塑料薄膜的制备方法为：用实施例3制得的生物基环保降解材料作为母料，将生物基环保降解材料用传统的吹塑机组吹塑成薄膜；其中，吹塑过程中，螺杆温度控制为170～200℃，筛网处温度为150℃，机头温度控制为180℃，膜口温度为150℃；生物基环保降解材料的停留时间为8min。
经检测，实施例3所制得的薄膜厚度为0.050mm时(该薄膜的厚度不仅限于0.05mm，该薄膜的厚度可以为0.005～0.06mm)，测得的拉伸强度：纵向为25.80MPa，横向为21.20MPa；断裂伸长率：纵向为455％，横向为488％；直角撕裂强度：纵向为105N/mm，横向为93N/mm。生物降解率为92.2％。
本发明实施例1-3根据如下标准测试薄膜成品的主要性能参数：
按照GB/T13022-1991所述方法对薄膜成品分别进行纵向和横向的拉伸强度和断裂拉伸率的测定。
按照QB/T1130-1991所述方法对薄膜成品分别进行纵向和横向的直角撕裂强度的测定。
按照ISO-14855-2004堆肥条件下生物降解率的测试方法，进行薄膜成品生物降解率的测试。

Claims (10)

1.一种生物基环保降解材料，其特征在于：它包括按重量份数比计算的如下原料：淀粉55-60份、聚乳酸25-30份、甲基丙烯酸缩水甘油酯25-30份、硬脂酸镁5-7份、环氧大豆油3-5份、甘油2-5份、二苯基甲烷二异氰酸酯2-4份、2-苯基-2-噁唑啉2-4份、十二烷基苯磺酸钠1-3份、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶2-3份、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺3-5份、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯1-3份、硬脂酸铈2-5份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.2-0.3份、氯化钾5-7份。
2.根据权利要求1所述的生物基环保降解材料，其特征在于：所述聚乳酸为NatureWorks-4032D聚乳酸或REVODE101聚乳酸中的一种或二者的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的生物基环保降解材料的制备方法，其特征在于：它包括以下工艺步骤：
(1)微细化淀粉的制备：将淀粉与硬脂酸镁混合均匀并干燥后，磨制成淀粉颗粒粒径为2-5μm的微细化淀粉；
(2)辅料混合物A的制备：将环氧大豆油、甘油、二苯基甲烷二异氰酸酯以及2-苯基-2-噁唑啉进行搅拌混合，得辅料混合物A；
(3)辅料混合物B的制备：将1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及氯化钾进行搅拌混合，辅料混合物B；
(4)初混物的制备：将步骤(1)所得的微细化淀粉、步骤(2)所得的辅料混合物A、聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯以及十二烷基苯磺酸钠进行搅拌混合，得初混物；
(5)共混物的制备：将步骤(4)所得的初混物与步骤(3)所得的辅料混合物B进行搅拌混合，得共混物；
(6)将步骤(5)所得的共混物移入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，之后冷却，即得所述生物基环保降解材料。
4.根据权利要求3所述的生物基环保降解材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)的具体操作方法为：
a.将淀粉与硬脂酸镁混合均匀后，干燥至含水量小于10％，得淀粉混合物；按淀粉混合物与球磨介质的体积比为1:2-3的比例，量取球磨介质，然后将淀粉混合物与球磨介质倒入球磨罐中；之后，按淀粉混合物与无水乙醇的体积比为1:1-1.2的比例，量取无水乙醇并倒入球磨罐中，密封好球磨罐；其中，所述的球磨介质为直径在10-12mm范围内的陶瓷球或玛瑙球；
b.将球磨罐置于转速为250-300rpm的球磨机架上进行球磨，待球磨90-100h后，停止球磨，得淀粉乳；其中，在球磨过程中，每间隔15-20h停机观察一次，并补加无水乙醇，补加的无水乙醇与球磨罐中球磨前加入的无水乙醇的体积比为1:20-25；
c.停止球磨，将所得的淀粉乳取出并置于容器中，真空吸虑脱去无水乙醇并将无水乙醇进行回收后，得淀粉湿产物；
d.将步骤c所得的淀粉湿产物在50-60℃下干燥，之后进行研磨，过200目筛，得微细化淀粉。
5.根据权利要求3所述的生物基环保降解材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)的具体操作方法为：将环氧大豆油和甘油放入预热至50～80℃、转速为80～90r/min的高速混合机中，搅拌混合5～8min；之后，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌混合3～5min，接着加入2-苯基-2-噁唑啉并将高速混合机加热温度调整120～130℃，转速控制为160～180r/min，在此条件下混合45～60min，冷却得辅料混合物A。
6.根据权利要求3所述的生物基环保降解材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)的具体操作方法为：将1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、N，N’-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、硬脂酸铈、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦以及氯化钾放入预热至30～50℃、转速为80～90r/min的高速混合机中，避光搅拌混合20～25min；之后将高速混合机加热温度调整100～120℃，转速控制为160～180r/min，在此条件下避光混合10～15min，冷却得辅料混合物B。
7.根据权利要求3所述的生物基环保降解材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)的具体操作方法为：将步骤(1)所得的微细化淀粉、聚乳酸以及甲基丙烯酸缩水甘油酯加入高速混合机中，在温度为150～180℃、转速为300-500r/min下搅拌20～30min，之后加入步骤(2)所得的辅料混合物A，搅拌20-25min，最后，再加入十二烷基苯磺酸钠，在相同温度下继续搅拌混合5～8min，冷却得初混物。
8.根据权利要求3所述的生物基环保降解材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)的具体操作方法为：将步骤(4)所得的初混物以及步骤(3)所得的辅料混合物B加入高速混合机中，在温度为80～100℃、转速为300-500r/min下搅拌15～20min，之后将高速混合机加热温度调整为120～130℃，在此温度下搅拌混合20～30min，冷却得共混物。
9.一种由权利要求1-8任意一项所述的生物基环保降解材料制得的塑料薄膜。
10.据权利要求9所述的塑料薄膜的制备方法，其特征在于：用生物基环保降解材料作为母料，将生物基环保降解材料用传统的吹塑机组吹塑成薄膜；其中，吹塑过程中，螺杆温度控制为170～200℃，筛网处温度为130～160℃，机头温度控制为170～200℃，膜口温度为120～170℃；生物基环保降解材料的停留时间为5-10min。
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