CN108997720A - 一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法 - Google Patents

一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用淀粉‑乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，向淀粉‑乳酸接枝共聚物中加入水，在油浴中搅拌溶解，得接枝共聚物溶液，将其与塑化淀粉溶液、羧甲基纤维素溶液混合，在油浴中负压搅拌，流延成膜，在烘箱中烘干得淀粉基薄膜；将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸混合，添加扩链剂粉末、增容剂，高速搅拌混合，通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经过熔融牵条、水冷，再风干、切粒，得共混母料；将其投入加温预热的单螺杆挤出机进料口，熔融挤出，调节风机的风量来控制吹制膜泡的大小，调节主机转速和牵引速率调节薄膜的厚度，将膜泡双向剖开，机械收卷，将增容改性的生物降解树脂膜与所得淀粉基薄膜复配使用，制备可降解食品袋。

Description

一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法
技术领域
本发明属于食品袋材料领域，具体涉及一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法。
背景技术
随着石油资源的开发与利用，能源紧缺、环境污染已经成为当前人类面临的首要问题之一。淀粉作为一种来源广泛的天然高分子材料，因其具有优良的可降解性、可再生等优点，受到了科研工作者的广泛关注。但由于其生产加工程序复杂、力学性能差等缺点，在淀粉基材料的应用方面，受到了很大的限制。本发明用乳酸对淀粉进行接枝共聚改性制备可全降解淀粉/乳酸接枝共聚物并探讨其应用可行性。
随着塑料食品袋使用量的增加，所造成的“白色污染”问题也日趋严重，可生物降解塑料食品袋是解决此类问题的根本途径，因此近年来关于可生物降解塑料食品袋的研究与应用越来越受到人们的关注。聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是近几年新兴的全生物降解树脂，属于合成型脂肪族-芳香族共聚酯。由于PBAT自身熔体粘度较大，难以吹塑加工，通常与其他可生物降解树脂进行共混。聚乳酸(PLA)全生物降解树脂具有较高的弹性模量、刚性和热塑性，可与PBAT进行共混改性，改善上述问题。为进一步促进PBAT/PLA两种材料的相容性，本发明优选反应型增容改性剂和扩链剂，采用熔融共混制备PBAT/PLA复合材料。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，依照该方法制作的食品袋具有优异的力学性能，并且可生物降解。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）淀粉-乳酸接枝共聚物的制备：
向尿素溶液中加入5-7份淀粉，在80-83℃油浴中冷凝回流反应糊化2-3h，加入10-14份乳酸、0.3-0.4mol/L催化剂乙酸钠，升温至90-93℃负压反应2-3h，以丙酮为溶剂，索氏提取1-2d，洗涤，置于80-83℃烘箱中干燥，制得淀粉-乳酸接枝共聚物；
（2）淀粉基薄膜的制备：
向（1）中所得淀粉-乳酸接枝共聚物中1:30加入水，在60-63℃油浴中搅拌2-3h溶解，得接枝共聚物溶液，将其与塑化淀粉溶液、羧甲基纤维素溶液混合，在90-95℃油浴中负压搅拌3-4h后，流延成膜，在60-63℃烘箱中烘干；
（3）生物降解树脂增容改性：
将16-17份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和3-4份聚乳酸混合，添加0.152-0.168份扩链剂粉末、0.228-0.252份增容剂，高速搅拌混合，通过130-150℃双螺杆挤出机熔融共混挤出，经过熔融牵条、水冷，再风干、切粒，得共混母料；将其投入加温预热至125-155℃的单螺杆挤出机进料口，熔融挤出，调节风机的风量来控制吹制膜泡的大小，调节主机转速和牵引速率调节薄膜的厚度，将膜泡双向剖开，机械收卷，将所得增容改性的生物降解树脂膜与（2）中所得淀粉基薄膜复配使用，制备可降解食品袋。
进一步的，步骤（1）中向4.2-5.9份尿素中1:7加入水配成尿素溶液。
进一步的，步骤（2）中向25-35份淀粉中1:10-12加入丙三醇，在80-83℃油浴中搅拌2-3h得塑化淀粉溶液；将20-28份羧甲基纤维素1:7-8溶于蒸馏水中，在57-60℃油浴中搅拌1-2h，得羧甲基纤维素溶液。
进一步的，步骤（3）中将扩链剂ADR4370S加入行星式球磨机中研磨25-35min制得扩链剂粉末；增容剂为增容剂CE-SZ01。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）在乙酸钠的催化作用下，通过原位一步法催化淀粉与乳酸进行接枝共聚反应，接枝率高；将羧甲基纤维素作为增强剂加入，将接枝共聚物溶液、塑化淀粉溶液、羧甲基纤维素溶液混合，负压反应制备羧甲基纤维素增强淀粉基薄膜，得到的淀粉-乳酸接枝共聚物与塑化淀粉复合制备的复合薄膜具有良好的力学性能。
（2）用含有环氧基团的增容剂CE-SZ01和扩链剂ADR4370S对聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸树脂进行增容改性，采用双螺杆挤出机熔融共混，剪切造粒后，利用粒料吹制成膜；共混物的熔体强度显著提高，更加适合挤出加工，改性后的生物降解地膜具有较好的机械性能。
具体实施方式
实施例1
一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）淀粉-乳酸接枝共聚物的制备：
向尿素溶液中加入5份淀粉，在80-83℃油浴中冷凝回流反应糊化2h，加入10份乳酸、0.3mol/L催化剂乙酸钠，升温至90-93℃负压反应2h，以丙酮为溶剂，索氏提取1d，洗涤，置于80-83℃烘箱中干燥，制得淀粉-乳酸接枝共聚物；
（2）淀粉基薄膜的制备：
向（1）中所得淀粉-乳酸接枝共聚物中1:30加入水，在60-63℃油浴中搅拌2h溶解，得接枝共聚物溶液，将其与塑化淀粉溶液、羧甲基纤维素溶液混合，在90-95℃油浴中负压搅拌3h后，流延成膜，在60-63℃烘箱中烘干；
（3）生物降解树脂增容改性：
将16份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和3份聚乳酸混合，添加0.152份扩链剂粉末、0.228份增容剂，高速搅拌混合，通过130-150℃双螺杆挤出机熔融共混挤出，经过熔融牵条、水冷，再风干、切粒，得共混母料；将其投入加温预热至125-155℃的单螺杆挤出机进料口，熔融挤出，调节风机的风量来控制吹制膜泡的大小，调节主机转速和牵引速率调节薄膜的厚度，将膜泡双向剖开，机械收卷，将所得增容改性的生物降解树脂膜与（2）中所得淀粉基薄膜复配使用，制备可降解食品袋。
进一步的，步骤（1）中向4.2份尿素中1:7加入水配成尿素溶液。
进一步的，步骤（2）中向25份淀粉中1:10加入丙三醇，在80-83℃油浴中搅拌2h得塑化淀粉溶液；将20份羧甲基纤维素1:7溶于蒸馏水中，在57-60℃油浴中搅拌1h，得羧甲基纤维素溶液。
进一步的，步骤（3）中将扩链剂ADR4370S加入行星式球磨机中研磨25min制得扩链剂粉末；增容剂为增容剂CE-SZ01。
实施例2
一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）淀粉-乳酸接枝共聚物的制备：
向尿素溶液中加入7份淀粉，在80-83℃油浴中冷凝回流反应糊化3h，加入14份乳酸、0.4mol/L催化剂乙酸钠，升温至90-93℃负压反应3h，以丙酮为溶剂，索氏提取2d，洗涤，置于80-83℃烘箱中干燥，制得淀粉-乳酸接枝共聚物；
（2）淀粉基薄膜的制备：
向（1）中所得淀粉-乳酸接枝共聚物中1:30加入水，在60-63℃油浴中搅拌3h溶解，得接枝共聚物溶液，将其与塑化淀粉溶液、羧甲基纤维素溶液混合，在90-95℃油浴中负压搅拌4h后，流延成膜，在60-63℃烘箱中烘干；
（3）生物降解树脂增容改性：
将17份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和4份聚乳酸混合，添加0.168份扩链剂粉末、0.252份增容剂，高速搅拌混合，通过130-150℃双螺杆挤出机熔融共混挤出，经过熔融牵条、水冷，再风干、切粒，得共混母料；将其投入加温预热至125-155℃的单螺杆挤出机进料口，熔融挤出，调节风机的风量来控制吹制膜泡的大小，调节主机转速和牵引速率调节薄膜的厚度，将膜泡双向剖开，机械收卷，将所得增容改性的生物降解树脂膜与（2）中所得淀粉基薄膜复配使用，制备可降解食品袋。
进一步的，步骤（1）中向5.9份尿素中1:7加入水配成尿素溶液。
进一步的，步骤（2）中向35份淀粉中1:12加入丙三醇，在80-83℃油浴中搅拌3h得塑化淀粉溶液；将20-28份羧甲基纤维素1:8溶于蒸馏水中，在57-60℃油浴中搅拌2h，得羧甲基纤维素溶液。
进一步的，步骤（3）中将扩链剂ADR4370S加入行星式球磨机中研磨35min制得扩链剂粉末；增容剂为增容剂CE-SZ01。
按照本发明方法制作的食品袋具有优异的力学性能，并且可生物降解；材料的拉伸强度为15MPa，弹性模量为2040MPa，断裂伸长率为291%。

Claims (4)

1.一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）淀粉-乳酸接枝共聚物的制备：
向尿素溶液中加入5-7份淀粉，在80-83℃油浴中冷凝回流反应糊化2-3h，加入10-14份乳酸、0.3-0.4mol/L催化剂乙酸钠，升温至90-93℃负压反应2-3h，以丙酮为溶剂，索氏提取1-2d，洗涤，置于80-83℃烘箱中干燥，制得淀粉-乳酸接枝共聚物；
（2）淀粉基薄膜的制备：
向（1）中所得淀粉-乳酸接枝共聚物中1:30加入水，在60-63℃油浴中搅拌2-3h溶解，得接枝共聚物溶液，将其与塑化淀粉溶液、羧甲基纤维素溶液混合，在90-95℃油浴中负压搅拌3-4h后，流延成膜，在60-63℃烘箱中烘干；
（3）生物降解树脂增容改性：
将16-17份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和3-4份聚乳酸混合，添加0.152-0.168份扩链剂粉末、0.228-0.252份增容剂，高速搅拌混合，通过130-150℃双螺杆挤出机熔融共混挤出，经过熔融牵条、水冷，再风干、切粒，得共混母料；将其投入加温预热至125-155℃的单螺杆挤出机进料口，熔融挤出，调节风机的风量来控制吹制膜泡的大小，调节主机转速和牵引速率调节薄膜的厚度，将膜泡双向剖开，机械收卷，将所得增容改性的生物降解树脂膜与（2）中所得淀粉基薄膜复配使用，制备可降解食品袋。
2.根据权利要求1所述的一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，其特征在于，步骤（1）中向4.2-5.9份尿素中1:7加入水配成尿素溶液。
3.根据权利要求1所述的一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，其特征在于，步骤（2）中向25-35份淀粉中1:10-12加入丙三醇，在80-83℃油浴中搅拌2-3h得塑化淀粉溶液；
将20-28份羧甲基纤维素1:7-8溶于蒸馏水中，在57-60℃油浴中搅拌1-2h，得羧甲基纤维素溶液。
4.根据权利要求1所述的一种用淀粉-乳酸接枝共聚物制备可降解食品袋的方法，其特征在于，步骤（3）中将扩链剂ADR4370S加入行星式球磨机中研磨25-35min制得扩链剂粉末；增容剂为增容剂CE-SZ01。
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