CN109575367B - 热塑性淀粉复合材料及其制备方法 - Google Patents

热塑性淀粉复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热塑性淀粉复合材料及其制备方法。其中，热塑性淀粉复合材料由淀粉、聚乙烯醇和水组成，聚乙烯醇和淀粉的质量比为(10～25):100，水的质量为淀粉和聚乙烯醇总质量的20％～50％。上述热塑性淀粉复合材料，通过淀粉、聚乙烯醇和水的科学配伍，利用淀粉、聚乙烯醇和水之间的协同作用，大大提高热塑性淀粉的拉伸强度和抗冲击强度，从而实现无需添加其他助剂也可获得较优的力学性能的目的。

Description

热塑性淀粉复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及可生物降解材料技术领域，特别是涉及一种热塑性淀粉复合材料及其制备方法。
背景技术
塑料因质轻耐用和优异的加工性能，广泛应用于人们的日常生活中。随着塑料的使用量增加，大量固体废弃物也随之产生，如包装袋、饮料瓶、农用地膜等。这些固体废弃物增长迅速且难以分解，严重污染了生态环境，成为“白色污染”。如何解决“白色污染”是世界性课题，开发生物降解的淀粉材料制品是解决该问题的途径之一。
热塑性淀粉也称为“无构淀粉”，通过一定的方法使淀粉结构无序化，使之具有热塑性。目前热塑性淀粉制品，大多将淀粉和性能优越、无毒无害的增塑剂复配并配以增强剂，以实现提高其力学性能的目的，配方复杂。
发明内容
基于此，有必要提供一种无需添加其他助剂即可获得较优力学性能的热塑性淀粉复合材料，具体方案如下：
一种热塑性淀粉复合材料，由淀粉、聚乙烯醇和水组成，所述聚乙烯醇和所述淀粉的质量比为(10～25):100，所述水的质量为所述淀粉和聚乙烯醇总质量的20％～50％。
上述热塑性淀粉复合材料，通过淀粉、聚乙烯醇和水的科学配伍，利用淀粉、聚乙烯醇和水之间的协同作用，大大提高热塑性淀粉的拉伸强度和抗冲击强度，从而实现无需添加其他助剂也可获得较优的力学性能的目的。
在其中一个实施例中，所述聚乙烯醇和淀粉的质量比为(15～20):100。
在其中一个实施例中，所述聚乙烯醇和淀粉的质量比为18:100。
在其中一个实施例中，所述水的质量为所述淀粉和聚乙烯醇总质量的30％～40％。
在其中一个实施例中，所述水的质量为所述淀粉和聚乙烯醇总质量的35％。
本申请还提供一种热塑性淀粉复合材料的制备方法，具体方案如下：
一种上述任一项所述的热塑性淀粉复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述淀粉、聚乙烯醇和水混合，得到粒径在5mm以内的预混料；
将所述预混料注塑成型，保压，得到热塑性淀粉复合材料。
在其中一个实施例中，所述注塑成型的温度为80℃～99℃。
在其中一个实施例中，所述保压的温度为90℃～100℃，保压时间为30～90秒。
上述热塑性淀粉复合材料的制备方法，将科学配伍的淀粉、聚乙烯醇和水混合后直接进行注塑成型即可，无需挤出造粒工序，工艺简单，且整个过程在不高于99℃的条件下进行，反应条件温和，能耗低，成本低。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一实施方式的热塑性淀粉复合材料，由淀粉、聚乙烯醇和水组成，其中聚乙烯醇和淀粉的质量比为(10～25):100，水的质量为淀粉和聚乙烯醇总质量的20％～50％。
进一步的，聚乙烯醇和淀粉的质量比为(15～20):100。更进一步的，聚乙烯醇和淀粉的质量比为18:100。
进一步的，水的质量为淀粉和聚乙烯醇总质量的30％～40％。更进一步的，水的质量为淀粉和聚乙烯醇总质量的35％。
上述热塑性淀粉复合材料，通过淀粉、聚乙烯醇和水的科学配伍，利用淀粉、聚乙烯醇和水之间的协同作用，大大提高热塑性淀粉的拉伸强度和抗冲击强度，从而实现无需添加其他助剂也可获得较优的力学性能的目的。
一实施方式的热塑性淀粉复合材料的制备方法，包括以下步骤S110～S120：
S110将淀粉、聚乙烯醇和水混合，得到粒径在5mm以内的预混料。
在本实施方式中，淀粉、聚乙烯醇和水在高混机中混合。
可以理解，将预混料的粒径控制在5mm以内有利于后续预混料直接进行注塑成型，避免堵塞加料口，下料顺利。
S120将上述预混料注塑成型，保压，得到热塑性淀粉复合材料。
其中，注塑成型的温度为80℃～99℃。
进一步的，保压的温度为90℃～100℃，保压的时间为30～90秒。
上述热塑性淀粉复合材料的制备方法，将科学配伍的淀粉、聚乙烯醇和水混合后直接进行注塑成型即可，无需挤出造粒工序，工艺简单，且整个过程在不高于99℃的条件下进行，反应条件温和，能耗低，成本低。
以下为具体实施例。
实施例1
将100g淀粉、10g聚乙烯醇和22g水在高混机中混合，得到粒径在5mm以内的预混料。
将上述预混料在80℃注塑成型，在95℃保压30秒，得到热塑性淀粉复合材料。
经检测，实施例1制备的热塑性淀粉复合材料，拉伸强度为10.6MPa，断裂伸长率为15％，冲击强度为18KJ/m3。
实施例2
将100g淀粉、25g聚乙烯醇和62.5g水在高混机中混合，得到粒径在5mm以内的预混料。
将上述预混料在99℃注塑成型，在95℃保压90秒，得到热塑性淀粉复合材料。
经检测，实施例2制备的热塑性淀粉复合材料，拉伸强度为14.1MPa，断裂伸长率为22％，冲击强度为25KJ/m3。
实施例3
将100g淀粉、15g聚乙烯醇和34.5g水在高混机中混合，得到粒径在5mm以内的预混料。
将上述预混料在85℃注塑成型，在95℃保压60秒，得到热塑性淀粉复合材料。
经检测，实施例3制备的热塑性淀粉复合材料，拉伸强度为13.8MPa，断裂伸长率为20％，冲击强度为22KJ/m3。
实施例4
将100g淀粉、20g聚乙烯醇和48g水在高混机中混合，得到粒径在5mm以内的预混料。
将上述预混料在90℃注塑成型，在95℃保压80秒，得到热塑性淀粉复合材料。
经检测，实施例4制备的热塑性淀粉复合材料，拉伸强度为15.2MPa，断裂伸长率为25％，冲击强度为30KJ/m3。
实施例5
将100g淀粉、18g聚乙烯醇和41.3g水在高混机中混合，得到粒径在5mm以内的预混料。
将上述预混料在95℃注塑成型，在95℃保压90秒，得到热塑性淀粉复合材料。
经检测，实施例5制备的热塑性淀粉复合材料，拉伸强度为14.7MPa，断裂伸长率为23％，冲击强度为27KJ/m3。
对比例1
对比例1与实施例5基本相同，不同的是，对比例1中聚乙烯醇的质量为30g，水的质量为45.5g。
经检测，对比例1制备的复合材料，拉伸强度为9.9MPa，断裂伸长率为11％，冲击强度为13KJ/m3。
对比例2
对比例2与实施例5基本相同，不同的是，对比例2中水的质量为82.6g，结果整个物料成团，无法正常加工成型。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种热塑性淀粉复合材料，其特征在于，由淀粉、聚乙烯醇和水组成，所述聚乙烯醇和所述淀粉的质量比为(18～25):100，所述水的质量为所述淀粉和聚乙烯醇总质量的35％～50％。
2.根据权利要求1所述的热塑性淀粉复合材料，其特征在于，所述聚乙烯醇和淀粉的质量比为18:100。
3.根据权利要求1所述的热塑性淀粉复合材料，其特征在于，所述水的质量为所述淀粉和聚乙烯醇总质量的35％。
4.一种权利要求1～3任一项所述的热塑性淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述淀粉、聚乙烯醇和水混合，得到粒径在5mm以内的预混料；
将所述预混料注塑成型，保压，得到热塑性淀粉复合材料。
5.根据权利要求4所述的热塑性淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述注塑成型的温度为80℃～99℃。
6.根据权利要求4所述的热塑性淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，所述保压的温度为90℃～100℃，保压的时间为30～90秒。
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