CN110272615A - 一种淀粉基淋膜复合材料、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种淀粉基淋膜复合材料，包含如下重量组分的材料：玉米淀粉：100份；PLA/PBAT粉料：0‑120份；无机粉料：0‑10份；抗氧剂：0.1‑0.5份；其他改性助剂：5‑15份。本发明以玉米淀粉为主要材料，成本低、环保、易降解；力学性能优异，断裂伸长率≥30%；由其制成的淀粉基淋膜厚度薄，表面光滑，具有阻隔功能。

Description

一种淀粉基淋膜复合材料、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及可降解复合材料技术领域，特别是涉及一种应用淋膜技术的可降解复合材料及其制备方法。
背景技术
淋膜技术已被广泛应用于食品容器、食品包装和工业包装等众多领域，目前市场上流通的淋膜材质以聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）和聚丙烯（PP）为主，其原材料都属于石油基资源。
随着人们对环保意识的提高，减少“白色污染”，可降解材料逐渐成为人们的追求。在现有技术中，聚乳酸（PLA）淋膜已被关注并开发应用，其具有可降解、无毒性，但其成本高、力学性能差，限制了其在更多领域的应用。
淀粉基材料作为一种环境友好型材料，其具有低成本、力学性能优异、环保、节约石油资源、可降解的特性，符合循环可持续发展经济的要求。
发明内容
本发明提供一种淀粉基淋膜复合材料、制备方法及其应用，淀粉基淋膜层厚度薄、表面光滑、具有阻隔功能，可代替传统聚乙烯淋膜的效果，且淀粉基淋膜复合材料具有低成本、力学性能优异、环保、节约石油资源、可降解的特性。
本发明采用的技术方案是：一种淀粉基淋膜复合材料，包含如下重量组分的材料：
玉米淀粉：100份；
PLA/PBAT粉料：0-120份；
无机粉料：0-10份；
抗氧剂：0.1-0.5份；
其他改性助剂：5-15份。
优选的，所述无机粉料包括滑石粉、碳酸钙、凹凸棒土、蒙脱土、钛白粉中一种或多种物质。
优选的，所述的其他改性助剂包括润滑剂、分散剂、增塑剂、偶联剂、疏水改性剂中一种或多种物质。
一种淀粉基淋膜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将玉米淀粉和改性助剂在热锅中混合进行疏水和酯化改性；
步骤二：经步骤一得到的物料经冷却锅内搅拌冷却后，与聚乳酸（PLA）粉料和聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）粉料混合均匀；
步骤三：将步骤二所得混合物经双螺杆挤出机反应挤出得到淀粉基淋膜复合材料母粒；
步骤四：将步骤三种所得淀粉基淋膜复合材料母粒通过淋膜机熔融。
优选的，所述步骤一中，将重量份数为100份玉米淀粉、重量份数为5-15份改性助剂加入高速混合机中混合均匀，在120℃条件下，经热锅混合机组中进行疏水和酯化改性。
优选的，所述步骤一中所得物料含水比重小于1%。
优选的，所述步骤二中，聚乳酸（PLA）粉料和聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）粉料重量份数为0-120份。
优选的，所述步骤二中，将重量份数为100份玉米淀粉、重量份数为5-15份改性助剂和重量份数为0.1-0.5份的抗氧化剂加入高速混合机中混合均匀。
优选的，所述步骤三为：将步骤二所得混合物经双螺杆挤出机反应挤出，风冷切粒后得到淀粉基淋膜复合材料母粒。
优选的，所述步骤四为：将步骤三种所得淀粉基淋膜复合材料母粒通过淋膜机以195℃熔融。
一种淀粉基淋膜层，通过淋膜工艺复合于基材上、厚度为3μm~80μm。
优选的，所述基材包括纸张、木塑板、聚乳酸（PLA）片材。
一种淀粉基淋膜复合材料，应用于食品容器或食品包装。
以本发明中材料及方法所制备的复合材料具备如下优点：
1、以玉米淀粉为主要材料，成本低、环保、易降解；
2、力学性能优异，断裂伸长率≥30%；
3、由其制成的淀粉基淋膜厚度薄，表面光滑，具有阻隔功能。
附图说明
图1、图2为本发明淀粉基淋膜层在不同形状基材的应用示意图
图中：1-淀粉基淋膜层，2-基材。
具体实施方式
实施例一：
一种淀粉基淋膜复合材料，其组份按照重量份数计算为：玉米淀粉：100份，PLA/PBAT粉料：120份，无机粉料：8份，抗氧剂：0.3份，改性助剂：10份。实施例中，该淀粉基淋膜复合材料制备方法包括以下步骤：
（a）、将重量份数为100份玉米淀粉、重量份数为10份的其他改性助剂加入高速混合机中，在120℃条件下，经热锅混合机组中进行疏水和酯化改性，再经通有冷却水循环的冷锅混合机组冷却后，得到改性玉米淀粉。控制改性玉米淀粉含水量小于1%。
（b）、将重量份数为120份PLA和PBAT粉料、重量份数为8份无机粉料、重量份数为0.3份抗氧剂加入高速混合机中与步骤（a）中的改性玉米淀粉充分混合均匀。
（c）、将步骤（b）中改性玉米淀粉/PLA/PBAT混合料经双螺杆挤出机中反应挤出，风冷切粒后得到一种淀粉基淋膜复合材料母粒。
（d）、通过原料输送机将步骤（c）中的一种淀粉基淋膜复合材料母粒输送至淋膜机的加料斗中，经淋膜机195℃熔融后制备成一种淀粉基淋膜复合材料。
实施例中，无机粉料包括滑石粉、碳酸钙、凹凸棒土、蒙脱土、钛白粉中一种或多种物质。
实施例中，改性助剂包括润滑剂、分散剂、增塑剂、偶联剂、疏水改性剂中一种或多种物质。
实施例中，淀粉基淋膜复合材料母粒淀粉含量高，流动性好，其熔指为45g/10min（230℃、2160g）。
实施例中，淀粉基淋膜复合材料表面光滑、力学性能优异；进一步其断裂伸长率为35%。
实施例中，淀粉基淋膜层1通过淋膜工艺复合在基材2上，形成淀粉基淋膜层1。基材可以是如图1中的平面，也可以在弧面其他形状。
实施例中，淀粉基淋膜层1厚度薄，控制在20μm，淀粉基淋膜层1与基材层2复合后粘接强度高。
实施例中，所述的基材层2为纸张、木塑板或聚乳酸（PLA）片材。
实施例中，淀粉基淋膜复合材料低成本、环保、节约石油资源、易降解。
实施例中，涉及一种淀粉基淋膜复合材料应用在食品容器或食品包装上，包括淀粉基淋膜层1和基材层2。
实施例二：
一种淀粉基淋膜复合材料，其组份按照重量份数计算为：
玉米淀粉：100份
PLA/PBAT粉料：100份
无机粉料：5份
抗氧剂：0.3份
改性助剂：15份
实施例中，淀粉基淋膜复合材料制备方法包括以下步骤：
（a）、将重量份数为100份玉米淀粉、重量份数为15份的其他改性助剂加入高速混合机中，在120℃条件下，经热锅混合机组中进行疏水和酯化改性，再经通有冷却水循环的冷锅混合机组冷却后，得到改性玉米淀粉。控制改性玉米淀粉含水量小于1%。
（b）、将重量份数为100份PLA和PBAT粉料、重量份数为5份无机粉料、重量份数为0.3份抗氧剂加入高速混合机中与步骤（a）中的改性玉米淀粉充分混合均匀。
（c）、将步骤（b）中改性玉米淀粉/PLA/PBAT混合料经双螺杆挤出机中反应挤出，风冷切粒后得到一种淀粉基淋膜复合材料母粒。
（d）、通过原料输送机将步骤（c）中的一种淀粉基淋膜复合材料母粒输送至淋膜机的加料斗中，经淋膜机195℃熔融后制备成一种淀粉基淋膜复合材料。
实施例中，无机粉料包括滑石粉、碳酸钙、凹凸棒土、蒙脱土、钛白粉中一种或多种物质。
实施例中，改性助剂包括润滑剂、分散剂、增塑剂、偶联剂、疏水改性剂中一种或多种物质。
实施例中，淀粉基淋膜复合材料母粒淀粉含量高，流动性好，其熔指为60g/10min（230℃、2160g）。
实施例中，淀粉基淋膜复合材料表面光滑、力学性能优异；进一步其断裂伸长率为55%。
实施例中，淀粉基淋膜复合材料通过淋膜工艺复合在基材2上，形成淀粉基淋膜层1。
实施例中，所述淀粉基淋膜层厚度薄，控制在10μm，淀粉基淋膜层与基材层复合后粘接强度高。基材可以是如图2中的杯状，也可以是餐盒、餐盘、手提袋等形状。
实施例中，基材层2为PLA片材。
实施例中，淀粉基淋膜复合材料低成本、环保、节约石油资源、可降解。
实施例中，涉及一种淀粉基淋膜复合材料应用在食品容器或食品包装上，包括淀粉基淋膜层1和基材层2。
本发明一种淀粉基淋膜复合材料、制备方法及其应用，淀粉基淋膜层厚度薄、表面光滑、具有阻隔功能，可代替传统聚乙烯淋膜的效果，且淀粉基淋膜复合材料具有低成本、力学性能优异、环保、节约石油资源、可降解的特性。

Claims (12)

1.一种淀粉基淋膜复合材料，其特征是：包含如下重量组分的材料：
玉米淀粉：100份；
PLA/PBAT粉料：80-120份；
无机粉料：5-10份；
抗氧剂：0.1-0.5份；
其他改性助剂：5-15份。
2.根据权利要求1所述的一种淀粉基淋膜复合材料，其特征是：所述无机粉料包括滑石粉、碳酸钙、凹凸棒土、蒙脱土、钛白粉中一种或多种物质。
3.根据权利要求1所述的一种淀粉基淋膜复合材料，其特征是：所述的其他改性助剂包括润滑剂、分散剂、增塑剂、偶联剂、疏水改性剂中一种或多种物质。
4.一种淀粉基淋膜复合材料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
步骤一：将玉米淀粉和改性助剂在热锅中混合进行疏水和酯化改性；
步骤二：经步骤一得到的物料经冷却锅内搅拌冷却后，与聚乳酸（PLA）粉料和聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）粉料混合均匀；
步骤三：将步骤二所得混合物经双螺杆挤出机反应挤出得到淀粉基淋膜复合材料母粒；
步骤四：将步骤三种所得淀粉基淋膜复合材料母粒通过淋膜机熔融。
5.根据权利要求4所述的一种淀粉基淋膜复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤一中，将重量份数为100份玉米淀粉、重量份数为5-15份改性助剂加入高速混合机中混合均匀，在120℃条件下，经热锅混合机组中进行疏水和酯化改性。
6.根据权利要求4或5所述的一种淀粉基淋膜复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤一中所得物料含水比重小于1%。
7.根据权利要求5所述的一种淀粉基淋膜复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤二中，聚乳酸（PLA）粉料和聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）粉料重量份数为0-120份。
8.根据权利要求5所述的一种淀粉基淋膜复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤二中，将重量份数为100份玉米淀粉、重量份数为5-15份改性助剂和重量份数为0.1-0.5份的抗氧化剂加入高速混合机中混合均匀。
9.根据权利要求4或5所述的一种淀粉基淋膜复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤三为：将步骤二所得混合物经双螺杆挤出机反应挤出，风冷切粒后得到淀粉基淋膜复合材料母粒。
10.根据权利要求4、5、7、8中任意一项所述的一种淀粉基淋膜复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤四为：将步骤三种所得淀粉基淋膜复合材料母粒通过淋膜机以195℃熔融。
11.一种淀粉基淋膜层，通过权利要求1所述材料及权利要求4所述制备方法制备，其特征是：所述淀粉基淋膜层通过淋膜工艺复合于基材上、厚度为3μm~80μm。
12.一种如权利要求1所述的淀粉基淋膜复合材料，应用于食品容器或食品包装。
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