CN110862583A - 一种热塑性淀粉及其制备方法 - Google Patents

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陈一
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Abstract

本发明公开了一种热塑性淀粉及其制备方法。本发明采用乙烯‑丙烯酸丁酯与聚乙烯醇作为增塑剂对复合淀粉进行增塑，在高速搅拌机内高速搅拌混合，再经过平行双螺杆挤出机混炼造粒制得全淀粉基热塑性淀粉母粒。淀粉做成全降解的淀粉母粒可以与其它可生物降解的树脂进行混合，提升复合材料的生物碳含量，减少碳足迹，同时也可以有效减少复合材料多次混合加工，减少材料的热历程，间接提升复合材料的力学性能。

Description

一种热塑性淀粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，更具体地，涉及一种热塑性淀粉及其制备方法。
背景技术
淀粉是一种来自于自然植物的可再生可循环的绿色材料，其不仅可以作为粮食用供人类使用，也被广泛应用于化工与新材料领域用于制备各类复合材料。因其优异的可生物降解性能，淀粉通常作为填充来制备热塑性高生物碳含量生物基复合材料，广泛应用于一次性用品，在当前石化资源日益短缺，白色污染日益严重的大环境下越来越受到人们的重视。薄膜是利用高分子材料通过各种不同的工艺制备的具有一种厚度的片状材料，因其优良的柔顺性、透明性以及较强的韧性而广泛应用于包装领域。然而目前市面上大部分的塑料薄膜均以石油基塑料为原材料加工生产而成，绝大部分薄膜为不可降解材料。随着人们对石化资源短缺以及白色垃圾骤增的关注，越来越多的企业把一次性包装薄膜的原材料集中转向全降解的材料。淀粉作为一种纯天然资源越来越多地用于制备全降解材料与一次性制品，大部分制品可以在自然条件下快速降解，转化为水与二氧化碳，回归大自然。然而单纯的淀粉氢键作用大，导致材料的流动温度大于分解温度，无法成型。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对淀粉塑性的不足，提供一种热塑性淀粉。
本发明要解决的另一技术问题是一种热塑性淀粉的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种热塑性淀粉，其原料组成及其重量份包括淀粉80~90份，聚乙烯醇2~15份，乙烯-丙烯酸丁酯2~8份。
进一步地，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉中至少一种。
进一步地，所述淀粉的粒径为60~200目。
进一步地，所述乙烯-丙烯酸丁酯的酯含量不低于30%，熔融指数为30~400g/10min。
制备步骤包括：
S1.将淀粉、聚乙烯醇和乙烯-丙烯酸丁酯烘干；
S2.将淀粉、聚乙烯醇、乙烯-丙烯酸丁酯按比例在高混机内混合，冷却；
S3.将S2中的混合物放入挤出机中挤出造粒，得到热塑性淀粉粒料。
进一步地，S1中烘干物料的含水率低于2%。
进一步地，S1中烘干的温度为70~80℃，烘干时间为5~12h。
进一步地，S2中高混机的速度为1500rmp，混合物料的温度为75~90℃。
进一步地，S3中的挤出机温度为120~155℃。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明采用乙烯-丙烯酸丁酯与聚乙烯醇作为增塑剂对复合淀粉进行增塑，在高速搅拌机内高速搅拌混合，再经过平行双螺杆挤出机混炼造粒制得全淀粉基热塑性淀粉母粒。淀粉做成全降解的淀粉母粒可以与其它可生物降解的树脂进行混合，提升复合材料的生物碳含量，减少碳足迹，同时也可以有效减少复合材料多次混合加工，减少材料的热历程，间接提升复合材料的力学性能。这种母粒可广泛应用于全生物降解与石油基塑料的填充，制备高生物碳含量的复合材料。
具体实施方式
下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。
实施例1
一种热塑性淀粉，其原料组成及其重量份包括玉米淀粉90份，聚乙烯醇5份，乙烯-丙烯酸丁酯5份，其中，淀粉粒径为60~200目，乙烯-丙烯酸丁酯的酯含量不低于30%，熔融指数为30~400g/10min。制备步骤包括：
S1.将玉米淀粉、聚乙烯醇和乙烯-丙烯酸丁酯在80℃烘5h，烘干至含水率低于2%；
S2.将淀粉、聚乙烯醇、EBA按比例置于高混机内以1500rpm混合至物料温度为80℃，冷却至40℃以下备用；
S3.将S2中制备的混合料放入平行双螺杆挤出机，设备平行双螺杆挤出机温度为120℃、130℃、135℃、140℃、150℃、150℃、150℃、150℃、155℃、150℃、155℃，挤出造粒即得热塑性淀粉。
实施例2
一种热塑性淀粉，其原料组成及其重量份包括玉米淀粉80份，聚乙烯醇5份，乙烯-丙烯酸丁酯5份，其中，淀粉粒径为60~200目，乙烯-丙烯酸丁酯的酯含量不低于30%，熔融指数为30~400g/10min。制备步骤包括：
S1.将玉米淀粉、聚乙烯醇和乙烯-丙烯酸丁酯在70~80℃烘5~12h，烘干至含水率低于2%；
S2.将淀粉、聚乙烯醇、EBA按比例置于高混机内以1500rpm混合至物料温度为80℃，冷却至40℃以下备用；
S3.将S2中制备的混合料放入平行双螺杆挤出机，设备平行双螺杆挤出机温度为120℃、130℃、135℃、140℃、150℃、150℃、150℃、150℃、155℃、150℃、155℃，挤出造粒即得热塑性淀粉。
实施例3
一种热塑性淀粉，其原料组成及其重量份包括玉米淀粉85份，聚乙烯醇2份，乙烯-丙烯酸丁酯8份，其中，淀粉粒径为60~200目，乙烯-丙烯酸丁酯的酯含量不低于30%，熔融指数为30~400g/10min。制备步骤包括：
S1.将玉米淀粉、聚乙烯醇和乙烯-丙烯酸丁酯在80℃烘5h，烘干至含水率低于2%；
S2.将淀粉、聚乙烯醇、EBA按比例置于高混机内以1500rpm混合至物料温度为80℃，冷却至40℃以下备用；
S3.将S2中制备的混合料放入平行双螺杆挤出机，设备平行双螺杆挤出机温度为120℃、130℃、135℃、140℃、150℃、150℃、150℃、150℃、155℃、150℃、155℃，挤出造粒即得热塑性淀粉。
实施例4
一种热塑性淀粉，其原料组成及其重量份包括玉米淀粉80份，聚乙烯醇15份，乙烯-丙烯酸丁酯2份，其中，淀粉粒径为60~200目，乙烯-丙烯酸丁酯的酯含量不低于30%，熔融指数为30~400g/10min。制备步骤包括：
S1.将玉米淀粉、聚乙烯醇和乙烯-丙烯酸丁酯在80℃烘5h，烘干至含水率低于2%；
S2.将淀粉、聚乙烯醇、EBA按比例置于高混机内以1500rpm混合至物料温度为80℃，冷却至40℃以下备用；
S3.将S2中制备的混合料放入平行双螺杆挤出机，设备平行双螺杆挤出机温度为120℃、130℃、135℃、140℃、150℃、150℃、150℃、150℃、155℃、150℃、155℃，挤出造粒即得热塑性淀粉。
将实施例1~4所得粒料注塑成样条，测试其拉伸性能和冲击性能，结构如下所示：
序号 拉伸强度（ MPa） 断裂伸长率（%） 冲击强度（kJ/m<sup>2</sup>）
实施例1 14.6 25 7.8
实施例2 12.7 12 5.9
实施例3 12.8 16 6.4
实施例4 13.5 21 7.2
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热塑性淀粉，其特征在于，其原料组成及其重量份包括淀粉80~90份，聚乙烯醇2~15份，乙烯-丙烯酸丁酯2~8份。
2.根据权利要求1所述热塑性淀粉，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述热塑性淀粉，其特征在于，所述淀粉的粒径为60~200目。
4.根据权利要求1或2所述热塑性淀粉，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸丁酯的酯含量不低于30%，熔融指数为30~400g/10min。
5.根据权利要求1~4任一所述热塑性淀粉提供其制备方法，其特征在于，制备步骤包括：
S1.将淀粉、聚乙烯醇和乙烯-丙烯酸丁酯烘干；
S2.将淀粉、聚乙烯醇、乙烯-丙烯酸丁酯按比例在高混机内混合，冷却；
S3.将S2中的混合物放入挤出机中挤出造粒，得到热塑性淀粉粒料。
6.根据权利要求5所述热塑性淀粉的制备方法，其特征在于，S1中烘干物料的含水率低于2%。
7.根据权利要求5所述热塑性淀粉的制备方法，其特征在于，S1中烘干的温度为70~80℃，烘干时间为5~12h。
8.根据权利要求5所述热塑性淀粉的制备方法，其特征在于，S2中高混机的速度为1500rmp，混合物料的温度为75~90℃。
9.根据权利要求5所述热塑性淀粉的制备方法，其特征在于，S3中的挤出机温度为120~155℃。
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