CN110922703A

CN110922703A - 基于pva淀粉的母粒组合物及其母粒和应用

Info

Publication number: CN110922703A
Application number: CN201911118676.XA
Authority: CN
Inventors: 常江
Original assignee: Beijing Yiside Logistics Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Yiside Logistics Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-03-27

Abstract

本发明涉及生物可降解材料领域，公开了一种基于PVA淀粉的母粒组合物及其母粒和应用。该母粒组合物含有：高温水溶性PVA树脂50‑90重量份，淀粉20‑50重量份，增塑剂10‑40重量份，热稳剂1‑6重量份，润滑剂1‑6重量份和抗氧剂0.5‑3重量份。本发明提供的基于PVA淀粉的母粒组合物及其母粒能够实现高温水溶性PVA树脂造粒的可行性，本发明提供的PVA/淀粉母粒组合物及母粒在实现环保的同时，大幅降低了成本。

Description

基于PVA淀粉的母粒组合物及其母粒和应用

技术领域

本发明属于生物可降解材料领域，具体涉及一种基于PVA淀粉的母粒组合物及其母粒和应用。

背景技术

近年，人们对塑料包装产品的需求日益增长，在一定程度上，塑料包装作为食品、果蔬、日化等包装不可分割的一部分，塑料包装在日常生活与食品贮存得到更加广泛的应用。从而促使人们对环保的要求与日俱增，不仅仅要求塑料包装制品具有更高的性能与多种功能化，更要求塑料包装对食品、对人、对环境无污染、无公害。因此，人们将研究重点转移到无污染降解的新型塑料包装材料上。

而PVA薄膜在水中可溶解，具有较高的力学性能、透明性好、耐油耐腐蚀性高，20世纪初期进入人们视野，并在国内外得到迅速发展。在PVA薄膜的生产过程中，由于其熔融温度与分解温度相近，因此工业生产中熔融挤出法加工难度较大，人们大多使用流延法成膜。日本在PVA薄膜的改性生产中要领先于其他国家，研制出耐高温(80℃)水溶性的PVA薄膜，为PVA薄膜的广泛应用创造了有利条件。我国对PVA薄膜的耐水温性研究虽然也有一定的进展，但也只是研制出了具有耐水温较低(60℃)，在水中易卷边，常温下易吸潮出现褶皱的中温PVA薄膜，这些缺点使得下游产品无法继续进行研发，这就限制了聚乙烯醇薄膜的推广使用。国内高温聚乙烯醇薄膜的研制没有得到突破，来源只能依靠进口，使用成本大大提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术及材料上存在的上述问题，本发明提供了一种基于PVA淀粉的母粒组合物及其母粒和应用，采用本发明提供的基于PVA淀粉的母粒组合物及其母粒能够实现高温水溶性PVA树脂造粒的可行性，本发明提供的PVA/淀粉母粒组合物及母粒在实现环保的同时，大幅降低了成本。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种基于PVA/淀粉的母粒组合物，所述母粒组合物含有：高温水溶性PVA树脂50-90重量份，淀粉20-50重量份，增塑剂10-40重量份，热稳剂1-6重量份，润滑剂1-6重量份和抗氧剂0.5-3重量份。

优选地，所述母粒组合物含有：高温水溶性PVA树脂60-80重量份，淀粉20-50重量份，增塑剂10-40重量份，热稳剂2-6重量份，润滑剂2-6重量份和抗氧剂1-2.5重量份。

优选地，所述高温水溶性PVA树脂的醇解度为80-100％。

优选地，所述淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、醋酸酯淀粉中的一种或多种。

优选地，所述淀粉为300-800目。

优选地，所述增塑剂选自丙二醇、丙三醇、山梨醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇800、甘露醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、司班20、司班60、司班80、吐温20、吐温40和吐温60中的一种或多种。

优选地，所述增塑剂包括A、B组分，以所述增塑剂总重量为基准，所述A组分的含量为60-100wt％，其中，所述A组分为丙二醇和/或丙三醇，所述B组分选自山梨醇、聚乙二醇200、三羟甲基丙烷和季戊四醇。

优选地，所述热稳剂选自单硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、三聚甘油单硬脂酸甘油酯、月桂酸酯和失水山梨醇硬脂酸酯中的一种或多种。

优选地，所述润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硬脂酸、硬脂醇、硬脂酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺、羟基硬脂酸和肉豆蔻酸中的一种或多种。

优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1024、抗氧剂697、抗氧剂565、抗氧剂DSTDP、抗氧剂DLTDP、抗氧剂618、抗氧剂168和抗氧剂626中的一种或多种。

优选地，所述抗氧剂包括a、b组分，以所述抗氧剂的总重量为基准，所述a组分的含量为60-100wt％，其中，所述a组分为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1024、抗氧剂697或抗氧剂565，所述b组分为抗氧剂DSTDP、抗氧剂DLTDP、抗氧剂618、抗氧剂168或抗氧剂626。

本发明第二方面提供了一种基于PVA/淀粉的母粒，由本发明所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物经熔融造粒得到。

本发明第三方面提供了一种本发明所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物以及本发明所述的基于PVA/淀粉的母粒在制备薄膜制品中的应用。

本发明通过在造粒工艺源头对PVA进行改性，提供了一种受热稳定的基于PVA/淀粉的母粒组合物及母粒，从而能够实现高温水溶性PVA树脂造粒的可行性，本发明提供的PVA/淀粉母粒组合物及母粒在实现环保的同时，通过淀粉的加入，大幅降低了成本。

本发明相较于现有技术，具有下述有益效果：

1、本发明扩宽了PVA熔融造粒的加工窗口，解决PVA造粒时易分解变黄等问题；

2、本发明通过淀粉的加入，进一步降低了生产加工成本；

3、本发明通过热稳剂使PVA与淀粉受热稳定性提高，使得经双螺杆造粒后的改性PVA树脂可直接用于熔融吹膜，因而具有投资小，产能高，能耗低等有优异效果。

附图说明

图1为本发明实施例8与对比例1制得的改性粒子照片。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

第一方面，本发明提供了一种基于PVA/淀粉的母粒组合物，所述母粒组合物含有：高温水溶性PVA树脂50-90重量份，淀粉20-50重量份，增塑剂10-40重量份，热稳剂1-6重量份，润滑剂1-6重量份和抗氧剂0.5-3重量份。

通过在造粒工艺源头对PVA进行改性，提供了一种受热稳定的基于PVA/淀粉的母粒组合物及母粒，从而能够实现高温水溶性PVA造粒的可行性，本发明提供的PVA/淀粉母粒组合物及母粒在实现环保的同时，通过淀粉的加入，大幅降低了成本。

为了进一步提升基于PVA/淀粉的母粒组合物的性能，在本发明中，优选地，所述母粒组合物含有：高温水溶性PVA树脂60-80重量份，淀粉20-50重量份，增塑剂10-40重量份，热稳剂2-6重量份，润滑剂2-6重量份和抗氧剂1-2.5重量份。

对于上述没有特别的限定，在本发明中，优选地，所述高温水溶性PVA树脂的醇解度为80-100％。在本发明的具体实施中，上述高温水溶性PVA树脂选自PVA0588、PVA1099、PVA1599、PVA1799、PVA2099、PVA2299、PVA2499和PVA2699中的一种或多种。

对于上述淀粉没有特别的限定，可以来源于谷物或块茎类植物，在本发明中，优选地，所述淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、醋酸酯淀粉中的一种或多种。

对于上述淀粉的粒径没有特别的限定，在本发明中，优选地，所述淀粉为300-800目。

由于PVA与淀粉均属于多羟基高分子聚合物，分子内与分子间含有大量氢键，其在熔融时或未熔融时即开始分解，在本发明中，优选地，所述增塑剂选自丙二醇、丙三醇、山梨醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇800、甘露醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、司班20、司班60、司班80、吐温20、吐温40和吐温60中的一种或多种。

为了进一步解决了单一增塑剂增塑效果不佳的问题，且使PVA与淀粉分子内与分子间的氢键得以破坏，使小分子增塑剂更易进入分子内部进行增塑，拓宽了PVA的加工窗口，在本发明中，优选地，所述增塑剂包括A、B组分，以所述增塑剂总重量为基准，所述A组分的含量为60-100wt％，其中，所述A组分为丙二醇和/或丙三醇，所述B组分选自山梨醇、聚乙二醇200、三羟甲基丙烷和季戊四醇。通过采用复配增塑剂，进一步破坏了PVA与淀粉分子内与分子间的氢键，利于小分子增塑剂进入分子内部进行增塑，从而拓宽了PVA的加工窗口。

在本发明中，优选地，所述热稳剂选自单硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、三聚甘油单硬脂酸甘油酯、月桂酸酯和失水山梨醇硬脂酸酯中的一种或多种。通过引入了多种热稳剂，解决了PVA与淀粉在加工过程中分解变黄的问题。

对于上述润滑剂没有特别的限定，可以为本领域常用的各种润滑剂，在本发明中，优选地，所述润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硬脂酸、硬脂醇、硬脂酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺、羟基硬脂酸和肉豆蔻酸中的一种或多种。

对于上述抗氧剂没有特别的限定，可以为本领域常用的各种抗氧剂，在本发明中，优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1024、抗氧剂697、抗氧剂565、抗氧剂DSTDP、抗氧剂DLTDP、抗氧剂618、抗氧剂168和抗氧剂626中的一种或多种。

为了进一步提升基于PVA/淀粉的母粒组合物的性能，在本发明中，优选地，所述抗氧剂包括a、b组分，以所述抗氧剂的总重量为基准，所述a组分的含量为60-100wt％，其中，所述a组分为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1024、抗氧剂697或抗氧剂565，所述b组分为抗氧剂DSTDP、抗氧剂DLTDP、抗氧剂618、抗氧剂168或抗氧剂626。通过抗氧剂a、b组分的协同使用，进一步提升了组合物的性能。

第二方面，本发明提供了一种基于PVA/淀粉的母粒，由本发明所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物经熔融造粒得到。

在本发明的具体实施中，通过下述步骤进行制备：

1)在40-75℃下将淀粉与PVA在高速混合机中分别与增塑剂进行塑化5-10分钟；

2)然后加入其他助剂混合分散5-8分钟，将混合后的粉料，放入70-95℃下的鼓风干燥箱中加热5-7小时，使物料中的水分含量为0.5-3wt％，降至室温出料备用；

3)将混合烘干后的粉料加入到螺杆长径比为(44-52)：1带有强制喂料的双螺杆35造粒机中，主喂料速度为15-38r/min，主机转速为300-450r/min，温度为150-210℃，最后经熔融挤出，风冷拉条，造粒，即得。

第三方面，本发明提供了一种本发明所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物以及本发明所述的基于PVA/淀粉的母粒在制备薄膜制品中的应用。

下面通过实施例对本发明进行详细地说明，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。

实施例1

聚乙烯醇1799 90wt％、玉米淀粉10wt％、丙二醇5wt％、丙三醇5wt％、聚乙二醇200 5wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、硬脂酸钙1wt％、硬脂酸镁1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

实施例2

聚乙烯醇1799 90wt％、玉米淀粉10wt％、丙二醇5wt％、丙三醇8wt％、聚乙二醇200 5wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、硬脂酸钙1wt％、硬脂酸镁1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

实施例3

聚乙烯醇2499 90wt％、玉米淀粉10wt％、丙二醇5wt％、丙三醇5wt％、聚乙二醇200 8wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、硬脂酸钙1wt％、硬脂酸镁1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

实施例4

聚乙烯醇2499 90wt％、玉米淀粉10wt％、丙二醇5wt％、丙三醇5wt％、季戊四醇5wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、硬脂酸钙1wt％、硬脂酸镁1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

实施例5

聚乙烯醇1799 90wt％、玉米淀粉10wt％、丙二醇5wt％、丙三醇5wt％、季戊四醇8wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、硬脂酸钙1wt％、硬脂酸镁1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

实施例6

聚乙烯醇1799 90wt％、玉米淀粉10wt％、丙二醇5wt％、丙三醇5wt％、季戊四醇5wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、羟基硬脂酸1wt％、芥酸酰胺1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

实施例7

聚乙烯醇0588 90wt％、玉米淀粉10wt％、丙二醇5wt％、丙三醇5wt％、三羟甲基丙烷5wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、羟基硬脂酸1wt％、芥酸酰胺1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

实施例8

聚乙烯醇0588 10％、PVA1799 70wt％、醋酸酯淀粉20wt％、丙二醇5wt％、丙三醇5wt％、三羟甲基丙烷8wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、羟基硬脂酸1wt％、芥酸酰胺1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。得到的粒子照片如图1所示。

实施例9

聚乙烯醇1799 80wt％、醋酸酯淀粉20wt％、丙二醇5wt％、丙三醇5wt％、季戊四醇8wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、羟基硬脂酸1wt％、芥酸酰胺1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

实施例10

聚乙烯醇80wt％、醋酸酯淀粉20wt％、丙二醇5wt％、丙三醇8wt％、山梨醇5wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、羟基硬脂酸1wt％、芥酸酰胺1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP 0.5wt％。

对比例1

聚乙烯醇0588 10％、PVA1799 70wt％、醋酸酯淀粉20wt％、丙三醇18wt％、单硬脂酸甘油酯3wt％、羟基硬脂酸1wt％、芥酸酰胺1wt％、抗氧剂1010 0.8wt％、抗氧剂DSTDP0.5wt％。

采用与实施例8相同条件进行造粒，得到的粒子照片如图1所示。如图1所示，对比例1得到的粒子分解碳化严重。

按照实施例1-10以及对比例1所示的比例，在70℃下将淀粉与PVA在高速混合机中分别与复配增塑剂进行塑化10分钟，然后加入其他助剂混合分散8分钟，将混合后的粉料，放入90℃下的鼓风干燥箱中加热6小时，使物料中的水分含量低于1wt％，然后降至室温出料备用。将混合烘干后的粉料加入到螺杆长径比为44：1带有强制喂料的双螺杆35造粒机中，主喂料速度为28r/min，主机转速为380r/min，设置双螺杆挤出机各区温度为：一区90℃、二区140℃、三区150℃、四区150℃、五区160℃、六区160℃、七区170℃、八区175℃、九区175℃、十区180℃、十一区185℃、十二区190℃、十三区200℃、机头200℃，最后经熔融挤出，风冷拉条，造粒，即得。

性能评价方式：

将上述制备的母粒，按国家标准GB/T 6284-2006对PVA/淀粉改性粒子进行含水率测试，按国家标准GB3682-2000测试改性粒子的熔融指数，将PVA/淀粉改性粒子使用型号为TY-7003的注塑机按国家标准GB/T 1040注塑成注塑样条，测试样条拉伸强度、断裂伸长率，其性能结果见表1。

表1

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于PVA/淀粉的母粒组合物，其特征在于，所述母粒组合物含有：高温水溶性PVA树脂50-90重量份，淀粉20-50重量份，增塑剂10-40重量份，热稳剂1-6重量份，润滑剂1-6重量份和抗氧剂0.5-3重量份。

2.根据权利要求1所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物，其特征在于，所述母粒组合物含有：高温水溶性PVA树脂60-80重量份，淀粉20-50重量份，增塑剂10-40重量份，热稳剂2-6重量份，润滑剂2-6重量份和抗氧剂1-2.5重量份。

3.根据权利要求1或2所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物，其特征在于，所述高温水溶性PVA的醇解度为80-100％。

4.根据权利要求1或2所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物，其特征在于，所述淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、醋酸酯淀粉中的一种或多种；

优选地，所述淀粉为300-800目。

5.根据权利要求1或2所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物，其特征在于，所述增塑剂选自丙二醇、丙三醇、山梨醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇800、甘露醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、司班20、司班60、司班80、吐温20、吐温40和吐温60中的一种或多种；

6.根据权利要求1或2所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物，其特征在于，所述热稳剂选自单硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、三聚甘油单硬脂酸甘油酯、月桂酸酯和失水山梨醇硬脂酸酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硬脂酸、硬脂醇、硬脂酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺、羟基硬脂酸和肉豆蔻酸中的一种或多种。

8.根据权利要求1或2所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1024、抗氧剂697、抗氧剂565、抗氧剂DSTDP、抗氧剂DLTDP、抗氧剂618、抗氧剂168和抗氧剂626中的一种或多种；

9.一种基于PVA/淀粉的母粒，其特征在于，由权利要求1-8中任意一项所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物经熔融造粒得到。

10.权利要求1-8中任意一项所述的基于PVA/淀粉的母粒组合物以及权利要求9所述的基于PVA/淀粉的母粒在制备薄膜制品中的应用。