CN111138722B - 一种淀粉基降解材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淀粉基降解材料及其制备方法，淀粉基降解材料按质量份数包括淀粉50‑60份，聚乳酸8‑12份，偶联剂0.2‑0.5份，光降解催化剂0.5‑1份，填料2‑5份，聚丙烯30‑35份，抗氧化剂0.1‑0.2份，PE蜡0.5‑1份，增塑剂0.5‑1份；制备方法包括如下步骤：(a)淀粉改性；(b)混合；(c)挤出成型；(d)分筛。本发明中淀粉基降解材料具有优良的加工性能、物理性能及降解性能，环保无毒性，可光降解、可生物降解，不容易受到环境因素限制，大大降低对环境的污染，原料来源丰富、成本低，制备方法工艺简单，分步有序，易于控制，涉及的设备少，降低了制备成本，各原料混合均匀，保证了产品的质量。

Description

一种淀粉基降解材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种淀粉基降解材料及其制备方法。
背景技术
目前大多数可降解聚丙烯塑料通过在聚丙烯中简单的填充淀粉、纤维等天然可降解高分子来改善，但是该类材料在自然条件下降解速率较慢，对环境的污染较大，且加工性能、抗拉伸强度和机械强度等物理性能较低，不能满足实际使用要求；现有技术中在制备该类降解材料的过程中，存在各原料间相容性差、混合不均匀的问题，导致产品的成型质量差，需在多个设备中进行物料搅拌、混合，步骤繁琐，涉及的设备多，制备成本高。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种淀粉基降解材料及其制备方法，淀粉基降解材料具有优良的加工性能、物理性能及降解性能，环保无毒性，可光降解、可生物降解，不容易受到环境因素限制，大大降低对环境的污染，原料来源丰富、成本低；制备方法工艺简单，分步有序，易于控制，涉及的设备少，降低了制备成本，各原料混合均匀，保证了产品的质量。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种淀粉基降解材料，其特征在于：按质量份数包括淀粉50-60份，聚乳酸8-12份，偶联剂0.2-0.5份，光降解催化剂0.5-1份，填料2-5份，聚丙烯30-35份，抗氧化剂0.1-0.2份，PE蜡0.5-1份，增塑剂0.5-1份。
进一步，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种，可改善填料的分散度以提高加工性能，提高了各原料之间的相容性，从而提高了混合效果。
进一步，光降解催化剂为硬脂酸铈、硬脂酸铯、硬脂酸铁、纳米二氧化钛中的一种，当淀粉基降解材料暴露在光照下时，光降解催化剂吸收光能，快速发生光降解，从而降低对环境的污染。
进一步，增塑剂为环氧脂肪酸甲酯或环氧大豆油，采用生物酯增塑剂，可生物降解，不容易受到环境因素限制，大大降低对环境的污染，具有良好的相容性，还可提高淀粉基降解材料的物理性能和延长老化时间。
进一步，填料为碳酸钙、滑石粉、蒙脱土中的一种，填料可改善淀粉基降解材料的结晶性和物理性能，增强其抗拉伸强度。
一种淀粉基降解材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)淀粉改性：将淀粉、PE蜡、填料、偶联剂加入研磨机中，研磨10～15min，得到预混物料；
(b)混合：
⑴将预混物料经加料口加入到混料桶内，启动风扇、电加热器、减速电机，控制混料桶内的温度为100～120℃，减速电机带动主轴转动，主轴带动横向搅拌桨、搅拌棒旋转，竖向搅拌桨跟着旋转，对预混物料进行搅拌，搅拌时间为5～8min，搅拌转速为200～250r/min；
⑵经加料口向混料桶内加入光降解催化剂、聚丙烯、抗氧化剂，将搅拌转速升至500～550r/min，搅拌时间为12～15min；
⑶关闭电加热器、风扇，控制驱动气缸执行动作，带动封板上升，使固定挡环进入导流板底面上的定位环槽内，封板将导流板上的通孔进行遮挡；
⑷通过进液口向冷却环管内输入冷却水，经分配管分配，使冷却水充满各根冷却环管，待混料桶内的温度降至5℃以下时，经加料口向混料桶内加入聚乳酸、增塑剂，将搅拌转速降至60～80r/min，搅拌时间为5～8min；
(c)挤出成型：通过出料口收集混合物料，将混合物料送入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400～500r/min，挤出温度为140～150℃，挤出、造粒，得到粒料；
(d)分筛：通过振动筛分机对粒料进行筛分，得到符合预设粒子大小要求的产品，进行包装入库。
进一步，步骤(c)中在收料过程中，先关闭减速电机，收集从出料口排出的混合物料，当出料口不再排料时，启动减速电机，控制搅拌转速为100～120r/min，收集排出的混合物料，初步收料时，大部分物料可从出料口快速排出，搅拌停止后物料不会随意飞溅，便于收集，降低了收料强度；二次收料时，搅拌组件旋转，产生离心作用将物料甩落，并刷动粘附在混料桶内壁、内底部、冷却环管上的物料，使其向边缘积聚，易于从出料口排出，收料分两步完成，提高了收集量，减少浪费，减小对下一批产品的影响。
进一步，步骤(b)中混料桶内分别设有孔板、电加热器、导流板和冷却管件，电加热器位于孔板与导流板之间，导流板上均匀分布有通孔，孔板与混料桶的内顶部之间设有风扇，混料桶的底部分别设有减速电机、出料口和支撑架，减速电机连接有主轴，主轴位于混料桶内，主轴上设有搅拌组件，主轴的底部设有驱动气缸，驱动气缸上连接有封板，封板上设有固定挡环，导流板的底面上设有定位环槽，定位环槽与固定挡环相对应，混料桶的外侧壁分别设有加料口、进液口和出液口，进液口、出液口连接冷却管件，高温工作时，电加热器在孔板与导流板之间的空间内加热，风扇吹动孔板与导流板之间的热空气，将热空气经通孔吹入导流板的下方区域，使混料桶内的温度升高，形成高温搅拌环境；低温工作时，驱动气缸带动封板上升，使固定挡环进入定位环槽，封挡导流板与封板之间的连接处，通孔被遮盖，冷空气不容易进入，从而减小对电加热器、风扇的影响，形成相对密闭的冷却空间，冷空气不容易散失，提高了冷却效率，实现在不同温度环境下进行搅拌工作，以适应于不同原料的使用需求。在搅拌过程中，驱动气缸跟着主轴转动，固定挡环在定位环槽内转动，结构设计合理。
进一步，搅拌组件包括横向搅拌桨、搅拌棒和竖向搅拌桨，横向搅拌桨、搅拌棒分别设于竖向搅拌桨与主轴之间，相邻横向搅拌桨之间设有弧形筋条，搅拌棒位于横向搅拌桨的下方，搅拌棒的底面上设有清洁刷，搅拌棒的两侧均设有搅动棒，横向搅拌桨的上下表面均设有弧面切片，竖向搅拌桨上均匀分布有毛刷，在搅拌过程中，周向、竖向同时搅动，搅动范围大，全面、彻底，提高了原料的流动性，不断发生接触、碰撞，提高了各原料之间的接触面积，混合更加均匀，提高了混合效果；弧形筋条提高了相邻横向搅拌桨之间的连接强度，形成搅拌体，搅拌范围大，弧形筋条、弧面切片、搅动棒同时对原料产生不同形式的横向切割作用，更利于打散原料，减少成团，增大了各原料之间的接触面积，使得混合更加充分；在搅拌过程中，竖向搅拌桨带动毛刷擦刷混料桶的内壁、冷却管件，将原料刷落，搅拌棒带动清洁刷擦刷混料桶的内底部，将原料刷起，避免原料粘附，使其参与混合反应，以保证成品的质量，提高最终产品的收集量，且避免上一批原料混入下一批原料中，减小下一批产品的性能影响。
进一步，冷却管件包括冷却环管和分配管，分配管均匀分布在上下相邻冷却环管之间，冷却环管设于混料桶的内壁上，结构可靠，强度稳定，在混料桶内形成持续低温环境，冷却范围大，冷却效果好。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
淀粉基降解材料具有优良的加工性能、物理性能及降解性能，环保无毒性，可光降解、可生物降解，不容易受到环境因素限制，大大降低对环境的污染，原料来源丰富、成本低。
通过PE蜡的润滑作用、偶联剂的表面改性作用，配合研磨作用，增大了淀粉和填料的接触面积，使淀粉和填料充分混合，对淀粉进行改性，提高淀粉的物理性能；将预混物料送入混料桶内，先进行高温脱水，搅拌原料，使原料分散，不断接触、碰撞，使预混物料中的原料混合更均匀，配合热空气的加热作用，降低淀粉中的含水量，有利于产品成型；再进行高温热混，使得各原料在高速搅拌的作用下充分混合均匀、溶合，形成颗粒状物料；最终进行低温低混，此时物料中的含水量少，可提高混合效果，防止在高温环境、含水量较多情况下，聚乳酸易分解而失去物理性能，增塑剂易结块，造成混合不均匀。分成不同温度阶段、不同速度的搅拌工作模式，一方面使得各原料分批次混合，提高混合效果，搅拌时间充足，保证了接触时间和接触面积，利于各原料混合均匀，另一方面以满足不同原料的使用要求。
混料桶可实现在不同温度环境下进行搅拌工作，以适应于不同原料的使用要求，搅拌组件的搅拌范围大、效果好，利于原料混合均匀，减少成团，弧形筋条、弧面切片、搅动棒同时对原料产生不同形式的横向切割作用，更利于打散原料，减少成团，增大了各原料之间的接触面积，使得混合更加充分；在搅拌过程中，竖向搅拌桨带动毛刷擦刷混料桶的内壁、冷却管件，将原料刷落，搅拌棒带动清洁刷擦刷混料桶的内底部，将原料刷起，避免原料粘附，使其参与混合反应，以保证成品的质量，提高最终产品的收集量，且避免上一批原料混入下一批原料中，减小下一批产品的性能影响。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中混料桶的内部结构示意图；
图2为本发明中主轴和驱动气缸连接的结构示意图；
图3为本发明中主轴和搅拌组件连接的结构示意图；
图4为本发明中混料桶和冷却管件连接的结构示意图。
图中：1-混料桶；2-孔板；3-电加热器；4-导流板；5-通孔；6-风扇；7-减速电机；8-出料口；9-支撑架；10-主轴；11-保护壳；12-驱动气缸；13-封板；14-固定挡环；15-定位环槽；16-加料口；17-进液口；18-出液口；19-冷却环管；20-分配管；21-横向搅拌桨；22-搅拌棒；23-竖向搅拌桨；24-弧形筋条；25-清洁刷；26-搅动棒；27-弧面切片；28-毛刷；29-斜面。
具体实施方式
本发明一种淀粉基降解材料，按质量份数包括淀粉50-60份，聚乳酸8-12份，偶联剂0.2-0.5份，光降解催化剂0.5-1份，填料2-5份，聚丙烯30-35份，抗氧化剂0.1-0.2份，PE蜡0.5-1份，增塑剂0.5-1份。
聚乳酸的加入提高了淀粉基降解材料的机械性能和物理性能、抗拉强度及延展度、透明度及对气候变化的抵抗能力，可生物降解。偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种，可改善填料的分散度以提高加工性能，提高了各原料之间的相容性，从而提高了混合效果。光降解催化剂为硬脂酸铈、硬脂酸铯、硬脂酸铁、纳米二氧化钛中的一种，当淀粉基降解材料暴露在光照下时，光降解催化剂吸收光能，快速发生光降解，从而降低对环境的污染。填料为碳酸钙、滑石粉、蒙脱土中的一种，填料可改善淀粉基降解材料的结晶性和物理性能，增强其抗拉伸强度。抗氧化剂为四丙酸季戊四醇酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯。PE蜡具有良好的润滑作用，与聚丙烯相容性好，可提高填料的分散性，从而提高混合效果。增塑剂为环氧脂肪酸甲酯或环氧大豆油，采用生物酯增塑剂，可生物降解，不容易受到环境因素限制，大大降低对环境的污染，具有良好的相容性，还可提高淀粉基降解材料的物理性能和延长老化时间，改善材料加工和使用要求。
该淀粉基降解材料具有优良的加工性能、物理性能及降解性能，环保无毒性，对环境的污染小，原料来源丰富、成本低。
如图1至图4所示，为本发明中的混料桶1，混料桶1内分别设有孔板2、电加热器3、导流板4和冷却管件，电加热器3位于孔板2与导流板4之间，导流板4上均匀分布有通孔5，便于空气流通，孔板2与混料桶1的内顶部之间设有风扇6，风扇6产生的风力可将电加热器3加热产生的热空气经通孔5快速下排，导向加热，提高了加热效率。混料桶1的底部分别设有减速电机7、斜面29、出料口8和支撑架9，斜面29呈从外到内向上倾斜，出料口8位于斜面29的最低处，减速电机7位于混料桶1的底部中心，减速电机7连接有主轴10，主轴10位于混料桶1内，主轴10上设有搅拌组件，主轴10的底部设有保护壳11，保护壳11内设有驱动气缸12，减小混料桶1内环境对驱动气缸12产生的影响，减小故障率。驱动气缸12上连接有封板13，封板13上设有固定挡环14，导流板4的底面上设有定位环槽15，定位环槽15与固定挡环14相对应，混料桶1的外侧壁分别设有加料口16、进液口17和出液口18，出液口18位于进液口17的下方，进液口17、出液口18连接冷却管件，冷却管件包括冷却环管19和分配管20，分配管20均匀分布在上下相邻冷却环管19之间，不仅起到分配冷却水的作用，还提高了相邻冷却环管19之间的连接强度，冷却环管19固定在混料桶1的内壁上，结构可靠，强度稳定，冷却水从进液口17进入，从出液口18排出，实现循环冷却，在混料桶1内形成持续低温环境，冷却范围大，冷却效果好。
高温工作时，电加热器3在孔板2与导流板4之间的空间内加热，风扇6吹动孔板2与导流板4之间的热空气，将热空气经通孔5吹入导流板4的下方区域，使混料桶1内的温度升高，形成高温搅拌环境；低温工作时，驱动气缸12带动封板13上升，使固定挡环14进入定位环槽15，封挡导流板4与封板13之间的连接处，通孔5被遮盖，冷空气不容易进入，从而减小对电加热器3、风扇6的影响，形成相对密闭的冷却空间，冷空气不容易散失，提高了冷却效率，实现在不同温度环境下进行搅拌工作，以适应于不同原料的使用要求。在搅拌过程中，驱动气缸12跟着主轴10转动，固定挡环14在定位环槽15内转动，结构设计合理。
搅拌组件包括横向搅拌桨21、搅拌棒22和竖向搅拌桨23，横向搅拌桨21、搅拌棒22分别设于竖向搅拌桨23与主轴10之间，横向搅拌桨21纵向分布，位于同一水平面内的相邻横向搅拌桨21之间设有弧形筋条24，弧形筋条24提高了相邻横向搅拌桨21之间的连接强度，形成搅拌体，搅拌范围增大，搅拌棒22位于横向搅拌桨21的下方，搅拌棒22的底面上设有清洁刷25，搅拌棒22的两侧均设有搅动棒26，横向搅拌桨21的上下表面均设有弧面切片27，竖向搅拌桨23上均匀分布有毛刷28，在搅拌过程中，周向、竖向同时搅动，搅动范围大，全面、彻底，提高了原料的流动性，不断发生接触、碰撞，提高了各原料之间的接触面积，混合更加均匀，提高了混合效果；弧形筋条24、弧面切片27、搅动棒26同时对原料产生不同形式的横向切割作用，更利于打散原料，减少成团，提高原料的流动性，增大了各原料之间的接触面积，使得混合更加充分；在搅拌过程中，竖向搅拌桨23带动毛刷28擦刷混料桶1的内壁、冷却管件，将原料刷落，搅拌棒22带动清洁刷25擦刷混料桶1的内底部中心区域，将原料刷起，向边缘低处积聚，避免原料粘附，使其参与混合反应，以保证成品的质量，提高最终产品的收集量，且避免上一批原料混入下一批原料中，减小下一批产品的性能影响。
一种淀粉基降解材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)淀粉改性：将淀粉、PE蜡、填料、偶联剂加入研磨机中，研磨10～15min，得到预混物料，通过PE蜡的润滑作用、偶联剂的表面改性作用，配合研磨作用，增大了淀粉和填料的接触面积，使淀粉和填料充分混合，对淀粉进行改性，提高淀粉的物理性能。
(b)混合：
⑴将预混物料经加料口16加入到混料桶1内，启动风扇6、电加热器3、减速电机7，控制混料桶1内的温度为100～120℃，减速电机7带动主轴10转动，主轴10带动横向搅拌桨21、搅拌棒22旋转，竖向搅拌桨23跟着旋转，对预混物料进行搅拌，搅拌时间为5～8min，搅拌转速为200～250r/min，此时为高温脱水阶段，搅拌原料，使原料分散，不断接触、碰撞，使预混物料中的原料混合更均匀，配合热空气的加热作用，降低淀粉中的含水量，因淀粉含有大量的亲水基团，含水量较高，降低含水率有利于产品成型。
⑵经加料口16向混料桶1内加入光降解催化剂、聚丙烯、抗氧化剂，将搅拌转速升至500～550r/min，搅拌时间为12～15min，此时为高温热混阶段，使得各原料在高速搅拌的作用下充分混合均匀、溶合，形成颗粒状物料。
⑶关闭电加热器3、风扇6，控制驱动气缸12执行动作，带动封板13上升，使固定挡环14进入导流板4底面上的定位环槽15内，封板13将导流板4上的通孔5进行遮挡，在导流板4下方形成相对密闭的空间作为冷却空间，与导流板4上方的加热空间隔开，空间变小，集中冷却，冷量不容易散失，利于提高冷却效率。
⑷通过进液口17向冷却环管19内输入冷却水，经分配管20分配，使冷却水充满各根冷却环管19，在混料桶1内形成持续低温环境，冷却范围大，快速降低混料桶1内温度。待混料桶1内的温度降至5℃以下时，经加料口16向混料桶1内加入聚乳酸、增塑剂，将搅拌转速降至60～80r/min，搅拌时间为5～8min，在低温低速状态下加入聚乳酸，此时物料中的含水量少，可提高混合效果，防止在高温环境、含水量较多情况下，聚乳酸易分解而失去物理性能，增塑剂易结块，造成混合不均匀。分成不同温度阶段、不同速度的搅拌工作模式，一方面使得各原料分批次混合，提高混合效果，搅拌时间充足，保证了接触时间和接触面积，利于各原料混合均匀，另一方面以满足不同原料的使用要求。
(c)挤出成型：通过出料口8收集混合物料，在收料过程中，先关闭减速电机，收集从出料口排出的混合物料，当出料口不再排料时，启动减速电机，控制搅拌转速为100～120r/min，收集排出的混合物料，初步收料时，大部分物料可从出料口快速排出，搅拌停止后物料不会随意飞溅，便于收集，降低了收料强度；二次收料时，搅拌组件旋转，产生离心作用将物料甩落，并刷动粘附在混料桶内壁、内底部、冷却环管上的物料，使其向边缘低处积聚，易于从出料口排出，收料分两步完成，提高了收集量，减少浪费，减小对下一批产品的影响。将混合物料送入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400～500r/min，挤出温度为140～150℃，挤出、造粒，得到粒料。
(d)分筛：通过振动筛分机对粒料进行筛分，得到符合预设粒子大小要求的产品，进行包装入库，通过筛分作用将大颗粒状、成团状的粒料剔除，降低了次品率，保证了产品的质量。
以下根据实施例对本发明进一步说明，但这些实施例仅用于解释本发明，而不是用于限制本发明的范围。
实施例1
将50重量份淀粉、0.5重量份PE蜡、2重量份滑石粉、0.2重量份铝酸酯偶联剂加入研磨机中，研磨10min，得到预混物料；然后将预混物料加入到混料桶1内，启动风扇6、电加热器3、减速电机7，控制混料桶1内的温度为100℃，搅拌时间为5min，搅拌转速为200r/min，接着向混料桶1内加入0.5重量份硬脂酸铈、30重量份聚丙烯、0.1重量份四丙酸季戊四醇酯，将搅拌转速升至500r/min，搅拌时间为12min；之后关闭电加热器3、风扇6，控制驱动气缸12执行动作，向冷却环管19内输入冷却水对混料桶1进行降温，待混料桶1内的温度降至5℃以下时，向混料桶1内加入8重量份聚乳酸、0.5重量份环氧大豆油，将搅拌转速降至60r/min，搅拌时间为5min；然后将收集的混合物料送入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400r/min，挤出温度为140℃，挤出、造粒、筛分，得到符合要求的粒料，将粒料加到注塑机中，注塑温度为150℃，经升温熔融、挤出、注塑、成型，得到样品。样品的性能测试如下：拉伸强度为11.1MPa，断裂伸长率为63.6％，土壤表面自然降解天数41天，地底下自然降解天数55天。
实施例2
将55重量份淀粉、0.8重量份PE蜡、3重量份蒙脱土、0.3重量份铝酸酯偶联剂加入研磨机中，研磨12min，得到预混物料；然后将预混物料加入到混料桶1内，启动风扇6、电加热器3、减速电机7，控制混料桶1内的温度为100℃，搅拌时间为6min，搅拌转速为220r/min，接着向混料桶1内加入0.8重量份硬脂酸铈、30重量份聚丙烯、0.1重量份四丙酸季戊四醇酯，将搅拌转速升至520r/min，搅拌时间为15min；之后关闭电加热器3、风扇6，控制驱动气缸12执行动作，向冷却环管19内输入冷却水对混料桶1进行降温，待混料桶1内的温度降至5℃以下时，向混料桶1内加入10重量份聚乳酸、0.7重量份环氧大豆油，将搅拌转速降至70r/min，搅拌时间为6min；然后将收集的混合物料送入双螺杆挤出机中，螺杆转速为450r/min，挤出温度为145℃，挤出、造粒、筛分，得到符合要求的粒料，将粒料加到注塑机中，注塑温度为150℃，经升温熔融、挤出、注塑、成型，得到样品。样品的性能测试如下：拉伸强度为11.6MPa，断裂伸长率为65.2％，土壤表面自然降解天数46天，地底下自然降解天数60天。
实施例3
将60重量份淀粉、0.8重量份PE蜡、5重量份蒙脱土、0.5重量份钛酸酯偶联剂加入研磨机中，研磨15min，得到预混物料；然后将预混物料加入到混料桶1内，启动风扇6、电加热器3、减速电机7，控制混料桶1内的温度为120℃，搅拌时间为8min，搅拌转速为250r/min，接着向混料桶1内加入0.8重量份硬脂酸铁、32重量份聚丙烯、0.1重量份四丙酸季戊四醇酯，将搅拌转速升至550r/min，搅拌时间为15min；之后关闭电加热器3、风扇6，控制驱动气缸12执行动作，向冷却环管19内输入冷却水对混料桶1进行降温，待混料桶1内的温度降至5℃以下时，向混料桶1内加入12重量份聚乳酸、0.8重量份环氧脂肪酸甲酯，将搅拌转速降至80r/min，搅拌时间为8min；然后将收集的混合物料送入双螺杆挤出机中，螺杆转速为500r/min，挤出温度为150℃，挤出、造粒、筛分，得到符合要求的粒料，将粒料加到注塑机中，注塑温度为150℃，经升温熔融、挤出、注塑、成型，得到样品。样品的性能测试如下：拉伸强度为12.4MPa，断裂伸长率为68.1％，土壤表面自然降解天数50天，地底下自然降解天数64天。
对比例1
将50重量份淀粉、0.5重量份PE蜡、2重量份滑石粉、0.2重量份铝酸酯偶联剂加入研磨机中，研磨10min，得到预混物料；然后将预混物料加入到混料桶1内，启动风扇6、电加热器3、减速电机7，控制混料桶1内的温度为100℃，搅拌时间为5min，搅拌转速为200r/min，接着向混料桶1内加入0.5重量份硬脂酸铈、30重量份聚丙烯、0.1重量份四丙酸季戊四醇酯，将搅拌转速升至500r/min，搅拌时间为12min；之后关闭电加热器3、风扇6，控制驱动气缸12执行动作，向冷却环管19内输入冷却水对混料桶1进行降温，待混料桶1内的温度降至5℃以下时，向混料桶1内加入0.5重量份环氧大豆油，将搅拌转速降至60r/min，搅拌时间为5min；然后将收集的混合物料送入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400r/min，挤出温度为140℃，挤出、造粒、筛分，得到符合要求的粒料，将粒料加到注塑机中，注塑温度为150℃，经升温熔融、挤出、注塑、成型，得到样品。样品的性能测试如下：拉伸强度为7.9MPa，断裂伸长率为50.1％，土壤表面自然降解天数42天，地底下自然降解天数66天。
对比例2
将50重量份淀粉、0.5重量份PE蜡、2重量份滑石粉、0.2重量份铝酸酯偶联剂加入研磨机中，研磨10min，得到预混物料；然后将预混物料加入到混料桶1内，启动风扇6、电加热器3、减速电机7，控制混料桶1内的温度为100℃，搅拌时间为5min，搅拌转速为200r/min，接着向混料桶1内加入30重量份聚丙烯、0.1重量份四丙酸季戊四醇酯，将搅拌转速升至500r/min，搅拌时间为12min；之后关闭电加热器3、风扇6，控制驱动气缸12执行动作，向冷却环管19内输入冷却水对混料桶1进行降温，待混料桶1内的温度降至5℃以下时，向混料桶1内加入8重量份聚乳酸、0.5重量份环氧大豆油，将搅拌转速降至60r/min，搅拌时间为5min；然后将收集的混合物料送入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400r/min，挤出温度为140℃，挤出、造粒、筛分，得到符合要求的粒料，将粒料加到注塑机中，注塑温度为150℃，经升温熔融、挤出、注塑、成型，得到样品。样品的性能测试如下：拉伸强度为11.0MPa，断裂伸长率为63.3％，土壤表面自然降解天数50天，地底下自然降解天数57天。
通过对比可知，未添加聚乳酸的样品，拉伸强度和断裂伸长率显著下降，力学性能差，未添加光降解催化剂的样品，土壤表面自然降解天数明显增加，降解速率慢。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种淀粉基降解材料的制备方法，其特征在于：淀粉基降解材料按质量份数包括淀粉50-60份，聚乳酸8-12份，偶联剂0.2-0.5份，光降解催化剂0.5-1份，填料2-5份，所述填料为碳酸钙、滑石粉、蒙脱土中的一种，聚丙烯30-35份，抗氧化剂0.1-0.2份，PE蜡0.5-1份，增塑剂0.5-1份； 制备方法包括如下步骤： （a）淀粉改性：将淀粉、PE蜡、填料、偶联剂加入研磨机中，研磨10～15min，得到预混物料； （b）混合：混料桶内分别设有孔板、电加热器、导流板和冷却管件，所述电加热器位于所述孔板与所述导流板之间，所述导流板上均匀分布有通孔，所述孔板与所述混料桶的内顶部之间设有风扇，所述混料桶的底部分别设有减速电机、出料口和支撑架，所述减速电机连接有主轴，所述主轴位于所述混料桶内，所述主轴上设有搅拌组件，所述主轴的底部设有驱动气缸，所述驱动气缸上连接有封板，所述封板上设有固定挡环，所述导流板的底面上设有定位环槽，所述定位环槽与所述固定挡环相对应，所述混料桶的外侧壁分别设有加料口、进液口和出液口，所述进液口、所述出液口连接所述冷却管件，所述冷却管件包括冷却环管和分配管，所述分配管均匀分布在上下相邻所述冷却环管之间，所述冷却环管设于所述混料桶的内壁上； ⑴将预混物料经加料口加入到混料桶内，启动风扇、电加热器、减速电机，控制混料桶内的温度为100～120℃，减速电机带动主轴转动，主轴带动横向搅拌桨、搅拌棒旋转，竖向搅拌桨跟着旋转，对预混物料进行搅拌，搅拌时间为5～8min，搅拌转速为200～250r/min； ⑵经加料口向混料桶内加入光降解催化剂、聚丙烯、抗氧化剂，将搅拌转速升至500～550r/min，搅拌时间为12～15min； ⑶关闭电加热器、风扇，控制驱动气缸执行动作，带动封板上升，使固定挡环进入导流板底面上的定位环槽内，封板将导流板上的通孔进行遮挡； ⑷通过进液口向冷却环管内输入冷却水，经分配管分配，使冷却水充满各根冷却环管，待混料桶内的温度降至5℃以下时，经加料口向混料桶内加入聚乳酸、增塑剂，将搅拌转速降至60～80r/min，搅拌时间为5～8min； （c）挤出成型：通过出料口收集混合物料，将混合物料送入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400～500r/min，挤出温度为140～150℃，挤出、造粒，得到粒料； （d）分筛：通过振动筛分机对粒料进行筛分，得到符合预设粒子大小要求的产品，进行包装入库。
2.根据权利要求1所述的一种淀粉基降解材料的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种淀粉基降解材料的制备方法，其特征在于：所述光降解催化剂为硬脂酸铈、硬脂酸铯、硬脂酸铁、纳米二氧化钛中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种淀粉基降解材料的制备方法，其特征在于：所述增塑剂为环氧脂肪酸甲酯或环氧大豆油。
5.根据权利要求1所述的一种淀粉基降解材料的制备方法，其特征在于：步骤（c）中在收料过程中，先关闭减速电机，收集从出料口排出的混合物料，当出料口不再排料时，启动减速电机，控制搅拌转速为100～120r/min，收集排出的混合物料。
6.根据权利要求1所述的一种淀粉基降解材料的制备方法，其特征在于：所述搅拌组件包括横向搅拌桨、搅拌棒和竖向搅拌桨，所述横向搅拌桨、所述搅拌棒分别设于所述竖向搅拌桨与所述主轴之间，相邻所述横向搅拌桨之间设有弧形筋条，所述搅拌棒位于所述横向搅拌桨的下方，所述搅拌棒的底面上设有清洁刷，所述搅拌棒的两侧均设有搅动棒，所述横向搅拌桨的上下表面均设有弧面切片，所述竖向搅拌桨上均匀分布有毛刷。
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Denomination of invention: A starch-based degradable material and its preparation method

Effective date of registration: 20230222

Granted publication date: 20220128

Pledgee: Zhejiang Tailong Commercial Bank Co.,Ltd. Shengzhou Ganlin Small and Micro Enterprise Sub branch

Pledgor: Zhejiang Lvhe Ecological Technology Co.,Ltd.

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