CN1127538C - 可生物降解纤维级树脂组合物的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可生物降解纤维级树脂组合物的生产方法。可生物降解纤维级树脂组合物重量比组成为淀粉15-50%，钛酸脂系列偶联剂0.015-1.5%，润滑剂0.015-2.5%，聚丙烯46-84%，其生物降解的性能优良。纤维级树脂组合物的生产方法包括淀粉的预处理、淀粉改性和熔融共混挤出造粒三个工艺过程。流程简单、节能降消，生产成本低。
Description
本发明涉及生物降解技术领域，特别是可生物降解纤维级树脂组合物及其生产方法。
目前工业上研究和开发可生物降解的新型产品和技术，已成为解决环境污染和可持续发展战略的重要课题。日本智索公司(中国专利申请号：96193278.3)公布了一种可生物降解纤维级树脂组合物，该组合物包含淀粉树脂、包含醋酸乙烯脂与没有任何官能团的不饱和单体的共聚物的部分水解产物、脂族聚脂、分解促进剂和增塑剂。该发明的缺点在于组分和工艺路线复杂、成本高。
另外，美国Cargll Dow聚合物公司(CDP)和日本尤尼契卡公司生产的可生物降解树脂分别为聚乳酸树脂(PLA)和聚己内脂(PCL)，该树脂虽可完全生物降解，但其缺点在于生产流程长，工艺流程复杂，成本高。
本发明旨在克服上述产品和方法存在的缺点，提供一种淀粉含量高、生物降解性能优良，且使用于不同纺速下熔融纺丝工艺路线生产的非织造布可生物降解树脂组合物和一种该组合物工艺流程简单、生产成本较低的制备方法。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
可生物降解纤维级树脂组合物，能为包括变性淀粉、高分子聚合物的组合物，本发明的组合物重量比组成为变性淀粉15-50％，钛酸脂系列偶联剂0.1-3.0％，润滑剂0.015-2.5％，聚丙烯46-84％。
所述组合物中的淀粉是指经过淀粉与工业白油混合后脱水、微细化、离心分离白油后得到的淀粉滤饼。
所述组合物中的钛酸脂系列偶联剂为三(二辛焦磷酸酰氧基)钛酸异丙酯及钛酸酯系列偶联剂。
所述组合物中的润滑剂为硬脂酸。
上述组合物的生产方法，主要包括以下三个制备过程：
(1)淀粉的预处理
将含水量12-16％的淀粉和工业白油以重量比为1∶0.8-1.4的比例投入到均料罐中混合均匀，放入脱水釜中，升温，打开真空系统，在温度低于170℃的条件下进行真空脱水至淀粉含水量5‰以下，冷却至60℃以下；然后将淀粉颗粒细化至5微米以下；再经离心机进行撇滤、分离出白油，得到预处理的淀粉滤饼；
(2)淀粉改性
将(1)得到淀粉滤饼投入高混釜内，搅拌，升温至100℃以上时，加入淀粉重量比0.1-3.0％的偶联剂，升温至140℃以上时，加入淀粉重量比0.015-2.5％的润滑剂，搅拌20分钟，反应温度控制在170℃以下；
(3)熔融共混
将(2)得到的变性淀粉以15-50％的重量比与聚丙烯树脂混合均匀，在熔体压力≤12兆帕，温度150-200℃条件下，将改性淀粉与聚丙烯树脂进行熔融共混，得到本发明产品。聚丙烯树脂熔融流动指数MFI＝20-40，分子量分布≤3.5。挤出造粒是将变性淀粉与聚丙烯树脂共混体用双螺杆挤出机加热，使熔融、混炼、软化，加工成可生物降解纤维级树脂组合物。
上述组合物的生产方法中，淀粉与工业白油的混合比例为1∶0.8-1.4。
上述组合物的生产方法，真空脱水温度为130-170℃，真空度为0.06-0.10兆帕，最适宜真空度为0.096兆帕。
上述组合物的生产方法，淀粉颗粒细化至5微米以下是采用砂磨微细化处理方法，将淀粉浆料用直径为φ1-φ3.5毫米玻璃珠将淀粉颗粒多级破碎细化得到的。将经微细化的淀粉浆料输送到离心机，经进料、撇滤、分离、甩干、刮料5个工序，时间约50分钟，将浆料中的白油分离出去，留下经过处理的淀粉--滤饼。
上述组合物的生产方法，淀粉改性加入偶联剂时的温度为100-140℃，升温至140-170℃时加入润滑剂。
上述组合物的生产方法，偶联剂为钛酸脂系列偶联剂，如：三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯。
上述组合物的生产方法，润滑剂使用硬脂酸。
上述组合物的生产方法，熔融共混是在熔体压力为8-12兆帕，温度为150-200℃，采用双螺杆挤出机熔融挤出造粒完成的。
本发明的优点和积极效果在于：在本产品和生产方法中加入了改性助剂，它是一类具有两性结构的偶联剂，它们分子中的一部分偶联基团可与共混材料表面的化学基团形成牢固的化学键，另一部分则有亲高聚物的性质，因而把两种不同性质的材料牢固结合起来。三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯含有一个烷氧基和三个长链分子结构单元，当其与淀粉作用时，烷氧基夺取淀粉表面质子，该质子来源于淀粉中的结合水，包括结晶水、化学吸附水和物理吸附水而形成化学键，在淀粉表面覆盖偶联剂分子层。而另一端三个长链分子结构单元可与聚合物分子发生化学交联或物理缠绕，最终把淀粉和聚合物很好地结合起来，提高了材料的拉伸强度和伸长率。同时偶联剂的作用降低了淀粉的表面能，提高了淀粉在树脂中的分散能力，降低了共混体系的粘度，增加了淀粉添加量，减小了机械磨损，节约了能源消耗，降低了生产成本。而且，由于淀粉添加量的增加，在自然条件下，微生物消耗淀粉使本发明树脂组合物生物降解的性能更加优良。
下面结合实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
1.淀粉的预处理
将1000Kg含水量14％的玉米淀粉和1000Kg工业白油加入到均料罐中混合均匀，然后放入5000立升带搅拌器和油加热夹套的真空脱水釜中，搅拌，升温至140℃，打开真空系统，在真空度为0.096兆帕条件下进行真空脱水，140℃保温40分钟，停止抽真空。将浆料放入冷却釜冷却至60℃；然后将淀粉料浆用5级串联的砂磨机组(砂磨机的玻璃珠直径为φ1-3.5毫米)，将淀粉颗粒由25微米破碎细化至5微米以下。将经微细化的淀粉浆料输送到离心机，经进料、撇滤、分离、甩干、刮料5个工序，时间约50分钟，将浆料中的白油分离出去，得到经过处理的淀粉—滤饼。
2.淀粉改性
将1得到的淀粉滤饼120千克投入高混釜内，搅拌，升温至100℃时，加入1.5千克三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯，升温至140℃，加入1千克的硬脂酸，搅拌20分钟，反应温度控制在170℃以下。
3.熔融共混
将2得到的变性淀粉与聚丙烯树脂按重量比1∶5的比例混合均匀，聚丙烯树脂熔融流动指数MFI＝35，分子量分布＝3.0。用双螺杆挤出机加热，在熔体压力10兆帕，温度180℃条件下，将改性淀粉与聚丙烯树脂进行熔融共混，经熔融、混炼、软化，挤出造粒完成。
经过以上三个工艺过程，即可得到本发明保护的可生物降解纤维级树脂组合物。
实施例2
实施例1中，将熔融共混的变性淀粉与聚丙烯树脂按重量比1∶3的比例混合均匀，其他条件同实施例1，可得到本发明保护的可生物降解纤维级树脂组合物。
实施例3
实施例1中，将熔融共混的变性淀粉与聚丙烯树脂按重量比1∶1的比例混合均匀，其他条件同实施例1，可得到本发明保护的可生物降解纤维级树脂组合物。
Claims (9)
1.一种可生物降解纤维级树脂组合物的生产方法，是由淀粉和高分子聚合物加工而成，其特征在于：生产包括以下三个过程，
(1)淀粉的预处理
将淀粉和工业白油以1∶0.8-1.4的比例混合均匀，在温度低于170℃的条件下进行真空脱水至淀粉含水量5‰以下，冷却；然后将淀粉颗粒细化至5微米以下；再经离心机进行撇滤、分离出白油，得到预处理的滤饼淀粉；
(2)淀粉改性
在温度≥100℃时，向(1)得到淀粉中加入淀粉重量比0.1-3.0％的偶联剂，升温至≥140℃时，加入淀粉重量比0.015-2.5％的润滑剂，搅拌，反应温度控制在170℃以下；
(3)熔融共混
将(2)得到的变性淀粉以15-50％的重量比与聚丙烯树脂混合均匀，在熔体压力≤12兆帕，温度150-200℃下，将改性淀粉与聚丙烯树脂进行熔融共混，得到本发明产品。
2.根据权利要求1所述组合物的生产方法，其特征在于：淀粉与工业白油的混合比例为1∶0.8-1.4。
3.根据权利要求1所述组合物的生产方法，其特征在于：真空脱水温度为130-170℃，真空度为0.06-0.10兆帕。
4.根据权利要求3所述组合物的生产方法，其特征在于：真空度为0.096兆帕。
5.根据权利要求1所述组合物的生产方法，其特征在于：淀粉颗粒细化至5微米以下是采用砂磨微细化处理方法，将淀粉浆料用直经为φ1-φ3.5mm玻璃珠将淀粉颗粒多级破碎细化得到的。
6.根据权利要求1所述组合物的生产方法，其特征在于：淀粉改性加入偶联剂时的温度为100-140℃，升温至140-170℃时加入润滑剂。
7.根据权利要求1所述组合物的生产方法，其特征在于：偶联剂为三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯。
8.根据权利要求1所述组合物的生产方法，其特征在于：润滑剂为硬脂酸。
9.根据权利要求1所述组合物的生产方法，其特征在于：熔融共混采用的是双螺杆挤出机熔融挤出造粒完成的。
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