CN112778723A - 一种淀粉基可降解吸管材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种淀粉基可降解吸管材料，包括按质量份数计的如下组分：淀粉30～60份、全生物降解树脂40～90份、纤维素10～30份、扩链剂1～3份、润滑剂1～3份、塑化剂10～20份、增容剂0.5～1.5份。本发明还提供的该淀粉基可降解吸管材料的制备方法。该发明采用淀粉为原料，淀粉来源广泛，价格低廉，为可再生资源，能减少石油资源的消耗，其生产的可降解材料，可在自然界快速降解，不会对环境有任何污染，而且制得的吸管材料具有较好的力学性能和耐热性，有利于全降解材料的推广应用。

Description

一种淀粉基可降解吸管材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种淀粉基可降解吸管材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，人们生活中使用的塑料制品越来越多，传统的塑料制品采用的是石油基塑料加工得到，而这些塑料制品不仅消耗着大量的石油资源，还由于难以降解的特点，对环境造成严重的污染和破坏。
吸管是人们生活中常用到的塑料制品，据统计，仅仅美国一年就消耗1825亿只吸管，而由于吸管的体积太小，增加了回收难度，这些吸管几乎不会被回收利用，大多会被倾倒进海洋中，加剧了环境的污染。
淀粉作为天然的高分子，广泛存在于植物的果实、种子中，来源广泛、价格低廉，属于天然的可再生资源，且具有可完全生物降解特性，是作为吸管的极佳原料。但以淀粉为原料的吸管在性能方面强度低、防水性能差、耐热性差，易老化，不能满足使用标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种淀粉基可降解吸管材料，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种淀粉基可降解吸管材料，包括按质量份数计的如下组分：淀粉30～60份、全生物降解树脂40～90份、纤维素10～30份、扩链剂1～3份、润滑剂1～3份、塑化剂10～20份、增容剂0.5～1.5份。
进一步的，所述淀粉为玉米淀粉。
进一步的，所述全生物降解树脂为聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。
进一步的，所述扩链剂为双官能团酸衍生物、异氰酸酯类化合物、酸酐化合物、环氧化物中任意一种。
进一步的，所述润滑剂为单甘脂、白油、聚乙烯蜡、硅油、硬脂酸钙、硬脂酸、硬脂酸锌、液体石蜡中的一种或几种。
进一步的，所述塑化剂为水、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2，3-丙三醇、季戊四醇、戊五醇中的一种或几种。
进一步的，所述增容剂为铝酸酯、钛酸酯中一种或两种。
另外，本发明还提供了上述淀粉基可降解吸管材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按质量份数称取以下成分：淀粉30～60份、全生物降解树脂40～90份、纤维素10～30份、扩链剂1～3份、润滑剂1～3份、塑化剂10～20份、增容剂0.5～1.5份；
2)将称好的淀粉、润滑剂、塑化剂、增容剂按设计比例放入高速混料机中混合搅拌20～25分钟，得到改性淀粉；
3)将上述改性淀粉投入双螺杆挤出机中挤出造粒；
4)将挤出的改性淀粉粒料、全生物降解树脂、纤维素、扩链剂按设计比例放入高速混料机中混合15～20分钟；
5)将步骤4)混合好的共混物投入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得淀粉基可降解吸管材料。
进一步的，所述步骤2)和步骤4)中搅拌温度为24℃下进行。
进一步的，所述步骤3)和步骤5)中双螺杆挤出机的挤出温度为110～160℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种淀粉基可降解吸管材料采用淀粉为原料，淀粉来源广泛，价格低廉，为可再生资源，能减少石油资源的消耗，其生产的可降解材料，可在自然界快速降解，不会对环境有任何污染。
(2)本发明提供的这种淀粉基可降解吸管材料通过对配方组分的优化，配方各组分之间相互作用，使其制得的吸管材料具有较好的力学性能和耐热性，有利于全降解材料的推广应用。
(3)本发明提供的这种淀粉基可降解吸管材料的制备方法工艺简单，可实现规模化生产。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种淀粉基可降解吸管材料，包括按质量份数计的如下组分：淀粉30～60份、全生物降解树脂40～90份、纤维素10～30份、扩链剂1～3份、润滑剂1～3份、塑化剂10～20份、增容剂0.5～1.5份。
其中，所述淀粉为玉米淀粉。所述全生物降解树脂为聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。所述扩链剂为双官能团酸衍生物、异氰酸酯类化合物、酸酐化合物、环氧化物中任意一种；具体的，双官能团酸衍生物可选用2，2-二羟甲基丁酸、2，2-二羟甲基丙酸等，异氰酸酯类化合物可选用二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯等，酸酐化合物可选用邻苯二甲酸酐、马来酸酐、偏苯三酸苷、甲基苯稀酸苷、苯甲酸酐等，环氧化物可以选用1，2-环氧-4-乙烯基环己烷、2，3-环氧丙酸乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等。所述润滑剂为单甘脂、白油、聚乙烯蜡、硅油、硬脂酸钙、硬脂酸、硬脂酸锌、液体石蜡中的一种或几种。所述塑化剂为水、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2，3-丙三醇、季戊四醇、戊五醇中的一种或几种。所述增容剂为铝酸酯、钛酸酯中一种或两种。
该淀粉基可降解吸管材料的制备过程如下：
(1)按质量份数称取以下成分：淀粉30～60份、全生物降解树脂40～90份、纤维素10～30份、扩链剂1～3份、润滑剂1～3份、塑化剂10～20份、增容剂0.5～1.5份。
(2)将称好的淀粉、润滑剂、塑化剂、增容剂按设计比例放入高速混料机中混合搅拌20～25分钟，搅拌温度为24℃，得到改性淀粉。
(3)将上述改性淀粉投入双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的挤出温度为110～160℃。
(4)将挤出的改性淀粉粒料、全生物降解树脂、纤维素、扩链剂按设计比例放入高速混料机中混合15～20分钟，混合温度为24℃。
(5)将步骤(4)混合好的共混物投入双螺杆挤出机中挤出造粒，其挤出温度为110～160℃，即得淀粉基可降解吸管材料。
在此制备过程中，先将改性淀粉造粒，能使淀粉塑化更好，也能使粒料混合更加均匀，且通过两次剪切挤出造粒，提高了材料的力学性能。
下面通过具体实施例对本发明的淀粉基可降解吸管材料及其制备方法做具体说明。
实施例1：
本实施例提供了一种淀粉基可降解吸管材料，包括按质量份数计的如下组分：淀粉30份、全生物降解树脂60份、纤维素15份、扩链剂1份、润滑剂1份、塑化剂10份、增容剂0.5份。其中，淀粉采用玉米淀粉，全生物降解树脂采用聚乳酸，扩链剂采用二异氰酸酯，润滑剂采用液体石蜡，塑化剂采用乙二醇，增容剂采用钛酸酯。
该淀粉基可降解吸管材料的制备过程如下：
(1)按质量份数称取以下成分：淀粉30份、全生物降解树脂60份、纤维素15份、扩链剂1份、润滑剂1份、塑化剂10份、增容剂0.5份。
(2)将称好的淀粉、润滑剂、塑化剂、增容剂按设计比例放入高速混料机中混合搅拌20～25分钟，搅拌温度为24℃，得到改性淀粉。
(3)将上述改性淀粉投入双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的挤出温度为110～160℃。
(4)将挤出的改性淀粉粒料、全生物降解树脂、纤维素、扩链剂按设计比例放入高速混料机中混合15～20分钟，混合温度为24℃。
(5)将步骤(4)混合好的共混物投入双螺杆挤出机中挤出造粒，其挤出温度为110～160℃，即得淀粉基可降解吸管材料。
实施例2：
本实施例提供一种淀粉基可降解吸管材料，包括按质量份数计的如下组分：淀粉40份、全生物降解树脂50份、纤维素20份、扩链剂2份、润滑剂2份、塑化剂15份、增容剂1份。其中，淀粉采用玉米淀粉，全生物降解树脂采用聚己二酸对苯二甲酸丁二酯，扩链剂采用马来酸酐，润滑剂采用质量比1:1的硬脂酸钙和液体石蜡，塑化剂采用乙二醇，增容剂采用铝酸酯。
本实施例的淀粉基可降解吸管材料制备过程与上述实施例1相同。
实施例3：
本实施例提供一种淀粉基可降解吸管材料，包括按质量份数计的如下组分：淀粉60份、全生物降解树脂90份、纤维素30份、扩链剂3份、润滑剂3份、塑化剂20份、增容剂1.5份。其中，淀粉采用玉米淀粉，全生物降解树脂采用质量比1:1的聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸，扩链剂采用1，2-环氧-4-乙烯基环己烷，润滑剂采用聚乙烯蜡，塑化剂采用1，2-丙二醇，增容剂采用铝酸酯。
本实施例的淀粉基可降解吸管材料制备过程与上述实施例1相同。
对比例1：
本对比例提供一种淀粉基可降解吸管材料，其原料组成同上述实施例1大致相同，所不同之处在于，本对比例的原料组成中不含纤维素，即包括按质量份数计的如下组分：淀粉30份、全生物降解树脂60份、扩链剂1份、润滑剂1份、塑化剂10份、增容剂0.5份。其中，淀粉采用玉米淀粉，全生物降解树脂采用聚乳酸，扩链剂采用二异氰酸酯，润滑剂采用液体石蜡，塑化剂采用乙二醇，增容剂采用钛酸酯。
对比例2：
本对比例提供一种淀粉基可降解吸管材料，其原料组成同上述实施例1大致相同，所不同之处在于，本对比例的原料组成中不含扩链剂，即包括按质量份数计的如下组分：淀粉30份、全生物降解树脂60份、纤维素15份、润滑剂1份、塑化剂10份、增容剂0.5份。其中，淀粉采用玉米淀粉，全生物降解树脂采用聚乳酸，润滑剂采用液体石蜡，塑化剂采用乙二醇，增容剂采用钛酸酯。
将上述实施例1～3及对比例1～2制得的淀粉基可降解吸管材料的性能进行测试，测试结果如表1所示。其中，拉伸强度和断裂伸长率采用GB/T1040.1-2018检测标准，熔融指数采用GB/T3682.1-2018检测标准，变形温度采用1634.2-2019检测标准。
表1：
Figure BDA0002878812030000061
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种淀粉基可降解吸管材料，其特征在于，包括按质量份数计的如下组分：淀粉30～60份、全生物降解树脂40～90份、纤维素10～30份、扩链剂1～3份、润滑剂1～3份、塑化剂10～20份、增容剂0.5～1.5份。
2.如权利要求1所述的淀粉基可降解吸管材料，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉。
3.如权利要求1所述的淀粉基可降解吸管材料，其特征在于，所述全生物降解树脂为聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的淀粉基可降解吸管材料，其特征在于，所述扩链剂为双官能团酸衍生物、异氰酸酯类化合物、酸酐化合物、环氧化物中任意一种。
5.如权利要求1所述的淀粉基可降解吸管材料，其特征在于，所述润滑剂为单甘脂、白油、聚乙烯蜡、硅油、硬脂酸钙、硬脂酸、硬脂酸锌、液体石蜡中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的淀粉基可降解吸管材料，其特征在于，所述塑化剂为水、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2，3-丙三醇、季戊四醇、戊五醇中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的淀粉基可降解吸管材料，其特征在于，所述增容剂为铝酸酯、钛酸酯中一种或两种。
8.如权利要求1～7任一项所述的淀粉基可降解吸管材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按质量份数称取以下成分：淀粉30～60份、全生物降解树脂40～90份、纤维素10～30份、扩链剂1～3份、润滑剂1～3份、塑化剂10～20份、增容剂0.5～1.5份；
2)将称好的淀粉、润滑剂、塑化剂、增容剂按设计比例放入高速混料机中混合搅拌20～25分钟，得到改性淀粉；
3)将上述改性淀粉投入双螺杆挤出机中挤出造粒；
4)将挤出的改性淀粉粒料、全生物降解树脂、纤维素、扩链剂按设计比例放入高速混料机中混合15～20分钟；
5)将步骤4)混合好的共混物投入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得淀粉基可降解吸管材料。
9.如权利要求8所述的淀粉基可降解吸管材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)和步骤4)中搅拌温度为24℃下进行。
10.如权利要求8所述的淀粉基可降解吸管材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)和步骤5)中双螺杆挤出机的挤出温度为110～160℃。
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