CN112812378A - 一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于淋膜材料技术领域，具体涉及一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉50‑70％、聚乳酸20‑40％、增塑剂10‑15％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：淀粉65‑75％、纤维素15‑20％、增强剂10‑20％；其制备方法为：先将淀粉、纤维素和增强剂混合均匀后加入高速均质机中，在110‑130℃下搅拌反应15‑30min，制得纤维素增强淀粉；然后将制得的纤维素增强淀粉和聚乳酸、增塑剂加入高速搅拌机中，加热搅拌均匀，制得混合母料；最后将制得的混合母料加入双螺杆挤出机中，进行造粒，制得纤维素增强淀粉基全降解淋膜料。本发明不仅可以使制得的淋膜产品的拉伸强度和拉断临界力更高，而且可以提高淋膜料中淀粉的含量。
Description
技术领域
本发明属于淋膜材料技术领域，具体涉及一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料及其制备方法。
背景技术
淋膜技术已被广泛应用于食品容器、食品包装和工业包装等众多领域，目前市场上流通的淋膜材质以聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和聚丙烯(PP)为主，其原材料都属于石油基资源。目前，用聚乳酸淋膜纸制备的一次性纸杯具有可生物降解、无毒无害等特点，克服了上述聚乙烯等石化材料涂膜杯存在的问题，安全环保且可持续发展，符合生生不息的绿色循环准则，受到广大消费者的喜爱。但是聚乳酸的脆性大，在用于淋膜纸张时不易粘接，不便于聚乳酸淋膜纸的加工和一次性纸杯的制备；而且聚乳酸的成本较高，不利于商业化生产。淀粉基材料作为一种环境友好型材料，其具有低成本、力学性能优异、环保、节约石油资源、可降解的特性，符合循环可持续发展经济的要求。使用淀粉替代聚乳酸能够大幅度降低聚乳酸的成本，便于产业化生产，而且由于淀粉来源于可再生资源，也可以生物降解，因此不影响聚乳酸的环保性能。但是淀粉使用量加大后，会导致材料的拉伸强度下降。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料及其制备方法，可以提高淋膜料中淀粉的含量以及淋膜产品的拉伸强度和拉断临界力。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉50-70％、聚乳酸20-40％、增塑剂10-15％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：淀粉65-75％、纤维素15-20％、增强剂10-20％。
进一步地，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉中的一种或几种。
进一步地，所述纤维素为竹粉、秸秆粉、谷糠粉中的一种或几种。
进一步地，所述增强剂为氯化钾、油酸、环氧大豆油、硬脂酸盐中的一种或几种。
进一步地，所述增塑剂为聚乙二醇、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
优化地，所述纤维素增强淀粉基全降解淋膜料包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉70％、聚乳酸20％、邻苯二甲酸二辛酯10％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉70％、竹粉20％、氯化钾5％、环氧大豆油3％、硬脂酸锌2％。
优化地，所述纤维素增强淀粉基全降解淋膜料包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉50％、聚乳酸35％、柠檬酸三丁酯15％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：马铃薯淀粉30％、红薯淀粉35％、谷糠粉15％、油酸20％。
优化地，所述纤维素增强淀粉基全降解淋膜料包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉60％、聚乳酸30％、柠檬酸三丁酯5％、邻苯二甲酸二辛酯5％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉75％、竹粉7％、谷糠粉8％、环氧大豆油10％。
本发明还提供上述的纤维素增强淀粉基全降解淋膜料的制备方法，包括如下步骤：
1)将淀粉、纤维素和增强剂混合均匀后加入高速均质机中，在110-130℃下搅拌反应15-30min，制得纤维素增强淀粉；
2)将制得的纤维素增强淀粉和聚乳酸、增塑剂加入高速搅拌机中，加热搅拌均匀，制得混合母料；高速搅拌机的加热温度为80-100℃，转速为200rpm，混料时间为1-5min；
3)将制得的混合母料加入双螺杆挤出机中，进行造粒，制得纤维素增强淀粉基全降解淋膜料。
进一步地，所述双螺杆挤出机的加工温度为150-190℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用纤维素和增强剂对淀粉进行改性制得的纤维素增强淀粉，与聚乳酸和增塑剂混合制得的全降解淋膜料，相比于采用一般淀粉与聚乳酸和增塑剂混合制得的全降解淋膜料，制得的淋膜产品的拉伸强度和拉断临界力更高，且可以提高淋膜料中淀粉的含量，大大降低成本，提高生物可降解性，更加环保。
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。
本发明提供一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉50-70％、聚乳酸20-40％、增塑剂10-15％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：淀粉65-75％、纤维素15-20％、增强剂10-20％。
其中，所述聚乳酸为吹膜级；所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉中的一种或几种；所述纤维素为竹粉、秸秆粉、谷糠粉中的一种或几种；所述增强剂为氯化钾、油酸、环氧大豆油、硬脂酸盐中的一种或几种；所述增塑剂为聚乙二醇、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
下面通过具体实施例说明本发明提供的纤维素增强淀粉基全降解淋膜料的技术效果。
实施例1
本实施例提供一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉70％、聚乳酸20％、邻苯二甲酸二辛酯10％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉70％、竹粉20％、氯化钾5％、环氧大豆油3％、硬脂酸锌2％。
本实施例的纤维素增强淀粉基全降解淋膜料的制备方法，包括如下步骤：
1)将竹粉在球磨机中粉碎30分钟，筛分成100目一下颗粒，然后将其与玉米淀粉和氯化钾、环氧大豆油、硬脂酸锌加入混合机中混合均匀后，再将混合好的材料加入高速均质机中，在110℃下搅拌反应30min，制得纤维素增强淀粉；
2)将制得的纤维素增强淀粉和聚乳酸、邻苯二甲酸二辛酯加入高速搅拌机中，加热搅拌均匀，制得混合母料；高速搅拌机的加热温度为80℃，转速为200rpm，混料时间为3min；
3)将制得的混合母料加入双螺杆挤出机中，进行造粒，加工温度为160℃，制得纤维素增强淀粉基全降解淋膜料。
实施例2
本实施例提供一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉50％、聚乳酸35％、柠檬酸三丁酯15％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：马铃薯淀粉30％、红薯淀粉35％、谷糠粉15％、油酸20％。
本实施例的纤维素增强淀粉基全降解淋膜料的制备方法，包括如下步骤：
1)将谷糠粉在球磨机中粉碎30分钟，筛分成100目一下颗粒，然后将其与马铃薯淀粉、红薯淀粉和油酸加入混合机中混合均匀后，再将混合好的材料加入高速均质机中，在120℃下搅拌反应20min，制得纤维素增强淀粉；
2)将制得的纤维素增强淀粉和聚乳酸、柠檬酸三丁酯加入高速搅拌机中，加热搅拌均匀，制得混合母料；高速搅拌机的加热温度为90℃，转速为200rpm，混料时间为5min；
3)将制得的混合母料加入双螺杆挤出机中，进行造粒，加工温度为170℃，制得纤维素增强淀粉基全降解淋膜料。
实施例3
本实施例提供一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉60％、聚乳酸30％、柠檬酸三丁酯5％、邻苯二甲酸二辛酯5％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉75％、竹粉7％、谷糠粉8％、环氧大豆油10％。
本实施例的纤维素增强淀粉基全降解淋膜料的制备方法，包括如下步骤：
1)将将竹粉、谷糠粉在球磨机中粉碎30分钟，筛分成100目一下颗粒，然后将其混合料与玉米淀粉和环氧大豆油加入混合机中混合均匀后，再将混合好的材料加入高速均质机中，在130℃下搅拌反应15min，制得纤维素增强淀粉；
2)将制得的纤维素增强淀粉和聚乳酸、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯加入高速搅拌机中，加热搅拌均匀，制得混合母料；高速搅拌机的加热温度为100℃，转速为200rpm，混料时间为1min；
3)将制得的混合母料加入双螺杆挤出机中，进行造粒，加工温度为180℃，制得纤维素增强淀粉基全降解淋膜料。
对比例1
本对比例提供了一种淀粉基全降解淋膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉70％、聚乳酸20％、邻苯二甲酸二辛酯10％；其制备方法为：将玉米淀粉和聚乳酸、邻苯二甲酸二辛酯加入高速搅拌机中，加热搅拌均匀，制得混合母料；高速搅拌机的加热温度为80℃，转速为200rpm，混料时间为3min；然后将制得的混合母料加入双螺杆挤出机中，进行造粒，加工温度为160℃，制得淀粉基全降解淋膜料。
对比例2
本对比例提供了一种淀粉基全降解淋膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉60％、聚乳酸30％、柠檬酸三丁酯5％、邻苯二甲酸二辛酯5％；其制备方法为：将玉米淀粉和聚乳酸、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯加入高速搅拌机中，加热搅拌均匀，制得混合母料；高速搅拌机的加热温度为100℃，转速为200rpm，混料时间为1min；然后将制得的混合母料加入双螺杆挤出机中，进行造粒，加工温度为180℃，制得淀粉基全降解淋膜料。
采用上述实施例1～3以及对比例1～2制得的全降解淋膜料制得的淋膜产品的性能进行检测，其结果如表1所示。
表1淋膜产品的性能
由表1可知，本发明采用纤维素和增强剂对淀粉进行改性制得的纤维素增强淀粉，与聚乳酸和增塑剂混合制得的全降解淋膜料，相比于采用一般淀粉与聚乳酸和增塑剂混合制得的全降解淋膜料，制得的淋膜产品的拉伸强度和拉断临界力更高，且可以提高淋膜料中淀粉的含量，大大降低成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，其特征在于，包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉50-70％、聚乳酸20-40％、增塑剂10-15％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：淀粉65-75％、纤维素15-20％、增强剂10-20％。
2.如权利要求1所述的一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，其特征在于：所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，其特征在于：所述纤维素为竹粉、秸秆粉、谷糠粉中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，其特征在于：所述增强剂为氯化钾、油酸、环氧大豆油、硬脂酸盐中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，其特征在于：所述增塑剂为聚乙二醇、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，其特征在于：包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉70％、聚乳酸20％、邻苯二甲酸二辛酯10％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉70％、竹粉20％、氯化钾5％、环氧大豆油3％、硬脂酸锌2％。
7.如权利要求1所述的一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，其特征在于：包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉50％、聚乳酸35％、柠檬酸三丁酯15％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：马铃薯淀粉30％、红薯淀粉35％、谷糠粉15％、油酸20％。
8.如权利要求1所述的一种纤维素增强淀粉基全降解淋膜料，其特征在于：包括按质量百分含量计的如下组分：纤维素增强淀粉60％、聚乳酸30％、柠檬酸三丁酯5％、邻苯二甲酸二辛酯5％；所述纤维素增强淀粉包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉75％、竹粉7％、谷糠粉8％、环氧大豆油10％。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的纤维素增强淀粉基全降解淋膜料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将淀粉、纤维素和增强剂混合均匀后加入高速均质机中，在110-130℃下搅拌反应15-30min，制得纤维素增强淀粉；
2)将制得的纤维素增强淀粉和聚乳酸、增塑剂加入高速搅拌机中，加热搅拌均匀，制得混合母料；高速搅拌机的加热温度为80-100℃，转速为200rpm，混料时间为1-5min；
3)将制得的混合母料加入双螺杆挤出机中，进行造粒，制得纤维素增强淀粉基全降解淋膜料。
10.如权利要求9所述的纤维素增强淀粉基全降解淋膜料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的加工温度为150-190℃。
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