CN114106418A - 塑化淀粉、生物基塑料及其原料组合物、制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塑化淀粉、生物基塑料及其原料组合物、制备方法和应用。塑化淀粉制备方法，其原料包括如下重量份数的各组分：50～100份淀粉、2～25份甘油和1～15份山梨糖醇；制备方法包括如下步骤：塑化淀粉的原料经混合、挤出塑化，即可。采用本发明制得的塑化淀粉制成的生物基塑料薄膜绿色环保，具有良好的稳定性、耐水性能、透气性能、抗冲击性能、抗拉性能以及延伸率；且原料来源广泛，价格低廉，易得，实现资源的高效利用。

Description

塑化淀粉、生物基塑料及其原料组合物、制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种塑化淀粉、生物基塑料及其原料组合物、制备方法和应用。
背景技术
随着塑料产量的迅猛增长，塑料制品的使用日益广泛，塑料废弃物也以惊人的速度递增，造成了严重浪费。目前，市面上大部分塑料制品主要以石油基的聚烯烃为原料，制得的产品不易降解，污染环境。因此，开发研制可降解的塑料制品或增加可降解的填充物，来代替石油基塑料势在必行。淀粉具有来源广泛、价格低廉、安全无害、可生物降解的优点，且为可再生资源，是用于替代石油基塑料的良好原料。但淀粉是一种具有一定刚性的天然高分子材料，分子间存在氢键，分子间作用力强。因此，淀粉与聚烯烃相容性差，影响产品力学性能，淀粉也具有粘度高、亲水能力强、容易糊化等特性，极大限制其应用，特别是在塑料加工领域。
据前人统计，制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时，得到大量的造纸废弃物副产品木质素，木质素是一种天然多羟基芳香类聚合物，具有储量丰富、可再生、廉价易得、可生物降解、易于衍生化等诸多优点。但迄今为止，超过95％的造纸废弃物仍直接排入江河或浓缩后烧掉，造成资源的浪费和环境的污染。
因此，本领域亟需开发一种原料来广泛，成本低，实现资源的高效利用，易于加工合成，制得产品可降解，力学性能优异的生物基塑料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中塑料制品在自然界中降解速度慢，对环境影响较大；造纸工业中产生的造纸废弃物的利用度低；淀粉因其与聚烯烃相容性差，粘度高，亲水能力强，容易糊化等特性，限制其应用等缺陷而提供一种塑化淀粉、生物基塑料及其原料组合物、制备方法和应用。采用本发明制得的塑化淀粉制成的生物基塑料薄膜绿色环保，具有良好的稳定性、耐水性能、透气性能、抗冲击性能，抗拉性能以及延伸率；且原料来源广泛，价格低廉，易得，实现资源的高效利用。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
本发明提供一种塑化淀粉的制备方法，其原料包括如下重量份数的各组分：50～100份淀粉、2～25份甘油和1～15份山梨糖醇；
所述的制备方法包括如下步骤：所述的塑化淀粉的原料经混合、挤出塑化，即可。
本发明中，所述塑化淀粉的原料中还可进一步包括MLLDPE(茂金属线性低密度聚乙烯)。
其中，所述MLLDPE的重量份数可为5～20份，较佳地为5～10份。
本发明中，所述淀粉可为塑料领域常规使用的食用级淀粉，较佳地为玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种或多种，更佳地为玉米淀粉。
本发明中，所述淀粉的重量份数较佳地为60～90份，更佳地为70～80份。
本发明中，所述甘油的重量份数较佳地为10～20份，更佳地为15～20份。
本发明中，所述山梨糖醇的重量份数较佳地为5～10份，更佳地为8～10份。
本发明中，所述混合的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般在高速混合机中进行。
本发明中，所述混合的温度可为塑化领域常规设置的温度，一般为20～150℃，较佳地为40～110℃，更佳地为50～80℃，例如，60℃、90℃或130℃。
本发明中，所述混合的转速可为塑化领域常规设置的转速，一般为10～4000rpm，较佳地为200～2000rpm，更佳地为300～1000rpm，例如，400rpm。
本发明中，所述混合的时间可为塑化领域常规设置的时间，一般为15～1000min，较佳地为30～700min，更佳地为50～400min，例如，60min或100min。
本发明中，所述挤出塑化的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般在平行双螺杆挤出机中进行。
在平行双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述平行双螺杆挤出机从一区到六区的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为50～200℃，更佳地为80～180℃，进一步更佳地为120～160℃。
一较佳实施方案中，所述平行双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为120～150℃、135～155℃、140～170℃、155～175℃、150～180℃或155～195℃。
另一较佳地实施方案中，所述平行双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为120～150℃、135～155℃、140～170℃、155～175℃、170～180℃或175～185℃。
在平行双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述平行双螺杆挤出机的机头温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为100～220℃，更佳地为120～180℃，进一步更佳地为120～160℃，例如，155℃、170℃、175℃、185℃或190℃。
在平行双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述平行双螺杆挤出机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为30～600rpm，更佳地为60～450rpm，进一步更佳地为150～260rpm，例如，120rpm、160rpm或200rpm。
本发明中，所述塑化淀粉的制备方法中，所述挤出塑化后还可进一步包括造粒的操作。
本发明还提供一种塑化淀粉，其由如上所述的塑化淀粉的制备方法制得。
本发明还提供一种生物基塑料的原料组合物，其包括如下重量份数的各组分：5～35份如上所述的塑化淀粉、30～90份聚乙烯、5～35份造纸废弃物和1～15份助剂。
本发明中，所述聚乙烯可为LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(线性低密度聚乙烯)、MDPE(中密度聚乙烯)、MLLDPE(茂金属线性低密度聚乙烯)和HDPE(高密度聚乙烯)中的一种或多种，较佳地为MLLDPE或“MLLDPE和HDPE的混合物”。
当所述聚乙烯为MLLDPE和HDPE的混合物时，MLLDPE和HDPE的重量比可为(0.16～11)：1，较佳地为6：1。
本发明中，所述造纸废弃物可为造纸领域在造纸过程中常规产生的废弃物经清洗、烘干、粉碎和筛分所得。
其中，所述造纸过程中产生的废弃物可为腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物和含硅白泥中的一种或多种，较佳地为腐浆、浆渣、木皮或制浆废液提取物。
其中，所述制浆废液提取物可参照发明专利CN102587179B制得，具体地为：(a)选取桉木片并进行预气蒸；(b)按照桉木片与水的质量比为1:(3～10)的比例，用泵将桉木片的水溶液打到独立连续水解塔顶部，桉木片水解反应时间1～4h，反应温度120～180℃，预水解反应之后将水解液从水解塔下部抽提出；(c)采用硫酸盐法对水解后的桉木片进行蒸煮，蒸煮条件如下：水解后的桉木片在蒸煮锅顶部匀速加入，基于桉木片绝干量为以NaOH计16％～24％的有效碱，有效碱的硫化度为20～40％，蒸煮温度为140～170℃，桉木片与水的质量比为1:(3～6)，蒸煮时间为1～4h，收集溶解浆后，水解塔中剩余的物质经过滤，得制浆废液提取物。
较佳地，所述制浆废液提取物的制备方法为a选取桉木片并进行预气蒸；b按照桉木片与水的质量比为1：5的比例，用泵将桉木片的水溶液达到独立连续水解塔顶部，桉木片水解反应时间2h，反应温度165℃，预水解反应之后将水解液从水解塔下部抽提出；c采用硫酸盐法对水解后的桉木片进行蒸煮，蒸煮条件如下，水解后的桉木片在蒸煮锅顶部均匀加入、基于桉木片绝干量为以NaOH计18％的有效碱、有效碱的硫化度为28％、蒸煮温度为150℃、桉木片与水质量比为1:5、蒸煮时间为2h，收集溶解浆后，水解塔中剩余的物质经过滤，得制浆废液提取物。
其中，所述腐浆可为造纸领域造纸过程中，纸浆流经造纸机网部系统各种管路及设备时聚集成沉积物，细菌和霉菌在所述沉积物中生长和繁殖后形成的物料。
其中，所述浆渣为造纸领域造纸过程中，纸浆经过滤，筛分，净化，分离出良浆后剩余物料。
其中，所述造纸废弃物的粒径可为小于等于5000目，较佳地为100～5000目，更佳地为100～500目、200～800目、200～2000目或500～2000目。
本发明中，所述助剂可为本领域常规使用的助剂，较佳地为相容剂、交联剂、增塑剂和分散剂中的一种或多种，更佳地为“相容剂、交联剂、增塑剂和分散剂的混合物”、“交联剂、增塑剂和分散剂的混合物”或“相容剂、增塑剂和分散剂的混合物”。
其中，所述相容剂可为本领域常规使用的相容剂，较佳地为马来酸酐接枝PE。
其中，所述交联剂可为本领域常规使用的交联剂，较佳地为DCP(过氧化二异丙苯)、BPO(过氧化苯甲酰)和钛酸四丁酯中的一种或多种，更佳地为DCP或BPO。
其中，所述增塑剂可为本领域常规使用的增塑剂，较佳地为TBC(柠檬酸三丁酯)、ATBC(乙酰柠檬酸三正丁酯)、甘油、山梨糖醇、环氧大豆油、白油和聚乙二醇中的一种或多种，更佳地为TBC、ATBC或环氧大豆油。
其中，所述分散剂可为本领域常规使用的分散剂，较佳地为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺和PE蜡中的一种或多种，更佳地为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺或PE蜡。
本发明中，所述塑化淀粉的重量份数较佳地为10～30份，更佳地为15～25份。
本发明中，所述聚乙烯的重量份数较佳地为35～85份，更佳地为60～85份，进一步更佳地为70～80份，例如，75份。
本发明中，所述造纸废弃物的重量份数较佳地为5～20份，更佳地为5～10份。
本发明中，所述助剂的重量份数较佳地为2～12份，更佳地为3～10份，进一步更佳地为4～7份，例如，6份。
本发明中，当所述助剂含有相容剂时，所述相容剂的重量份数可为本领域该类物质常规的重量份数，较佳地为1～8份，更佳地为2.5～7份，进一步更佳地为4～6份。
本发明中，当所述助剂含有交联剂时，所述交联剂的重量份数可为本领域该类物质常规的重量份数，较佳地为0.5～3份，更佳地为1～2.5份，进一步更佳地为1.5～2份。
本发明中，当所述助剂含有增塑剂时，所述增塑剂的重量份数可为本领域该类物质常规的重量份数，较佳地为1～5份，更佳地为1.5～4份，进一步更佳地为2～3份。
本发明中，当所述助剂含有分散剂时，所述分散剂的重量份数可为本领域该类物质常规的重量份数，较佳地为0.5～3份，更佳地为1～2.5份，进一步更佳地为1.5～2份。
本发明还提供一种生物基塑料的制备方法，其包括如下步骤：如上所述的生物基塑料的原料组合物经混合、挤出塑化，即可。
其中，所述混合的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般在高速混合机中进行。
其中，所述混合的时间可为塑化领域常规设置的时间，一般为10～2000min，较佳地为20～1000min，更佳地为30～500min，例如，40min、55min、60min、200min或300min。
其中，所述混合的转速可为塑化领域常规设置的转速，一般为10～5000rpm，较佳地为100～3000rpm，更佳地为200～2000rpm，例如，300rpm、380rpm或460rpm。
其中，所述混合的温度可为塑化领域常规设置的温度，一般为20～150℃，较佳地为30～120℃，更佳地为50～100℃，例如，60℃或80℃。
其中，所述挤出塑化的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般在平行双螺杆挤出机中进行。
在平行双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述平行双螺杆挤出机从一区到六区的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为60～220℃，更佳地为80～200℃，进一步更佳地为90～180℃。
一较佳实施方案中，所述平行双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为120～160℃、145～165℃、155～175℃、165～185℃、175～185℃或175～185℃。
另一较佳实施方案中，所述平行双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为140～150℃、145～165℃、165～170℃、175～178℃、180～185℃或178～180℃。
平行双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述平行双螺杆挤出机的机头温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为140～220℃，更佳地为160～200℃，进一步更佳地为170～190℃，例如，175℃、180℃或195℃。
在平行双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述平行双螺杆挤出机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为30～600rpm，更佳地为60～450rpm，进一步更佳地为120～300rpm，例如，200rpm、220rpm或400rpm。
所述生物基塑料的制备方法中，所述挤出塑化后还可进一步包括造粒的操作。
本发明还提供一种生物基塑料，其由如上所述的生物基塑料的制备方法制得。
本发明还提供一种如上所述的生物基塑料作为制备原料在生物基塑料制品领域中的应用。
本发明中，所述生物基塑料制品可为生物基塑料薄膜。
其中，所述生物基塑料薄膜可由如上所述生物基塑料经吹膜成型制得。
其中，所述吹膜成型的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法。
其中，所述吹膜成型的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为120～225℃，更佳地为170～215℃，例如，180℃、190℃或205℃。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明中，生物基塑料薄膜的工艺制备路线简单；产品绿色环保，且具有良好的稳定性、耐水性能、透气性能、抗冲击性能，抗拉性能和延伸率；
(2)本发明中，制备塑化淀粉和生物基塑料薄膜的主要原料(例如，淀粉和造纸废弃物)的来源广泛，价格低廉；造纸废弃物的使用实现了资源的高效利用，保护环境，其是未来石油基塑料的良好替代品。本发明制得的塑化淀粉有效克服了淀粉因粘度高、亲水能力强、容易糊化，在高温下很难与烯类聚合物熔融等缺陷；与淀粉相比，本发明制得的塑化淀粉与聚乙烯的相容性显著提高。
(3)将本发明制得的塑化淀粉和造纸废弃物添加到聚乙烯中，将传统聚乙烯薄膜改性为生物基塑料薄膜，PE产生了断链，变成了低分子的含氧化合物。在自然条件下，受到光照和温度等影响，塑化淀粉、造纸废弃物可自行降解，对缓解白色污染以及土壤的保护起到了很好的促进的作用。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例和对比例中制浆废液提取物的具体制备方法为：a选取桉木片并进行预气蒸；b按照桉木片与水的质量比为1：5的比例，用泵将桉木片的水溶液达到独立连续水解塔顶部，桉木片水解反应时间2h，反应温度165℃，预水解反应之后将水解液从水解塔下部抽提出；c采用硫酸盐法对水解后的桉木片进行蒸煮，蒸煮条件如下，水解后的桉木片在蒸煮锅顶部均匀加入、基于桉木片绝干量为以NaOH计18％的有效碱、有效碱的硫化度为28％、蒸煮温度为150℃、桉木片与水质量比为1:5、蒸煮时间为2h，收集溶解浆后，水解塔中剩余物质经过滤和浓缩得制浆废液提取物，制浆废液的pH为11。
下述实施例中腐浆为造纸过程中，纸浆流经造纸机网部系统各种管路及设备时聚集成的沉积物，细菌和霉菌在沉积物中生长和繁殖后形成的物料。
下述实施例和对比例中浆渣为造纸过程中，纸浆经过滤，筛分，净化，分离出良浆后剩余物料。
实施例1
一、塑化淀粉的制备
塑化淀粉的原料组合物中各组分的种类和用量见表1。
将塑化淀粉的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为150℃，混合的转速为300rpm，混合的时间为100min，得到初混物1；
将上述初混物1置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得塑化淀粉；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为150℃、155℃、170℃、175℃、180℃和185℃；双螺杆挤出机的机头温度为175℃，螺杆的转速为200rpm。
二、生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表1。其中，塑化淀粉为上述步骤制得的塑化淀粉。造纸废弃物为制浆废液提取物经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为500～2000目。
将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为60℃，混合的转速为300rpm，混合的时间为300min，得到初混物2；
将上述初混物2置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为160℃、165℃、170℃、175℃、175℃和175℃；双螺杆挤出机的机头温度为175℃，螺杆的转速为300rpm；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为180℃，制得生物基塑料薄膜。
表1
Figure BDA0002653322970000101
实施例2
一、塑化淀粉的制备
塑化淀粉的原料组合物中各组分的种类和用量见表2。
将塑化淀粉的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为50℃，混合的转速为200rpm，混合的时间为60min，得到初混物1；
将上述初混物1置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得塑化淀粉，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为150℃、155℃、170℃、175℃、180℃和185℃；双螺杆挤出机的机头温度为190℃，螺杆的转速为200rpm。
二、生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表2。其中，塑化淀粉为上述步骤制得的塑化淀粉。造纸废弃物为制浆废液提取物经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为500～2000目。
将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为100℃，混合的转速为380rpm，混合的时间为60min，得到初混物2；
将上述初混物2置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为120℃、145℃、170℃、175℃、175℃和180℃；双螺杆挤出机的机头温度为195℃，螺杆的转速为220rpm，制得母粒；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为170℃，制得生物基塑料薄膜。
表2
Figure BDA0002653322970000111
实施例3
一、塑化淀粉的制备
塑化淀粉的原料组合物中各组分的种类和用量见表3。
将塑化淀粉的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为130℃，混合的转速为300rpm，混合的时间为30min，得到初混物1；
将上述初混物1置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得塑化淀粉，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为150℃、155℃、170℃、175℃、180℃和195℃；双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆的转速为200rpm。
二、生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表3。其中，塑化淀粉为上述步骤制得的塑化淀粉。造纸废弃物为腐浆经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为500～2000目。
将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为60℃，混合的转速为300rpm，混合的时间为200min，得到初混物2；
将上述初混物2置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为160℃、165℃、170℃、185℃、185℃和185℃；双螺杆挤出机的机头温度为195℃，螺杆的转速为300rpm，制得母粒；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为190℃，制得生物基塑料薄膜。
表3
Figure BDA0002653322970000121
Figure BDA0002653322970000131
实施例4
一、塑化淀粉的制备
塑化淀粉的原料组合物中各组分的种类和用量见表4。
将塑化淀粉的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为50℃，混合的转速为400rpm，混合的时间为60min，得到初混物1；
将上述初混物1置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得塑化淀粉，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为120℃、135℃、140℃、155℃、150℃和155℃；双螺杆挤出机的机头温度为160℃，螺杆的转速为200rpm。
二、生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表4。其中，塑化淀粉为上述步骤制得的塑化淀粉。造纸废弃物为木皮经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为50～500目。
将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为80℃，混合的转速为200rpm，混合的时间为40min，得到初混物2；
将上述初混物2置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为140℃、145℃、155℃、165℃、175℃和175℃；双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆的转速为200rpm，制得母粒；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为205℃，制得生物基塑料薄膜。
表4
Figure BDA0002653322970000132
Figure BDA0002653322970000141
实施例5
一、塑化淀粉的制备
塑化淀粉的原料组合物中各组分的种类和用量见表5。
将塑化淀粉的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为50℃，混合的转速为200rpm，混合的时间为60min，得到初混物1；
将上述初混物1置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得塑化淀粉，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为150℃、155℃、170℃、175℃、180℃和185℃；双螺杆挤出机的机头温度为190℃，螺杆的转速为200rpm。
二、生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表5。其中，塑化淀粉为上述步骤制得的塑化淀粉。造纸废弃物为制浆废液提取物经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为200～800目。
将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为80℃，混合的转速为300rpm，混合的时间为30min，得到初混物2；
将上述初混物2置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为150℃、165℃、175℃、178℃、180℃和185℃；双螺杆挤出机的机头温度为190℃，螺杆的转速为120rpm，制得母粒；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为215℃，制得生物基塑料薄膜。
表5
Figure BDA0002653322970000151
实施例6
一、塑化淀粉的制备
塑化淀粉的原料组合物中各组分的种类和用量见表6。
将塑化淀粉的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为70℃，混合的转速为400rpm，混合的时间为30min，得到初混物1；
将上述初混物1置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得塑化淀粉，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为150℃、155℃、170℃、175℃、170℃和175℃；双螺杆挤出机的机头温度为170℃，螺杆的转速为120rpm。
二、生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表6。其中，塑化淀粉为上述步骤制得的塑化淀粉。造纸废弃物为浆渣经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为200～2000目。
将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为80℃，混合的转速为460rpm，混合的时间为55min，得到初混物2；
将上述初混物2置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为120℃、145℃、165℃、175℃、175℃和178℃；双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆的转速为400rpm，制得母粒；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为225℃，制得生物基塑料薄膜。
表6
Figure BDA0002653322970000161
Figure BDA0002653322970000171
对比例1
生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表7。其中，造纸废弃物为浆渣经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为200～1000目。
将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为60℃，混合的转速为200rpm，混合的时间为100min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为150℃、165℃、170℃、170℃、185℃和190℃；双螺杆挤出机的机头温度为210℃，螺杆的转速为100rpm，制得母粒；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为200℃，制得生物基塑料薄膜。
表7
原料组合物 具体种类 重量份数/份
聚乙烯 MLLDPE 60
淀粉 玉米淀粉 20
造纸废弃物 干燥的浆渣 20
交联剂 DCP 2
增塑剂 甘油 3
分散剂 硬脂酸 1
对比例2
生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表8。其中，造纸废弃物为制浆废液提取物经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为500～2000目。
将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为60℃，混合的转速为200rpm，混合的时间为100min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为150℃、165℃、170℃、170℃、175℃和180℃；双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆的转速为100rpm，制得母粒；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为190℃，制得生物基塑料薄膜。
表8
原料组合物 具体种类 重量份数/份
聚乙烯 MLLDPE 60
淀粉 玉米淀粉 5
造纸废弃物 干燥的制浆废液提取物 35
交联剂 DCP 2
增塑剂 山梨糖醇 3
分散剂 PE蜡 1
对比例3
一、塑化淀粉的制备
塑化淀粉的原料组合物中各组分的种类和用量见表9。
将塑化淀粉的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为50℃，混合的转速为400rpm，混合的时间为60min，得到初混物1；
将上述初混物1置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得塑化淀粉，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为120℃、135℃、140℃、155℃、150℃和155℃；双螺杆挤出机的机头温度为160℃，螺杆的转速为200rpm。
二、生物基塑料薄膜的制备
生物基塑料薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表9。其中，塑化淀粉为上述步骤制得的塑化淀粉。造纸废弃物为木皮经清洗、烘干、粉碎和过筛，即得。造纸废弃物的粒径为500-1500目。将生物基塑料薄膜的原料组合物加入高速共混机中混合，混合的温度为80℃，混合的转速为200rpm，混合的时间为40min，得到初混物2；
将上述初混物2置于双螺杆挤出机中挤出塑化、造粒，制得母粒；双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为140℃、145℃、155℃、165℃、175℃和175℃；双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆的转速为200rpm，制得母粒；
将上述制得的母粒放入吹膜机中进行吹膜成型，吹膜成型的温度为205℃，制得生物基塑料薄膜。
表9
Figure BDA0002653322970000191
效果实施例
按照国标GB/T1040.2-2006中方法将实施例1～6和对比例1～2吹膜成型前的母粒制成形状为哑铃型，长度为150mm，窄部宽度为10mm，标距为75mm的待测样条，按照国标GB/T1040.1-2006，采用万能电子拉力试验机(KY8000C型)检测上述样条的拉伸强度和断裂伸长率，具体数据如表10所示。
表10
编号 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％
实施例1 20.6 588.3
实施例2 19.1 546.5
实施例3 18.9 556.1
实施例4 19.5 571.7
实施例5 17.1 530.8
实施例6 16.7 518.3
对比例1 15.1 425.6
对比例2 14.5 405.2
对比例3 10.6 223.2
通过结果可以看出，本发明制得的生物基塑料薄膜力学性能优于对比例1和2制得的普通PE/淀粉塑料薄膜力学性能，能满足使用要求。实施例2、3和5制得的塑化淀粉中添加了MLLDPE，与其他未添加MLLDPE的实施例(实施例1、4和6)相比具有显著的防潮性能，制得的塑化淀粉在自然条件下放置1年时也未出现吸潮现象，实施例1、4和6制得的塑化淀粉在6个月的时候略微出现吸潮的现象。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种塑化淀粉的制备方法，其特征在于，其原料包括如下重量份数的各组分：50～100份淀粉、2～25份甘油和1～15份山梨糖醇；
所述的制备方法包括如下步骤：所述的塑化淀粉的原料经混合、挤出塑化，即可。
2.如权利要求1所述的塑化淀粉的制备方法，其特征在于，所述塑化淀粉的原料中还进一步包括MLLDPE；所述MLLDPE的重量份数较佳地为5～20份，更佳地为5～10份；
和/或，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种或多种，较佳地为玉米淀粉；
和/或，所述淀粉的重量份数为60～90份，较佳地为70～80份；
和/或，所述甘油的重量份数为10～20份，较佳地为15～20份；
和/或，所述山梨糖醇的重量份数为5～10份，较佳地为8～10份。
3.如权利要求1或2所述的塑化淀粉的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为20～150℃，较佳地为40～110℃，更佳地为50～80℃，进一步更佳地为60℃、90℃或130℃；
和/或，所述混合的转速为10～4000rpm，较佳地为200～2000rpm，更佳地为300～1000rpm，进一步更佳地为400rpm；
和/或，所述混合的时间为15～1000min，较佳地为30～700min，更佳地为50～400min，进一步更佳地为60min或100min；
和/或，所述挤出塑化在平行双螺杆挤出机中进行；所述平行双螺杆挤出机从一区到六区的温度较佳地为50～200℃，更佳地为80～180℃，进一步更佳地为120～160℃；所述平行双螺杆挤出机的机头温度较佳地为100～220℃，更佳地为120～180℃，进一步更佳地为120～160℃，例如，155℃、170℃、175℃、185℃或190℃；所述平行双螺杆挤出机的转速较佳地为30～600rpm，更佳地为60～450rpm，进一步更佳地为150～260rpm，例如，120rpm、160rpm或200rpm；
和/或，所述挤出塑化后还进一步包括造粒的操作。
4.一种塑化淀粉，其特征在于，其由如权利要求1～3中任一项所述的塑化淀粉的制备方法制得。
5.一种生物基塑料的原料组合物，其特征在于，其包括如下重量份数的各组分：5～35份如权利要求4所述的塑化淀粉、30～90份聚乙烯、5～35份造纸废弃物和1～15份助剂。
6.如权利要求5所述的生物基塑料的原料组合物，其特征在于，所述聚乙烯为LDPE、LLDPE、MDPE、MLLDPE和HDPE中的一种或多种，较佳地为MLLDPE或“MLLDPE和HDPE的混合物”；当所述聚乙烯为MLLDPE和HDPE的混合物时，MLLDPE和HDPE的重量比为(0.16～11)：1，较佳地为6：1；
和/或，所述造纸废弃物为造纸过程中产生的废弃物经清洗、烘干、粉碎和筛分所得；所述造纸过程中产生的废弃物较佳地为腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物和含硅白泥中的一种或多种，更佳地为腐浆、浆渣、木皮或制浆废液提取物；
和/或，所述造纸废弃物的粒径为小于等于5000目，较佳地为100～5000目，更佳地为100～500目、200～800目、200～2000目或500～2000目；
和/或，所述塑化淀粉的重量份数为10～30份，较佳地为15～25份；
和/或，所述聚乙烯的重量份数为35～85份，较佳地为60～85份，更佳地为70～80份，进一步更佳地为75份；
和/或，所述造纸废弃物的重量份数为5～20份，较佳地为5～10份；
和/或，所述助剂为相容剂、交联剂、增塑剂和分散剂中的一种或多种，较佳地为“相容剂、交联剂、增塑剂和分散剂的混合物”、“交联剂、增塑剂和分散剂的混合物”或“相容剂、增塑剂和分散剂的混合物”；
和/或，所述助剂的重量份数为2～12份，较佳地为3～10份，更佳地为4～7份，进一步更佳地为6份。
7.如权利要求6所述的生物基塑料的原料组合物，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝PE；
和/或，所述交联剂为DCP、BPO和钛酸四丁酯中的一种或多种，更佳地为DCP或BPO；
和/或，所述增塑剂为TBC、ATBC、甘油、山梨糖醇、环氧大豆油、白油和聚乙二醇中的一种或多种，更佳地为TBC、ATBC或环氧大豆油；
和/或，所述分散剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺和PE蜡中的一种或多种，更佳地为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺或PE蜡；
当所述助剂含有相容剂时，所述相容剂的重量份数为1～8份，较佳地为2.5～7份，更佳地为4～6份；
当所述助剂含有交联剂时，所述交联剂的重量份数为0.5～3份，较佳地为1～2.5份，更佳地为1.5～2份；
当所述助剂含有增塑剂时，所述增塑剂的重量份数为1～5份，较佳地为1.5～4份，更佳地为2～3份；
当所述助剂含有分散剂时，所述分散剂的重量份数为0.5～3份，较佳地为1～2.5份，更佳地为1.5～2份。
8.一种生物基塑料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：如权利要求5～7中任一项所述的生物基塑料的原料组合物经混合、挤出塑化，即可；
较佳地，所述混合的时间为10～2000min，更佳地为20～1000min，进一步更佳地为30～500min，例如，40min、55min、60min、200min或300min；
较佳地，所述混合的转速为10～5000rpm，更佳地为100～3000rpm，进一步更佳地为200～2000rpm，例如，300rpm、380rpm或460rpm；
较佳地，所述混合的温度为20～150℃，更佳地为30～120℃，进一步更佳地为50～100℃，例如，60℃或80℃；
较佳地，所述生物基塑料的制备方法中，所述挤出塑化后还进一步包括造粒的操作；
较佳地，所述挤出塑化在平行双螺杆挤出机中进行；
较佳地，所述平行双螺杆挤出机从一区到六区的温度为60～220℃，更佳地为80～200℃，进一步更佳地为90～180℃；
较佳地，所述平行双螺杆挤出机的机头温度为140～220℃，更佳地为160～200℃，进一步更佳地为170～190℃，例如，175℃、180℃或195℃；
较佳地，所述平行双螺杆挤出机的转速为30～600rpm，更佳地为60～450rpm，进一步更佳地为120～300rpm，例如，200rpm、220rpm或400rpm。
9.一种生物基塑料，其特征在于，其由如权利要求8所述的生物基塑料的制备方法制得。
10.一种如权利要求9所述的生物基塑料作为制备原料在生物基塑料制品领域中的应用；
较佳地，所述生物基塑料制品为生物基塑料薄膜；
较佳地，所述生物基塑料薄膜由所述的生物基塑料经吹膜成型制得；其中，所述吹膜成型的温度较佳地为120～225℃，更佳地为170～215℃，进一步更佳地为180℃、190℃或205℃。
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