CN1296988A - 高淀粉含量生物降解淀粉树脂的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种高淀粉含量生物降解淀粉树脂的生产方法,直接以淀粉为原料配以多元醇、多元酸和脂肪化合物附配物,经高速搅拌混合后与混合后的乙烯丙烯酸共聚物、氧化聚乙烯构成的偶联、增容剂及以茂金属热塑性弹性体为主成分的复合力学性能改性剂,加入到ZSK58型双螺杆挤出机中加热反应,再经真空蒸馏出水份及低沸点物质后,得到生物降解淀粉树脂。这种方法生产的产品,不仅其使用力学性能与低密度聚乙烯相近,且其生物降解性能可靠,53—57%可直接为微生物所利用,其余组分则在规定的降解时间内降解为10^－3mm级的微粒,使聚合物的分解时间缩短到1/100以下。

Description

高淀粉含量生物降解淀粉树脂的生产方法

本发明属于生物降解淀粉树脂的生产工艺，具体涉及一种高淀粉含量生物降解淀粉树脂的生产方法。

众所周知，当前治理白色污染，如采用生物降解淀粉树脂，可实现无害化、减量化和资源化的要求。而目前以淀粉为原料的降解塑料，淀粉含量比较低，且被合成树脂包覆，生物难于接触淀粉、生物降解，所以不是一次性塑料制品的理想代用品；这些降解塑料制品，无论光降解或光一生降解，其降解性能真正达到类似淀粉降解历程的产品极少；因为只有达到淀粉含量在25％以上才具有这种性能。无疑，淀粉含量越高，其降解性能越好，但随着淀粉含量的增加，其强度及断裂伸长率大大降低，影响使用的安全性。

本发明的目的在于提供一种生物降解效果好、力学性能佳的高淀粉含量生物降解淀粉树脂的生产方法。

本发明的高淀粉含量生物降解淀粉树脂的生产方法，其特征在于依次包括以下步骤：

1、将65-75％淀粉以及25-35％按多元醇∶多元酸∶脂肪化合物(重量比)=1∶1.1-1.3∶0.13-0.19的附配物，加入到高速搅拌混合机中混合6--10分钟后，送入到混合粉料失重式计量喂料器A中；

2、将15-25％按乙烯丙烯酸共聚物∶氧化聚乙烯=1∶0.11-0.14的重量比组成的偶联、增容剂以及75-85％按茂金属热塑性弹性体：线型低密度聚乙烯∶低密度聚乙烯∶高密度聚乙烯=1∶0.3-0.7∶0.3-0.7∶0.10-0.3的重量比组成的复合力学性能改性剂，加入到高速搅拌混合机中低速混合3-5分钟，送入到另一混合粒料失重式计量喂料器B中；

3、启动螺杆长径比44-48∶1、每根螺杆转速470l/min、每根螺杆扭矩为960Nm、拖动螺杆电机功率为110kw的ZSK58型双螺杆挤出机加热系统，当一至六区机筒温度分别达到约145-175摄氏度后，启动主电机，将转速调整到约350-400l/min；再启动上述二台失重式计量喂料器A和B，将喂料器A和B中的物料按1∶1-1.1(重量比)的比例、以约210kg/小时的喂料速度，加入到ZSK58双螺杆挤出机中进行反应；

4、启动真空泵，抽出水份及低沸点物质后，得到生物降解淀粉树脂，经模具加工成条料，再通过切粒机切制成生物降解购物袋用薄膜类淀粉树脂。

本发明直接以工业淀粉为原料，在专用ZSK58双螺杆挤出机中加入挤出机中，淀粉在糊精化状态下与多元醇、多元酸、脂肪化合物发生化学反应，然后与熔融状态下的茂金属热塑性弹性体、线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯组成的强度改性剂共混接枝，从而生成淀粉含量约为35％的生物降解薄膜类淀粉树脂商品。

本发明一改传统的改性淀粉原料，直接以工业淀粉作原料，节省了干燥淀粉所需的庞大的设备、长时间干燥的能耗，节省了大量的人力和物力，降低了成本，同时缩短了加工环节，工艺方法简单，提高了产品的质量。避免了淀粉干燥过程中爆炸的危险。

本发明采用茂金属热塑性弹性体为主组成的复合力学性能改性剂，这种材料力学性能优越，且密度低，与以线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯以严格比例混合成的力学性能改性剂，利用了各自的优点，不仅增强了产品的力学性能，而且使混合物对淀粉接枝物具有良好的相容性。

本发明采用大长径比、高转速、高扭矩、大功率的双螺螺杆挤出机，解决了传统工艺因温度高而造成的淀粉炭化的问题，可在低加热温度下，通过螺旋元件将机械能转化为各组分的分子内能，从而促进了各组分物料的糊精化、接枝反应、熔融、共混接枝、塑化、排除低分子易挥发物等物理化学变化的进行，提高了产品的力学性能和生物降解性能。

按本发明的方法生产的产品，其使用力学性能与低密度聚乙烯相近，更主要的是生物降解性能可靠，其中直接可作为微生物利用的物质成份占总含量的53-57％，而其余组分在规定的降解时间内降解为10-3mm级的微粒，使聚合物的分解时间缩短到1/100以下，这样高淀粉含量的制品的力学性能--拉伸强度达到12MPa，断裂伸长率200％，与低密度聚乙烯制品相当，是新型的高性能环保材料，同时也是农业地膜覆盖技术的必须品，具有广阔的应用领域。

实施例1(用于购物袋的生物降解淀粉树脂)

1、将109kg淀粉，15.6kg甘油，18.75kg山梨醇，3.15kg油酸，2.5kg大豆油，0.6kg硬脂酸钙分别加入到高速混合搅拌机中，盖紧盖，启动搅拌桨，以735 l/min搅拌6分钟，开启放料阀，在搅拌情况下出料，将混合好的湿粉料，装袋备用，每隔40分钟，向混合粉料失重式计量喂料器漏斗内加料67.2kg；

2、将23.1kg乙烯丙烯酸共聚物，2.85kg氧化聚乙烯以及57.75kg茂金属热塑性弹性体，25.8kg线型低密度聚乙烯，25.8kg低密度聚乙烯，8.7kg高密度聚乙烯加入到清理干净的高速混合搅拌机中，盖紧盖，启动搅拌桨，以735l/min搅拌3分钟，开启放料阀，在搅拌情况下出料，将混合好的粒料，加入到混合粒料仓，每隔20分钟，向混合粒料失重式计量喂料器漏斗内加料36.4kg；

3、启动ZSK58型双螺杆挤出机加热系统，当一至六区机筒温度分别达到设定的约145℃、165℃、170℃、175℃、175℃、160℃、后，启动主电机，将转速调整到约350l/min；再启动上述二台失重式计量喂料器A和B，将喂料器A和B中的物料按1∶1-1.1(重量比)的比例、以约210kg/小时的喂料速度，加入到ZSK58双螺杆挤出机中进行反应；启动真空泵，抽出水份及低沸点物质，加工成生物降解淀粉树脂，经模具加工成条料；

4、条料由模孔挤出后，进入水槽中，使条表面冷却，牵出水面后，经风刀除去表面水，由冷风冷却，吹干料条，进入切粒机，按设定的转速切制成3×3的生物降解购物袋用薄膜类淀粉树脂，检测结果为：

    熔体流动速率        1.2g/10min，

    水份                1.2％，

    拉伸断裂强度        ≥12MPa，

    断裂伸长率          ≥150％，

    淀粉含量              35％，

    质量损失率          ≥40％，

    拉伸强度损失率      ≥35％，

    断裂伸长率损失率    ≥60％，

    干燥失重            ≤1.5％，

    灼烧残渣            ≤0.35％，

    正己烷提取物          4.0％。

Claims (1)

1、一种高淀粉含量生物降解淀粉树脂的生产方法，其特征在于依次包括以下步骤：

1、将65-75％淀粉以及25-35％按多元醇∶多元酸∶脂肪化合物(重量比)=1∶1.1-1.3∶0.13-0.19的附配物，加入到高速搅拌混合机中混合6--10分钟后，送入到混合粉料失重式计量喂料器A中；

2、将15-25％按乙烯丙烯酸共聚物∶氧化聚乙烯=1∶0.11-0.14的重量比组成的偶联、增容剂以及75-85％按茂金属热塑性弹性体∶线型低密度聚乙烯∶低密度聚乙烯∶高密度聚乙烯=1∶0.3-0.7∶0.3-0.7∶0.10-0.3的重量比组成的复合力学性能改性剂，加入到高速搅拌混合机中低速混合3-5分钟，送入到另一混合粒料失重式计量喂料器B中；

3、启动螺杆长径比44-48∶1、每根螺杆转速470l/min、每根螺杆扭矩为960Nm、拖动螺杆电机功率为110kw的ZSK58型双螺杆挤出机加热系统，当一至六区机筒温度分别达到约145-175℃，启动主电机，将转速调整到约350-400l/min；再启动上述二台失重式计量喂料器A和B，将喂料器A和B中的物料按1∶1-1.1(重量比)的比例、以约210kg/小时的喂料速度，加入到ZSK58双螺杆挤出机中进行反应；

4、启动真空泵，抽出水份及低沸点物质后，得到生物降解淀粉树脂，经模具加工成条料，再通过切粒机切制成生物降解购物袋用薄膜类淀粉树脂。