CN1320656A - 生物降解淀粉树脂组合物 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的一种生物降解淀粉树脂组合物,包含25%～60%(重量)的淀粉;0%～25%(重量)的合成树脂;10%～25%(重量)的羰基嵌段共聚物;3%～5%(重量)的增熔剂;8%～20%(重量)的聚酯;5%～8%(重量)的多元醇;5%～8%(重量)的有机盐和纤维;5%～8%(重量)的其他添加剂前述组合物。经过该设备的加工,能创造出纳米级的非全同多粒子聚集态微区网络的空间结构,和断链后由端部开始的自由基连锁反应以及表面活性剂包裹下细菌酶化反应的条件。从而,得到了降解性能更好、价格更低廉、更为实用的新一类生物降解淀粉树脂。

Description

生物降解淀粉树脂组合物

本发明涉及一种更高性能和更廉价的生物降解淀粉树脂组合物的配方。

本发明的目的在于再次地提高生物降解淀粉树脂组合物中易降解组份的比重，以及减少生物降解树脂组合物中难降解组份的比重。具体方案是取消原组合物某些添加剂中的难降解组份而代之以易降解的化合物；与此同时，使传统塑料在组合物中的比重一步步减少到最低限度。按照本发明，薄膜类易降解物在组合物组份中将占到75％以上，而硬片材及注塑类易降解物在组合物中则可达100％。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：本发明提供了如下生物降解淀粉树脂组合物的新配方，包含：

25％∽60％(重量)的淀粉；

0％∽25％(重量)的合成树脂；

10％∽25％(重量)的羰基嵌段共聚物；

3％～5％(重量)的增熔剂；

8％∽20％(重量)的聚酯；

5％～8％(重量)的多元醇；

5％∽8％(重量)的有机盐和纤维；

5％∽8％(重量)的其他添加剂。

其中除了0％～25％比例不等的合成树脂属难降解的高分子聚合物而外其余均为易降解物质。

本发明所述的易降解物质淀粉，为细度大于100目，水份小于12％的工业一级淀粉，包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉以及改性淀粉。

本发明所述的易降解羰基嵌段共聚物指普通合成树脂与一氧化碳的 某种键联体，例如HOOC-(CH₂)_n-COOH或-(CH₂)_n

由于它存在着很长的聚烯烃链而具有塑料的全部热塑性能；又由于它存在着羰基分子链以及生色基团故当在断链条件下发生自由基的连锁反应时，组合物即最终变为CO₂和H₂O。另外，聚酯的羰基和生色基团还能和淀粉产生氢键从而使生物降解淀粉树脂组合物的断裂负荷与塑料相差无几。

本发明所述的增熔剂也是一种特别的活性基团，除自身极易降解外，它还能使合成树脂的熔融温度比标准状态最大能降低80℃。这对减少高密度聚乙烯、聚丙烯与淀粉融合的温度差异颇有益处。

本发明所述的易降解物质聚酯，是一类含有可生物降解分子链的聚合物，例如脂肪型聚烯烃、聚乳酸树脂(或乳酸聚脂)、聚己内酰胺-α聚脂以及脂肪酸聚氧乙烯脂等。在组合物中加入聚脂的用意和加入易降解的羰基嵌段共聚物相同。

本发明所述的易降解物质多元醇，指山梨醇和其低分子量的缩合醇、乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇、聚乙烯化合醇(PVOH)等。

本发明所述的易降解物质有机盐指烷基磺酸盐、有机酸铁盐、聚氢丁酸盐(PHBV)，而纤维则包括木粉、芭蕉粉、甘蔗粉等。

本发明所述的其它易降解添加剂，指硬脂酸钙、贝壳粉、油酸、环氧植物油、碳酸氢钙等。

本发明与现有技术相比具有再次地提高生物降解淀粉树脂组合物中易降解组份的比重，以及减少生物降解树脂组合物中难降解组份的比重等优点。

以下，将通过实施例进一步描述本发明。实施例1(用于轻重包装)

每100克中按如下配方制备淀粉降解树脂组合物

成分    用量(克)

淀粉    35

油酸    1.5

甘油                        3

山梨醇                      2.5

乳酸聚脂                    5

硬脂酸钙                    0.2

碳酸氢钙                    2

二茂铁                      0.3

大豆油                      1

E生物降解淀粉树脂组合物     7.5

增熔剂                      3

ECO                         19

HDPE                        30

按以下工艺开动设备：

芯轴转速                    950rpm

扭矩                        85％(1060Nm)

下料量                      510kg/h

各区区温：一区130℃，二区145℃，三区160℃，四区160℃，

          五区150℃，六区140℃。

    所得之生物降解淀粉树脂各项指标为下：

外观                        浅黄色、半透明

水分                        ≤1.5％

密度                        1.05g/cm³

溶体流动速率                0.8∽1.2g/10分钟

拉伸强度                    ≥17Mpa

断烈伸长率                  ≥240％

直角撕烈强度                ≥40N/mm

易降解组分                  ≥70％实施例2(用于地膜及其它薄膜)

每100克中按如下配方制备淀粉降解树脂组合物

成分                      用量(克)

淀粉                      28∽30

油酸                      1.5

甘油                      3

山梨醇                    2.5

硬脂酸钙                  0.5

大豆油                    1

丙三醇                    1

烷基磺酸盐                1

聚乙烯醇                  3

脂肪型聚烯烃              6

E生物降解淀粉树脂组合物   6

茂金属                    20

LLDPE                     25

按如下工艺开动设备：

芯轴转速                  950rpm

扭矩                      1060nm

下料量                    550kg/h

各区区温：一区110℃，二区125℃，三区140℃，四区150℃，

          五区140，六区125℃，

所得之生物降解淀粉树脂各项指标为下：

外观                      浅黄色、半透明

水分                      ≤1％

密度                      1.01g/cm³

溶体流动速率              8∽1.2g/10分钟

拉伸强度                  ≥13Mpa

断裂伸长率                ≥350％

易降解组分                ≥55％ 实施例3(用于硬片材料)

每100克中按如下配方制备淀粉降解树脂组合物：

成分                      用量(克)

淀粉                      40

甘油                      2

山梨醇                    3

大豆油                    1

脂肪型聚烯烃              10

ECO                       10

乳酸聚脂                  10

聚丙烯                    15

碳酸氢钙                  7

硬脂酸钙                  1

聚氢丁酸盐                1

按如下工艺开动设备：

芯轴转速                  900rpm

扭矩                      85％(1060Nm)

下料量                    500Kg/h

各区区温：一区125℃，二区135℃，三区145℃，

          四区150℃，五区140℃，六区135℃。

所得之生物降解淀粉树脂各项指标如下：

外观：黄色

水份：≤2％

密度：1.08克/cm³

熔体流动速率0.8∽1.0克/10分钟

断臂木梁悬垂强度

易降解组分    ≥85％

………

(卫生指标)

实施例4(用于发泡片材)

每100克中按如下配方制备淀粉树脂降解组合物：

成分         用量(克)

淀粉         20

纤维粉       5

油酸         3

甘油         3

大豆油       1

山梨醇       5

丙三醇       1

发泡剂       6

硬脂酸钙     2

碳酸氢钙     5

滑石粉       1

二茂铁       1

聚乳酸脂     22

聚丙烯       20

降温剂       5

采纳如下工艺：

芯轴转速     950rpm

扭矩         80％1000Nm

下料量       520Kg/h

各区区温：一区130℃，二区140℃，三区150℃，

          四区155℃，五区145℃，六区135℃。

所得之生物降解淀粉树脂各项指标如下：

外观：乳白色

水份：≤2％

密度：1.05克/cm³

熔体流动速率     0.77∽0.97克/10分钟

断臂木梁悬垂强度

易降解组分       ≥75％

(卫生指标)

实施例5(用于注塑料)每100克中按如下配方制备淀粉树脂降解组合物：

成分         用量(克)

淀粉         45

木粉         10

贝壳粉       5

山梨醇       5

丙三醇       2

二茂铁       1

烷基磺酸盐   1

碳酸氢钙     5

硬脂酸锌     1

滑石粉       2

聚乳酸脂     10

ECO          13

本发明所生成的生物降解淀粉树脂的结构，正是当代纳米技术下聚集态的微区网络，或称聚集态微网结构。

组合物的这种结构，其优越性在于：

第一，组合物之诸组份，事实上已呈微观、半微观状态，组分间的结合力既令很少有化学键力，也远远超出了牛顿万有引力的空间而以分子间作用力(包括静电力、诱导力、色散力和氢键)为突出特征。由于这类分子间作用力的加和并不亚于化学键力，因此，本发明之生物降解淀粉树脂有与普通合成树脂差异不大的机械物理性质。

第二，由于本发明中可生物降解成份达75％以上，这类主要是糖或醇类的组份在细菌和微生物酶的作用下极易分解成CO₂和H₂O                       

从而导致整体结构的断裂(链断)：

此时，或者由此在断链的端部产生聚烯烃自由基的连锁反应

R+R=2R

或者，在断链的端部、在表面活性包裹诱发下，极微小的聚烯烃分子团由单加氧酶、烷烃羟化酶以及假丝酵母、假单胞菌、棒杆菌等转化为可降解的醛和脂肪酸：

当然，促成聚烯烃类自身自由基连锁反应或者在菌和酶的作用下代谢氧化反应之结构断链的条件，除了易降解物的降解使组合物大分子团间产生离散而外，自然界紫外光能、热能、力能以及其他大自然能的积累，也是重要的催变条件。

Claims (9)

1、一种生物降解淀粉树脂组合物，包含：

25％∽60％(重量)的淀粉；

0％∽25％(重量)的合成树脂；

10％∽25％(重量)的羰基嵌段共聚物；

3％∽5％(重量)的增熔剂；

8％∽20％(重量)的聚酯；

5％∽8％(重量)的多元醇；

5％∽8％(重量)的有机盐和纤维；

5％∽8％(重量)的其他添加剂。

2、根据权利要求1所述的生物降解淀粉树脂组合物，其特征在于所述的淀粉为细度大于100目、水份小于12％的工业一级淀粉，包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉以及改性淀粉。

3、根据权利要求1所述的生物降解淀粉树脂组合物，其特征在于所述的合成树脂，指茂金属、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、以及聚丙烯等。

4、根据权利要求1所述的生物降解淀粉树脂组合物，其特征在于所述的羰基嵌段共聚物，指合成树脂与一氧化碳的某种键联体。

5、根据权利要求1所述的生物降解淀粉树脂组合物，其特征在于所述的增熔剂是一种特别的活性基团，它可使合成树脂的熔融温度比标准状态最大能降低80℃。

6、根据权利要求1所述的生物降解淀粉树脂组合物，其特征在于所述的聚酯是一类含有可生物降解分子链的聚合物，如脂肪型聚烯烃、聚乳酸树脂或乳酸聚酯、聚已内酰胺-α聚酯以及脂肪酸聚氧乙烯酯等。

7、根据权利要求1所述的生物降解淀粉树脂组合物，其特征在于所 述的多元醇指山梨醇和其低子量的缩合醇、乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇、聚乙烯化合醇(PVOH)等。

8、根据权利要求1所述的生物降解淀粉树脂组合物，其特征在于所述的有机盐和纤维，指烷基磺酸盐、有机酸铁盐、聚氢丁酸盐(PHBV)以及木粉、芭蕉粉、甘蔗粉等。

9、根据权利要求1所述的生物降解淀粉树脂组合物，其特征在于所述的其它添加剂指硬脂酸钙、贝壳粉、油酸、环氧植物油、碳酸氢钙等。