CN1392187A - 一种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，包含40～95重量份的异构纳米淀粉和5－60重量份混凝剂，所述混凝剂由复合补强增韧剂、复合协同改性剂、复合促降强化剂、复合共混增塑剂、复合双向润滑剂和复合生物诱异剂复配而成，淀粉颗粒直径在10～300微米，混凝剂是经过超微加工的直径为0.03～3微米的颗粒；同时提供一种制造这种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的方法，将普通淀粉进行超高压微波处理，并与混凝剂混合加工成生态材料。这种生态材料同时具有优良的使用性能和优异的环境协调性，在使用后可以用多种方法实现完全降解。

Description

一种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体涉及一种符合环保要求，有利生态环境的复合材料。同时，本发明还涉及这种新材料的制造方法。

现有技术

现有的包装材料，使用最多的为普通塑料材料，由于其不可降解，生态性差，废弃的塑料制品已成为污染生态环境的一个重要方面。代替塑料材料的一些新型可降解材料，多在塑料制品中添加可降解物质，以加速塑料材料的降解速度。加入淀粉就是其中一种方法，如专利文献CN1099399、CN1097449和CN1156465，但这些使用淀粉作为降解物质的制品，其使用性能上又非常不理想，存在不易成型，制品容易脆裂，耐温、耐寒及耐水性差等问题。

专利文献PCT/EP92/00959(CN1077966A)公开的一种含淀粉和热塑性树脂的组合物，便是这类材料的一个例子。此专利申请中含淀粉和热塑性树脂的组合物，是通过掺混热炼淀粉基组分和合成热塑性组分而得到的，在得到聚合物组合物时，破坏淀粉的结晶得到热塑性掺混物，其中淀粉基组分和合成热塑性组分形成相互渗透或部分相互渗透的结构。这种方法得到的聚合物组合物，比较传统塑料，具有较好的生物降解速率，对比其他淀粉基材料，机械性、耐水性和加工性能有所改善。但是，其技术思路仍然局限于传统思想，淀粉基与聚合物进行化学接枝镶嵌反应，淀粉基物质容易被生物降解，而聚合物本身的降解性能却仍然没有改善，导致的结果是，由掺混物加工的终制品，通过光照或微生物作用于可降解的淀粉基物质，使成品材料裂解成小块或网状，但却很难变得更小而融入土壤，不能根本解决塑料材料本身不能降解的问题，其降解效果并不很理想。另一方面，这种传统技术思想，在产生聚合物时进行复杂的化学反应，原料组分复杂、工艺流程复杂，聚合物结构成分不很清楚，导致化学反应不能定时定量控制，得到得产品质量不稳定，产品性能只能宏观定性，难以准确定量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，它同时具有优良的使用性能和优异的环境协调性，在使用后可以用多种方法完全降解。

本发明的另一目的，在于提供一种制造这种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的方法，其采用与众不同思路和尖端科技手段，使制造的生态材料具有优良的使用性能和优异的降解性。

为实现上述目的，采用下述技术方案：

本发明提供一种一种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，包含下述组份：

异构纳米淀粉           40～95重量份，和

混凝剂                 5-60重量份，

其中，所述淀粉颗粒直径在10～300微米；所述混凝剂是经过超微加工的纳米至亚微米级颗粒，颗粒直径为0.03～3微米；

所述混凝剂为下述组份复配而成：

复合补强增韧剂  0～60重量份，

复合协同改性剂  0.1～30重量份，

复合促降强化剂  10～85重量份，

复合共混增塑剂  1～20重量份，

复合双向润滑剂  1～10重量份，和

复合生物诱异剂  0～3重量份。

上述具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其中，所述混凝剂优选使用复合补强增韧剂40～60重量份，复合协同改性剂10～30重量份，复合促降强化剂20～80重量份，复合共混增塑剂5～15重量份，复合双向润滑剂2～8重量份和复合生物诱导剂1～3份复配而成。

上述具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其中，所述异构纳米淀粉为经下述方法制备：将含常规含水量的普通淀粉放在高压容器中，常温加压至含100Mpa～3000Mpa，加压时间为5～30分钟，尔后用微波将容器内温度升至75～150度，优选温度为85～115度，保持恒温10～30分钟，减压至常压后，取出自然冷却至室温，即制成异构纳米淀粉材料。

上述具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其中，所述复合补强增韧剂由纳米方解石、纳米滑石粉和亚纳米脂肪酸稀土盐按20～80∶5～50∶0.1～15重量份组配而成，优选按30～70∶15～40∶0.1～5重量份组配而成；所述复合协同改进剂由EAA、EVA和EEA按20～70∶15～60∶4～30重量份组配而成，优选按30～40∶20～50∶8～20重量份组配而成；所述复合促降强化剂由PLA、PcL、PGA和PcA按20～80∶0～50∶5～50∶0-40重量份组配而成，优选按40～60∶5～30∶2～30∶5～25重量份组配而成；所述复合共混增塑剂由等聚PP、无聚PP、HDPE、LDPE按20～80∶0～50∶5～50∶0～40重量份组配而成，优选按40～75∶0～30∶10～40∶0～15重量份组配而成；所述复合双向润滑剂由硬脂酸盐、氧化合成蜡、聚丙烯蜡和微晶石蜡按0.5～80∶0.5～70∶0.5～50∶0～30重量份组配而成。优选按40～60∶20～50∶5～15∶0.5～5重量份组配而成；所述复合生物诱导剂由蜂蜜、蜂蜡、香油和促饥剂K按10～40∶5～10∶25～80∶0.1～0.5重量份组配而成。

本发明同时提供一种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，采用下面步骤：

1)将复合补强增韧剂0～60重量份，复合协同改性剂0.1～30重

  量份，复合促降强化剂10～85重量份，复合共混增塑剂1～20

  重量份，复合双向润滑剂1～10重量份和复合生物诱导剂0～3

  重量份在捏合机中常温混合15～30分钟制成混凝剂；

2)将淀粉用超高压微波塑化处理得到异构纳米淀粉；

3)将制得的淀粉和混凝剂按40～95∶5～60重量份加入双螺杆挤

  出机中，混凝加工成片材或颗粒。

上述具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，其中，所述步骤2)异构纳米淀粉经下述步骤处理：将含常规含水量的普通淀粉放在高压容器中，常温加压至含100Mpa～3000Mpa，加压时间为5～30分钟，尔后用微波将容器内温度升至75～150度，优选温度为85～115度，保持恒温10～30分钟，减压至常压后，取出自然冷却至室温，即制成异构纳米淀粉材料；所述步骤1)中优选使用复合补强增韧剂40～60重量份，复合协同改性剂10～30重量份，复合促降强化剂20～80重量份，复合共混增塑剂5～15重量份，复合双向润滑剂2～8重量份和复合生物诱导剂1～3份。

上述具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，其中，所述复合补强增韧剂由纳米方解石、纳米滑石粉和亚纳米脂肪酸稀土盐按20～80∶5～50∶0.1～15重量份组配而成，所述复合协同改进剂由EAA、EVA和EEA按20～70∶15～60∶4～30重量份组配而成，所述复合促降强化剂由PLA、PcL、PGA和PcA按20～80∶0～50∶5～50∶0-40重量份组配而成，所述复合共混增塑剂由等聚PP、无聚PP、HD、PE、LDPE按20～80∶0～50∶5～50∶0～40重量份组配而成，所述复合双向润滑剂由硬脂酸盐、氧化合成蜡、聚丙烯蜡和微晶石蜡按0.5～80∶0.5～70∶0.5～50∶0～30重量份组配而成，所述复合生物诱导剂由蜂蜜、蜂蜡、香油和促饥剂K按10～20∶5～10∶25～40∶0.1～0.5重量份组配而成。

上述具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，其中，所述复合补强增韧剂优选由纳米方解石、纳米滑石粉和亚纳米脂肪酸稀土盐按30～70∶15～40∶0.1～5重量份组配而成，所述复合协同改进剂优选由EAA、EVA和EEA按30～40∶10～50∶2～15重量份组配而成，所述复合促降强化剂优选由PLA、PcL、PGA和PcA按40～60∶5～30∶2～30∶5～25重量份组配而成，所述复合共混增塑剂优选由等聚PP、无聚PP、HDPE、LDPE按40～75∶0～30∶10～40∶0～15重量份组配而成，所述复合双向润滑剂优选由硬脂酸盐、氧化合成蜡、聚丙烯蜡和微晶石蜡按40～60∶20～50∶5～15∶0.5～5重量份组配而成，所述复合生物诱导剂由蜂蜜、蜂蜡、香油和促饥剂K按15～20∶5～10∶30～35∶0.1～0.3重量份组配而成。

本发明使用了生态材料(简称ECOMA)的概念，所谓生态环境材料，是从20世纪90年代开始在国际材料科学与工程发展中兴起的新的研究热点，它有三个特点，即形态超微化、结构集成化、功能生态化。在本发明中，形态超微化，指所用原材料均为超微粉体，有亚微米态的淀粉、微米态的混凝剂；结构集成化，指本发明提供的材料为一种采用计算机模拟设计出的具有超微复合包膜的结构形态的混凝物材料，请参见附图9；功能生态化，主要体现在：

1)、采用超微化处理，使每种原材料均能发挥最大的功效，减少资源浪费；

2)、采用超微复合包膜技术，使材料具有优良的使用性能和优良的降解性能，并具有低价位的优点；

3)、采用包膜的混凝成型加工方法，生产中无三废产生，不会对环境造成污染，生产效率高；

4)、加工方法上全部采用干式加工法，减少能源消耗；

5)、产品回收后可以二次加工利用，生产发泡材料或加工成降解母粒。最终丢弃后仍可作为生产菌类的基料、充当肥料或燃料；

6)、本发明材料加工成型可用通用的塑料加工机械和工艺。减少重复投资，有利于生产企业的持续发展。

本发明中，发明人长期从事高分子聚合材料的降解性能的研究，在实验和实践中发现，在大量成型的生产理论中，为满足产品使用性能的需要，人们都在使用小颗粒小分子单体来生产高分子聚合物，总的趋势是分子量越来越大，分子结构越来越复杂，加工性能不断提高。带来的后果就是，该材料的生态环境适应性，尤其是降解能力越来越差。进一步深入全面研究发现，高分子聚合物的生物降解性与其形态结构有关，分子量越大，形态(颗粒度)越大，就越不容易降解；反之，分子量越小、颗粒度越小，降解就容易了许多。有实验可以证明，聚乙烯塑料，对微生物侵蚀的阻抗性非常高，可以抵抗各种微生物的攻击而不被降解消耗，即便是掺杂有可生物降解物质的聚乙烯塑料，也只能达到大块材料变成小块或网状、丝状，而高分子材料本身仍不能降解。对应的实验将聚乙烯材料被粉碎至微米级颗粒，当其分子量降到500以下时，它的生物降解性就会突然变高，埋入土壤中后不到一年时间，就被完全生物降解。

小颗粒高分子聚合物的降解性比大颗粒形态的高分子聚合物容易降解，有以下几个原因：

1)小颗粒高分子聚合物内应力大，键能增加，分子活性增大；

2)小颗粒高分子聚合物亲水性增加，容易被水浸润，从而使微生物活性及攻击性增加，加速生化反应；

3)小颗粒，尤其是超微级的颗粒，有相当高的表面能，聚集大量带电粒子，从而使聚合物处于一种不稳定状态，如C-O、C-N、C-C键都加大了生物敏感性，同时对水降解、酶降解、氧降解等的敏感性大幅提高，产生综合降解的效果；

4)当高分子聚合物处于超微形态时，其物理化学稳定性、催化性、湿润性、电子性、电子学性、化学性、光学性、流变性、相容性等都会发生变化，引起量子化学反应，从而加速降解过程；

基于以上研究，发明人从不同视角提出一种新的理论，称为“吉氏逆向降解理论”，其主要思路为：使加工成产品中的高分子聚合物仍然保持超微形态，产品加工并投入使用后，对生态环境的适应性非常优良。

“吉氏逆向降解理论”，完全改变了以往研究思路，即：小分子小颗粒单体物质经聚合反应合成高分子聚合物，高分子聚合物被加工成型、使用后，废弃时再采用一定方法降解，使其变为网状的聚合物，再采取进一步方法，以期望降解为小颗粒小分子元素式化合物。而“吉氏逆向降解理论”，首先将高分子聚合物进行超微处理，进而制造成超微复合包膜混凝结构形态的生物环境材料，该材料加工成型、经使用而废弃后，成品在自然环境下降解还原后恢复成小颗粒小分子元素式化合物。这种思路关键是，在制造成品过程中，高分子聚合物始终保持超微结构，从而使得其在进入降解阶段时就是还原恢复成小颗粒、小分子形态，所以降解性能非常好，不需要用其它辅助方法帮助降解。

基于上述研究和理论，本发明的技术方案提出了不同于常规的技术思路，即以异构纳米淀粉作为材料主体，添加混凝剂后，经设备混凝加工，变成使用性能良好、可以全部生物降解的生态材料。在加工中，异构纳米淀粉保持原有形态，不参与反应，主要靠混凝剂进行粘合，所以异构纳米淀粉用量可以较高，最高可达到95％，而用现有技术中接枝或镶嵌改性后的淀粉无法达到此用量。

异构纳米淀粉的优良性能，来自于它的独特结构：

普通淀粉是亲水性的，没有热塑功能，故此在加热情况下，由于分子间脱水而使淀粉焦化。由于热加工性能很差，使得淀粉和混凝剂中的多种高分子聚合物的亲和性不好。

要将普通淀粉变成热塑性淀粉(TPS)，通用的方法是将淀粉在加温加压的情况下与增塑剂或溶胀剂反应，将普通淀粉的晶体结构破坏，变成无定型的非晶体结构，而且添加剂与淀粉会发生酯化反应，使分子键相互偶联，改变淀粉由亲水性变为疏水性，同时也具有热塑性而成为TPS。这种方法统称淀粉修饰法，产品有酸性淀粉、双醛淀粉、交联淀粉、接枝淀粉和氧化淀粉等。由于本发明多种淀粉作为主体原料，要亲和混凝剂中多种不同性能和材质的原料。例如混凝剂中有一些是具有亲水特征的原料，这时若选用TPS作为主体原料，由于它没有亲水性，两者无法亲合，而且在加工时产生的高温度、高湿度和巨大压力会使TPS脆化变性，所以无法采用TPS。因此在制造本发明的生态材料过程中，国际上惯用的淀粉修饰法无法直接采用。经大量的实验工作，发明人发现，在纳米形态下的异构淀粉，在和混凝剂混合过程中比TPS具有更好的亲合力，由此发明人创立了“三元相界异构亲合”理论。为制造纳米异构淀粉，发明人独创“超高压微波同素异构纳米淀粉加工技术”。

纳米异构淀粉的研究和生产，目前在世界上尚数空白。纳米技术，是一门在0.1～100nm范围对物质和生命进行研究的科学技术。纳米材料是指颗粒粒径在0.1～100nm之间的超细微材料，它具有大颗粒材料所没有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特殊性质，因此往往显示出优异的光导性能、磁学性能、电学性能、脆化性能及亲合性能。纳米异构淀粉的超强亲合能力，只是从现象上有所发现，从原理上还无法解释清楚，因世界各国对纳米材料的研究，绝大部分是从事无机纳米材料研究，如纳米碳管、纳米硅、纳米金属等等，对有机纳米材料开展研究主要集中在医用材料上，对淀粉类纳米材料的研究很少见报道，而对纳米异构淀粉的研究和创造，经文献检索，还是一个空白。

超高压技术，是八十年代中期才开始兴起的一门新技术，主要应用于消毒灭菌，以替代热杀菌，近期该技术的应用已扩展到酒的陈化、食品调味和改性等方面。

本发明提出的超高压微波同素异构纳米淀粉加工技术的原理为：在超高大气压的条件，淀粉周围的水分子与淀粉的葡萄糖单元间的距离发生变化，自由水分子的体积也会变小，并从微波中获取动能，进而钻入淀粉的复杂的立体结构中。随着压力不断加大，水分子会粘附在淀粉的葡萄糖单元结构周围，迫使淀粉晶体发生变形，并使淀粉的羟基发生挤压和延伸，最终使淀粉变成无定型的非晶状态的同素异构产物。在微波作用下，淀粉还失去回复晶体结构的能力，从而变成具有良好热塑性并具有亲水和疏水双向功能的异构淀粉，还可呈半透明状。

为使异构纳米淀粉的优良性能得到最大发挥，发明人又专门研制了有优良综合性能的混凝剂，它不仅在生产中能完整保持异构纳米淀粉的形态和性能，而且能综合简化生产工艺，降低生产成本，提高产品的各项性能指标。特别是提高产品综合降解功能方面，由于混凝剂中  有促降强化剂和生物诱导剂，使产品的降解功能得到促进和强化。尤其是本发明独创的生物诱导剂，可使产品在生物降解过程中，诱导微生物吞食降解混凝剂，使产品在降解过程中产生全面崩溃，之后再降解淀粉颗粒。

而常规生物降解，主要是用特定的菌种对降解塑料中某些化合物或淀粉添加物进行反应，致使淀粉及淀粉添加物被降解，使塑料形成网状，然后再逐步发生降解，虽然这样，也很难做到完全降解。

采用本发明技术方案，材料使用后的降解过程可以分为二种：

一种是自然降解，将用本发明材料制成的产品置于自然环境下，通过光、水、温度、酸和氧化等综合作用，先使混凝剂中的某些组份挥发、氧化、膨化等，从而使混凝剂发生老化、脆化，进而使产品强度急剧降低，最终成为粉末。一般情况，只要暴露2-3个月便可成为粉状，这些粉状物质主要是淀粉成分，很容易被完全分解成水和二氧化碳。

另一种是生物降解，将用本发明材料制成的产品埋入土中，微生物附着后，在生物诱导剂的作用下，先吞食分解混凝剂，然后才分解淀粉，最终达到产品全部降解的杰出效果。并且，多中微生物均可用于本发明材料的降解，如黄曲霉菌、黑曲霉菌等常见霉菌及多种酶均对本发明材料有良好的降解效果。

附图说明

图1为原态异构纳米淀粉电镜图谱；

图2为团簇的混凝剂电镜图谱；

图3为本发明材料未被降解时的断面结构形态电镜图谱；

图4为图3的局部放大图；

图5为本发明材料右边被霉菌侵蚀降解时断面电镜图谱；

图6为图5霉菌侵蚀降解部位4倍放大图；

图7为图5霉菌侵蚀降解部位局部100倍放大图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例说明本发明内容。

参见图1至图4，本发明提出的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其主料为异构纳米淀粉，照片中圆形颗粒即为异构纳米淀粉颗粒，此异构纳米淀粉虽经超高压微波塑化，但其结构形态未被改变；分布在大量异构纳米淀粉颗粒之间的物质，即为本发明使用的混凝剂，它们没有固定的形态，分散在固体颗粒之间，并将分散的固体颗粒粘合在一起。

通过图5可以看到，材料中已有霉菌侵入，图片右边的白色物质即为侵入的霉菌。继续通过图6，可以清晰地看到，霉菌首先侵入到淀粉颗粒之间物质中，即首先侵蚀分布在颗粒之间的混凝剂，而此时淀粉颗粒仍然保持较完整的颗粒形态，说明淀粉颗粒尚未被侵蚀；继续观察图7，在局部放大的淀粉颗粒的周围，霉菌已吞食了部分混凝剂，形成很多空洞。

上述图谱，应证了发明人提出的生物降解理论，微生物附着产品后，在分解淀粉之前即先吞食分解混凝剂，使得产品最终全部降解成为可能。

本发明技术方案的具体实施例可以有很多变化，表1给出其中部分实施例：

序号	淀粉(Kg)	混凝剂(Kg)
								A	B	C	D	E	F
		实施例一	400	A1  288A2  54A3  18总计360	B1  0.2B2  0.6B3  0.2总计1	C1  12C2  30C3  3C4  15总计60	D1  24D2  60D3  6D4  30总计120							E1  30E2  3E3  8E4  18总计59	F1  0F2  0F3  0F4  0总计0
实施例二	600							A1  28A2  40A3  12总计80	B1  82B2  16B3  16总计114	C1  64C2  0C3  12C4  4总计80	D1  64D2  0D3  12D4  4总计80	E1  20E2  12E3  8E4  0总计40	F1  1.6F2  0.8F3  3.2F4  6(g)总计6
		实施例三	950	A1  1A2  3A3  1总计5	B1  2.0B2  1.5B3  1.5总计5	C1  21C2  2C3  12C4  0总计35	D1  0.6D2  0.06D3  0.34D4  0总计1							E1  3.2E2  0.1E3  0.6E4  0.1总计4	F1  0.01F2  .005F3  0.02F4微量计0.05
实施例四	700							A1  93A2  6A3  18总计117	B1  27.6B2  30B3  2.4总计60	C1  36C2  30C3  9C4  15总计90	D1  1.2D2  1.0D3  0.3D4  0.5总计3	E1  10E2  11.5E3  4E4  1.5总计27	F1  0.6F2  1F3  1F415(g)总计3
		实施例五	850	A1  7A2  6A3  2总计15	B1  8B2  7B3  3总计18	C1  15C2  4C3  37C4  19总计75	D1  6D2  1.5D3  14D4  6.5总计28							E1  8E2  4E3  1.5E4  0.5总计14	F1  0.1F2  0.1F3  0.4F4微量计0.7
实施例六	450							A1  0A2  0A3  0总计0	B1  45B2  65B3  20总计130	C1  115C2  19C3  96C4  154总计384	D1  2.4D2  0.4D3  2D4  3.2总计8	E1  1.4E2  8E3  2E4  0.6总计12	F1  3F2  0.8F3  12F4  0.2总计16

表中，A为复合补强增韧剂，A1为方解石，A2为滑石粉，A3为脂肪酸稀土盐；

B为复合协同改性剂，B1为EAA，B2为EVA，B3为EEA；

C为复合促降强化剂，C1为PLA，C2为PcL，C3为PGA，C4为PcA；

D为复合共混增塑剂，D1为等聚PP，D2为无聚PP，D3为HDPE，D4为LDPE；

E为复合双向润滑剂，E1为硬脂酸盐，E2为氧化合成蜡，E3为聚丙烯蜡，E4为微晶石蜡；

F为复合生物诱导剂，F1为蜂蜜，F2为蜂蜡，F3为香油，F4为促饥剂K。

上述实施例的制造步骤为：

1、异构纳米淀粉的准备：将含常规含水量的普通淀粉放在高压容器中，常温加压至含100Mpa～3000Mpa，加压时间为5～30分钟，尔后用微波将容器内温度升至75～150度，优选温度为85～115度，保持恒温10～30分钟，减压至常压后，取出自然冷却至室温，即制成异构纳米淀粉材料。

2、A的准备：将A1、A2称量后放入低速混合机中混合5-10分钟，取出后放入高速混合机中，加入A3，升温至70-90度，混合3-5分钟后，去除自然冷却至室温得到A物质；

B的准备：将定量称取的B1、B2和B3放入高混机中，恒温70度，混合10-20分钟，使三原料产生复合协同效果后，取出自然冷却至室温即的物质B；

C的准备：先将C1和C2搅拌混合均匀，成为半成品；将C3和C4放于搅拌器中，于70-90度搅拌15-30分钟后，将半成品加入，再搅拌15-20分钟，取出冷却至室温得到C物质；

D的准备：将定量称取的D1、D2、D3和D4四种原料放入捏合机中，常温捏合15-30分钟后取出即为D物质；

E的准备：将定量称取的E1、E2、E3和E4四种原料放入捏合机中，常温捏合15-30分钟后取出即为E物质；

F的准备：将定量称取的F1、F2、F3和F4四种原料放入均质机中，均匀混合10分钟后取出即为F物质。

3、将上述准备好的A、B和E放入捏合机中，升温至70-85度后恒

   温，开机捏合15-20分钟，取出后放入已恒温95度的告诉混合

   机中，再加入淀粉和C、D物质混合30-60分钟，取出冷却至室温，

   加入双螺杆挤出机中混凝加工成片材或颗粒，即得到本发明的生

   态材料；

4、将加工好的片材或颗粒用吸塑、吹塑、注塑、热压等常规工艺和

   设备，生产制造成各种指定产品。

选用实施例三的材料制成餐盒产品进行测试：

材料性能测试结果1、外观：样品光滑平整、均匀白色、无明显变形、无明显色差、无起皱和气泡，有光泽，无异味；2、密度：1.154×10³Kg/m³3、维卡软化点：138.5℃4、熔体流动速度：6.7g/10min5、玻璃化温度：156℃6、分解温度：216℃7、冲击强度：4.63N/m8、拉伸强度：11.42mPa9、吸水率：4.69％10、30天生物降解率：80％11、耐热性：＞130℃12、耐寒性：＜-20℃13、耐温性(水、油，24小时)：无变形，无渗漏14、可对折性：＞50次

本发明降解测试结果：

用本发明提供的生态环境材料加工成快餐盒，进行需氧生物降解率的测试，采用GB/T18006.2-1999“一次性可降解餐饮具降解性能实验方法”。实验过程中，从第三天开始可以观察到所测试样周围生长霉菌，到第九、十天时霉菌象一个“白色小棉球”，十四天之后“白毛”开始消退，以后仍可见样品上黄斑黑点；测定结果，样品中总碳含量为48.3％，说明样品中淀粉添加量超过80％，需氧生物降解率为61.7％。

Claims (14)

1、一种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，包含下述组份：

异构纳米淀粉          40～95重量份，和

混凝剂                5-60重量份，

其中，所述淀粉颗粒直径在10～300微米；所述混凝剂是经过超微加工的纳米至亚微米级颗粒，颗粒直径为0.03～3微米；

所述混凝剂为下述组份复配而成：

复合补强增韧剂  0～60重量份，

复合协同改性剂  0.1～30重量份，

复合促降强化剂  10～85重量份，

复合共混增塑剂  1～20重量份，

复合双向润滑剂  1～10重量份，和

复合生物诱异剂  0～3重量份。

2、根据权利要求1所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，所述混凝剂优选使用复合补强增韧剂40～60重量份，复合协同改性剂10～30重量份，复合促降强化剂20～80重量份，复合共混增塑剂5～15重量份，复合双向润滑剂2～8重量份和复合生物诱导剂1～3份复配而成。

3、根据权利要求1所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，所述异构纳米淀粉为经下述方法制备：将含常规含水量的普通淀粉放在高压容器中，常温加压至含100Mpa～3000Mpa，加压时间为5～30分钟，尔后用微波将容器内温度升至75～150度，优选温度为85～115度，保持恒温10～30分钟，减压至常压后，取出自然冷却至室温，即制成异构纳米淀粉材料。

4、根据权利要求1所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，所述复合补强增韧剂由纳米方解石、纳米滑石粉和亚纳米脂肪酸稀土盐按20～80∶5～50∶0.1～15重量份组配而成，优选按30～70∶15～40∶0.1～5重量份组配而成。

5、根据权利要求1所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，所述复合协同改进剂由EAA、EVA和EEA按20～70∶15～60∶4～30重量份组配而成，优选按30～40∶20～50∶8～20重量份组配而成。

6、根据权利要求1所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，所述复合促降强化剂由PLA、PcL、PGA和PcA按20～80∶0～50∶5～50∶0-40重量份组配而成，优选按40～60∶5～30∶2～30∶5～25重量份组配而成。

7、根据权利要求1所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，所述复合共混增塑剂由等聚PP、无聚PP、HDPE、LDPE按20～80∶0～50∶5～50∶0～40重量份组配而成，优选按40～75∶0～30∶10～40∶0～15重量份组配而成。

8、根据权利要求1所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，所述复合双向润滑剂由硬脂酸盐、氧化合成蜡、聚丙烯蜡和微晶石蜡按0.5～80∶0.5～70∶0.5～50∶0～30重量份组配而成，优选由硬脂酸盐、氧化合成蜡、聚丙烯蜡和微晶石蜡按40～60∶20～50∶5～15∶0.5～5重量份组配而成。

9、根据权利要求1所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料，其特征在于，所述复合生物诱导剂由蜂蜜、蜂蜡、香油和促饥剂K按10～40∶5～10∶25～80∶0.1～0.5重量份组配而成。

10、一种具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，采用下面步骤：

1)将复合补强增韧剂0～60重量份，复合协同改性剂0.1～30重量份，

  复合促降强化剂10～85重量份，复合共混增塑剂1～20重量份，

  复合双向润滑剂1～10重量份和复合生物诱导剂0～3重量份在捏

  合机中常温混合15～30分钟制成混凝剂；

2)将淀粉用超高压微波塑化处理得到异构纳米淀粉；

3)将制得的淀粉和混凝剂按40～95∶5～60重量份加入双螺杆挤出机

  中，混凝加工成片材或颗粒。

11、根据权利要求10所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，其特征在于：所述步骤2)异构纳米淀粉经下述步骤处理：将含常规含水量的普通淀粉放在高压容器中，常温加压至含100Mpa～3000Mpa，加压时间为5～30分钟，尔后用微波将容器内温度升至75～150度，优选温度为85～115度，保持恒温10～30分钟，减压至常压后，取出自然冷却至室温，即制成异构纳米淀粉材。

12、根据权利要求10所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中优选使用复合补强增韧剂40～60重量份，复合协同改性剂10～30重量份，复合促降强化剂20～80重量份，复合共混增塑剂5～15重量份，复合双向润滑剂2～8重量份和复合生物诱导剂1～3份。

13、根据权利要求10至12任一所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，其特征在于：所述所述复合补强增韧剂由纳米方解石、纳米滑石粉和亚纳米脂肪酸稀土盐按20～80∶5～50∶0.1～15重量份组配而成，所述复合协同改进剂由EAA、EVA和EEA按20～70∶15～60∶4～30重量份组配而成，所述复合促降强化剂由PLA、PcL、PGA和PcA按20～80∶0～50∶5～50∶0-40重量份组配而成，所述复合共混增塑剂由等聚PP、无聚PP、HD、PE、LDPE按20～80∶0～50∶5～50∶0～40重量份组配而成，所述复合双向润滑剂由硬脂酸盐、氧化合成蜡、聚丙烯蜡和微晶石蜡按0.5～80∶0.5～70∶0.5～50∶0～30重量份组配而成，所述复合生物诱导剂由蜂蜜、蜂蜡、香油和促饥剂K按10～40∶5～10∶2 5～80∶0.1～0.5重量份组配而成。

14、根据权利要求10至12任一所述的具有混凝结构可全部生物降解的生态材料的制造方法，其特征在于：所述复合补强增韧剂优选由纳米方解石、纳米滑石粉和亚纳米脂肪酸稀土盐按30～70∶15～40∶0.1～5重量份组配而成，所述复合协同改进剂优选由EAA、EVA和EEA按30～40∶10～50∶2～15重量份组配而成，所述复合促降强化剂优选由PLA、PcL、PGA和PcA按40～60∶5～30∶2～30∶5～25重量份组配而成，所述复合共混增塑剂优选由等聚PP、无聚PP、HDPE、LDPE按40～75∶0～30∶10～40∶0～15重量份组配而成，所述复合双向润滑剂优选由硬脂酸盐、氧化合成蜡、聚丙烯蜡和微晶石蜡按40～60∶20～50∶5～15∶0.5～5重量份组配而成，所述复合生物诱导剂由蜂蜜、蜂蜡、香油和促饥剂K按15～20∶5～10∶30～35∶0.1～0.3重量份组配而成。

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