CN1948374A - 一种生物质全降解材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质全降解材料及其制备工艺，其配方包括植物淀粉，可降解脂肪族聚酯，助剂；其制备工艺主要包括除湿处理、热混合、冷混合和挤出成型；本发明能够实现完全生物降解，可通过ISO14855标准检测，用于食品包装、工业产品、电子产品内托、医疗及卫生用品包装、礼品及玩具、高档胶袋、膜制品及其它一次性使用材料等领域，具有较好的性价比。
Description
技术领域
本发明涉及一种降解材料，特别是一种生物质全降解材料及其制备工艺。
背景技术
随着国民经济的飞速发展，整个社会对包装材料的需求在不断增加。据中国塑料加工工业协会统计，2005年全世界塑料的用量在2亿吨左右，废弃塑料约占总量的三分之一，由此引发的环境问题日益严重。而我国塑料用量在2100万吨以上，其中无法回收再利用的塑料包装材料在600万吨以上，环境污染严重。
经济高速的发展对石油资源的需求也越来越大。而我国也由往日的石油出口国转变为石油进口大国，2005年进口石油达1.2亿吨，石油对外依存度达40％。石油已经成为制约我国经济增长的“瓶颈”，而与此相对应的事实是我国属于石油缺乏的国家。面对当前日趋复杂的国际形势，能源安全已被我国政府放在重要地位，并正在制定未来能源发展战略。
生物可降解材料及其系列产品原料主要从玉米、土豆等农产品加工获得，能有效替代当前塑料包装中的石油副产品(PE、PP等)原料。据测算，若我国塑料消费总量的20％能够采用生物质材料替代，则能够节约石油资源达1200万吨，一定程度上缓解我国对石油的需求。因此具有显著的经济效益和重要的战略意义。
在现有的淀粉共混降解材料专利中，很大一部分为淀粉和聚乙烯、聚丙烯等树脂共混，无法实现全降解，不能通过ISO14855标准的检测。而能够实现全降解的材料，则成本太高，不能被市场接受。单一的降解材料，如聚乳酸，虽已实现工业化生产，但由于其固有的脆性及耐热性能差等缺点，限制了其在市场的推广，而类似聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)，聚己内酯(PCL)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)则成本太高，不能被市场接受，同时加工还存在一定的瓶颈，推广受阻。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对目前降解材料产品存在的不足，提供一种生物质全降解材料，具有良好的生物分解性能和使用性能，同时具有较好的性价比。
本发明的技术方案是这样的：
一种生物质全降解材料的配方及每百份的组份为：植物淀粉22-68％，可降解脂肪族聚酯23-67％，助剂9-14％。
所述的植物淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉中的一种或多种。
所述的可降解脂肪族聚酯为聚乳酸(PLA)，聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)，聚己内酯(PCL)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中的两种或多种。
所述的助剂包括偶联剂、填充剂、增塑剂、抗氧剂、润滑剂、引发剂中的一种或多种。
所述的填充剂为碳酸钙、滑石粉、钛白粉的一种或多种。
所述的增塑剂为甘油、单甘酯、山梨醇、硬脂酸中的一种或多种。
所述的抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯、四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌(后两者也作为热稳定剂)中的一种或多种。
所述的引发剂为过氧化苯甲酰。
上述生物质全降解材料的制备工艺包括以下步骤：第一步，除湿处理。把淀粉，聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)，或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、填充剂、润滑剂、偶联剂等材料加入干燥机，快速进行混合除湿。第二步，热混合。把抗氧剂、引发剂、聚乳酸同步加入到已经脱水处理的物料中，在高混机内高速热混合。第三步，冷混合。将高速热混后的物料输入低速冷混机内，加入聚己内酯(PCL)混合。第四步，挤出成型。用螺旋上料机输入片材或母粒挤出机，挤出成片材、拉条冷风热切成专用母粒。
由于制备本发明所述的生物质全降解材料的原材料都是生物质材料，具有良好的生物分解性能；添加大量淀粉能有效降低产品成本；添加助剂是为了对淀粉进行改性，加强淀粉和可降解脂肪族聚酯的联结，使其具有较好的性价比，可以满足市场对产品的要求。本发明所述的生物质全降解材料可以通过正负压成型、注塑、吹膜等加工手段制得终端产品，产品可用于食品包装、工业产品、电子产品内托、医疗及卫生用品包装、礼品及玩具、高档胶袋、膜制品及其它一次性使用材料等领域。
本发明所述的生物质全降解材料具有以下特点：
1、拉伸强度大于10MPa；
2、可以通过ISO14855标准检测，生物分解率大于60％；
3、良好的耐高温、低温性能；
4、卫生安全，符合国家标准及行业标准。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图
具体实施方式
下面将结合实际操作对本发明作进一步详述：
实施例1：
将玉米淀粉44％，聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)12％，经表面活化处理的碳酸钙和滑石粉共4.2％，单甘酯2.18％，PE蜡0.8％，铝钛复合偶联剂0.6％投入干燥混合机内，混合除湿，然后投入聚乳酸(PLA)29％，硫代二丙酸二月桂酯0.18％、四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.02％，过氧化苯甲酰0.02％，高速热混，出料。进入冷混锅，加入聚己内酯(PCL)7％混合，混合料进入双螺杆熔融挤出，制成片材。
实施例2：
将玉米淀粉(或木薯淀粉)56％，聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)15％，单甘酯2.38％，PE蜡0.8％，铝酸酯0.6％投入干燥混合机内，混合除湿，然后投入聚乳酸(PLA)13％，硫代二丙酸二月桂酯0.18％、四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.02％，过氧化苯甲酰0.02％，高速热混，出料。进入冷混锅，加入聚己内酯(PCL)12％混合，混合料进入双螺杆熔融挤出，制成片材。
实施例3：
将玉米淀粉(或木薯淀粉)37％，聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)11％，经表面活化处理碳酸钙、滑石粉6.34％，单甘酯3％，硬脂酸钙0.8％，硬脂酸锌1％，铝钛复合偶联剂0.46％，钛白粉1.4％投入干燥混合机内，混合除湿，然后投入聚乳酸(PLA)36％，高速热混，出料。进入冷混锅，加入聚己内酯(PCL)3％混合，混合料进入双螺杆熔融挤出切粒，制成注塑用母粒。
实施例4：
将玉米淀粉(或木薯淀粉)35％，甘油11％，山梨醇4％，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)9％，单甘酯1.2％，硬脂酸钙0.2％，投入干燥混合机内，混合除湿，然后投入聚乳酸(PLA)32.6％，高速热混，出料。进入冷混锅，加入聚己内酯(PCL)7％，混合，混合料进入双螺杆熔融挤出切粒，制成注塑用母粒。
实施例5：
将玉米淀粉(或木薯淀粉)21％，甘油11％，山梨醇4％，聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)3％，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)34.6％，单甘酯1.2％，硬脂酸钙0.2％，投入干燥混合机内，混合除湿，高速热混，出料。进入冷混锅，加入聚己内酯(PCL)25％混合，混合料进入双螺杆熔融挤出切粒，制成吹膜用母粒。
Claims (5)
1、一种生物质全降解材料，其特征在于配方及每百份的组份为：植物淀粉22-68％，可降解脂肪族聚酯23-67％，助剂9-14％。
所述的可降解脂肪族聚酯为聚乳酸(PLA)，聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)，聚己内酯(PCL)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中的两种或多种。
2、根据权利要求1所述的一种生物质全降解材料，其特征还在于所述的植物淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉中的一种或多种。
3、根据权利要求1所述的一种生物质全降解材料，其特征还在于所述的助剂包括偶联剂、填充剂、增塑剂、抗氧剂、润滑剂、引发剂中的一种或多种。
4、根据权利要求3所述的一种生物质全降解材料，其特征还在于所述的填充剂为碳酸钙、滑石粉、钛白粉的一种或多种；所述的增塑剂为甘油、单甘酯、山梨醇、硬脂酸中的一种或多种；所述的抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯、四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或多种；所述的引发剂为过氧化苯甲酰。
5、如权利要求1所述的生物质全降解材料的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：第一步，除湿处理。把淀粉，聚羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)，或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、填充剂、润滑剂、偶联剂等材料加入干燥机，快速进行混合除湿。第二步，热混合。把抗氧剂、引发剂、聚乳酸同步加入到已经脱水处理的物料中，在高混机内高速热混合。第三步，冷混合。将高速热混后的物料输入低速冷混机内，加入聚己内酯(PCL)混合。第四步，挤出成型。用螺旋上料机输入片材或母粒挤出机，挤出成片材、拉条冷风热切成专用母粒。
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