專利名稱：生物降解樹脂的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于樹脂制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種生物降解樹脂的生產(chǎn)方法。
當(dāng)前，以淀粉為主要原料生產(chǎn)生物降解塑料的廠家，大多未對淀粉進(jìn)行改性處理或僅是進(jìn)行簡單處理，淀粉含水分較高、粒徑較大，淀粉與樹脂混熔效果差，原料品種單一，致使制品中淀粉含量低、降解速度慢、物理性能較差、制品品種單一。
現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝過程包括變性淀粉的制備和降解母料的制備。但該制備技術(shù)存在以下不足淀粉覆羥改性劑單一，一般是鋁酸化合物；淀粉在于燥脫水時(shí)要加入淀粉量1～5％的粒度阻聚劑，增加了生產(chǎn)成本；淀粉細(xì)化不連續(xù)，生產(chǎn)效率低；原料樹脂品種單一(只有PE)，產(chǎn)品應(yīng)用范圍窄。
本發(fā)明的制備技術(shù)適用原料范圍大，可增加產(chǎn)品品種，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。淀粉脫水不必加粒度阻聚劑，可降低生產(chǎn)成本，簡化工藝。后續(xù)有多級細(xì)化工序，可提高產(chǎn)品質(zhì)量。本工藝可連續(xù)生產(chǎn)，操作易控制，產(chǎn)品無氣泡、水泡，產(chǎn)品質(zhì)量和生物降解性能優(yōu)良。
降解材料作為高科技產(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)品，已經(jīng)成為當(dāng)今世界矚目的研究開發(fā)領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展不但擴(kuò)展了普通高分子材料的功能，而且緩解了使用普通高分子材料與保護(hù)環(huán)境的矛盾，市場前景十分廣闊。
本發(fā)明旨在提供一種淀粉與樹脂混熔良好、生物降解性能優(yōu)良、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的、萬噸級產(chǎn)業(yè)化的、應(yīng)用范圍廣的生物降解樹脂的生產(chǎn)工藝技術(shù)與裝備。
本生物降解樹脂的主要原料包括熱塑性樹脂、工業(yè)淀粉、液相介質(zhì)、偶聯(lián)劑、潤滑劑、增塑劑和氧化促降劑等。
其中熱塑性樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺；工業(yè)淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉或木薯淀粉；液相介質(zhì)為工業(yè)白油、高沸點(diǎn)溶劑油；偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑或鋯類偶聯(lián)劑；潤滑劑為硬脂酸鹽、硬脂酸、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯；增塑劑為己(癸)二酸二辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯；氧化促降劑為玉米油或環(huán)氧大豆油。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，包括淀粉干燥、細(xì)化、與介質(zhì)分離、改性和混合造粒工藝過程，其具體的生產(chǎn)工藝過程為(1)淀粉干燥淀粉干燥采用脫水釜脫水方式，使淀粉中的水含量低于5‰；將淀粉和工業(yè)白油或高沸點(diǎn)溶劑油按1∶1～2重量比例在均漿釜中混合均勻，然后將攪勻的淀粉漿料放入脫水釜中進(jìn)行真空脫水；脫水釜中的真空度為0.05～0.095MPa，溫度為100～160℃；(2)淀粉細(xì)化冷卻后的淀粉漿料采用串聯(lián)砂磨機(jī)組進(jìn)行細(xì)化處理，使淀粉的粒徑細(xì)化至平均10μm以下；(3)離心分離細(xì)化后的淀粉漿料放入離心機(jī)中，脫去其中的液相介質(zhì)，得到淀粉濾餅；(4)淀粉改性離心后的淀粉濾餅投入高速混合機(jī)中，加入干燥淀粉重量0.5-5％的偶聯(lián)劑、干燥淀粉重量0.5-7.5％的潤滑劑進(jìn)行改性；在100℃～170℃條件下，混合10～30分鐘后成為變性淀粉；(5)與熱塑性樹脂混合將上述變性淀粉加入到低速混合機(jī)中，與干燥淀粉重量25-80％的熱塑性樹脂、干燥淀粉重量1-10％的增塑劑、干燥淀粉重量0.5-7.5％的潤滑劑和干燥淀粉重量1-15％的氧化促降劑混合，混合攪拌10～30分鐘后出料；(6)造粒用長徑比為40～48∶1帶有排氣及混煉塑化螺桿的雙螺桿擠出機(jī)或混煉式擠出機(jī)將上述混合料擠出造粒，造粒工藝溫度為100-240℃。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其淀粉為工業(yè)玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉或木薯淀粉。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其脫水釜脫水干燥后的淀粉漿料要在冷卻釜中冷卻至60℃以下。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑或鋯類偶聯(lián)劑。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其潤滑劑為硬脂酸鹽、硬脂酸、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其熱塑性樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其增塑劑為己(癸)二酸二辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其氧化促降劑為玉米油或環(huán)氧大豆油。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其淀粉砂磨細(xì)化采用3-7臺砂磨機(jī)串聯(lián)方式連續(xù)進(jìn)行。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其擠出造粒過程有兩級排氣。兩級排氣可減少產(chǎn)品中的揮發(fā)物含量，避免制品特別是膜制品及纖維制品生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生氣泡、水泡。造粒采用風(fēng)冷熱切或水拉條式進(jìn)行。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果(1)采用淀粉脫水技術(shù)，將淀粉的水份降到5‰以下。
(2)采用連續(xù)式的微細(xì)化處理技術(shù)，使淀粉平均粒徑≤10μm，增大了淀粉的表面積，保證了其下游制品的質(zhì)量。
(3)加入多種改性劑，對淀粉進(jìn)行覆羥改性，降低了淀粉的表面親水性，提高了淀粉在基料中的分散性和與基體樹脂的相熔性，提高了淀粉在樹脂和制品中的含量。
(4)采用大長徑比、特殊螺桿組合、帶有排氣的混煉造粒設(shè)備，確保了樹脂的質(zhì)量。
這不僅意味著生物降解樹脂具有良好的降解性能，而且可以節(jié)約有限的石油資源，大大減少高分子材料垃圾的產(chǎn)生量。另外，由于加入了大量淀粉和促降解劑，其廢棄物有利于堆肥化處理，是回收利用的一種獨(dú)特方式，符合再資源化的治理措施。
生物降解樹脂可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)一次性包裝材料、農(nóng)用地膜、非織造布、注吹塑制品、片材制品、發(fā)泡材料、育苗缽等。
2.淀粉細(xì)化冷卻后的淀粉漿料采用4臺串聯(lián)的砂磨機(jī)組對其進(jìn)行細(xì)化處理，使淀粉的粒徑細(xì)化至平均10μm以下。
3.離心分離細(xì)化后的淀粉漿料放入離心機(jī)，脫去其中的液相介質(zhì)，得到淀粉濾餅。
4.淀粉改性離心后的淀粉濾餅分多次投入高速混合機(jī)中，每次投入150公斤淀粉濾餅，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑1.5Kg、硬脂酸潤滑劑1.5Kg進(jìn)行改性；在150℃條件下，混合20分鐘后成為變性淀粉；5.與熱塑性樹脂混合將上述變性淀粉加入到低速混合機(jī)中，與熱塑性樹脂聚乙烯75Kg、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯1.5Kg、潤滑劑硬脂酸1.5Kg、氧化促降劑環(huán)氧大豆油3Kg混合，混合攪拌20分鐘后出料；6.造粒用長徑比為45∶1帶有兩級排氣及混煉塑化螺桿的雙螺桿擠出機(jī)或混煉式擠出機(jī)將上述混合料擠出造粒成生物降解樹脂，造粒工藝溫度為170℃。造粒機(jī)頭為風(fēng)冷熱切式。經(jīng)過以上工序，制得性能優(yōu)良的本發(fā)明產(chǎn)品生物降解樹脂。
實(shí)施例2參照附

圖1，生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，包括淀粉干燥、細(xì)化、分離、改性、混合和造粒工藝過程，具體的生產(chǎn)工藝過程和條件參數(shù)1.淀粉干燥將工業(yè)土豆淀粉1500Kg和工業(yè)白油按1∶1.8重量比在均漿釜中混合均勻，然后將攪勻的淀粉漿料放入脫水釜中進(jìn)行真空脫水；脫水釜中的真空度為0.06MPa，溫度為140℃，干燥至淀粉中的水含量低于5‰。然后將淀粉漿料放入冷卻釜中冷卻至50℃。
2.淀粉細(xì)化冷卻后的淀粉漿料采用5臺串聯(lián)的砂磨機(jī)組對其進(jìn)行細(xì)化處理，使淀粉的粒徑細(xì)化至平均10μm以下。
3.離心分離細(xì)化后的淀粉漿料放入離心機(jī)，脫去其中的液相介質(zhì)，得到淀粉濾餅。
4.淀粉改性離心后的淀粉濾餅分多次投入高速混合機(jī)中，每次投入150公斤淀粉濾餅，加入鋁酸酯偶聯(lián)劑3Kg、聚乙烯蠟潤滑劑6Kg進(jìn)行改性；在120℃條件下，混合28分鐘后成為變性淀粉；5.與熱塑性樹脂混合將上述變性淀粉加入到低速混合機(jī)中，與熱塑性樹脂聚苯乙烯60Kg、增塑劑己二酸二辛酯4.5Kg、潤滑劑聚乙烯蠟8Kg、氧化促降劑玉米油6Kg混合，混合攪拌25分鐘后出料；6.造粒用長徑比為45∶1帶有兩級排氣及混煉塑化螺桿的雙螺桿擠出機(jī)或混煉式擠出機(jī)將上述混合料擠出造粒成生物降解樹脂，造粒工藝溫度為200℃。造粒機(jī)頭為風(fēng)冷熱切式。經(jīng)過以上工序，制得性能優(yōu)良的本發(fā)明產(chǎn)品生物降解樹脂。
實(shí)施例3實(shí)施例1中，淀粉為木薯淀粉，淀粉改性用偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，熱塑性樹脂采用聚丙烯，造粒機(jī)頭為水拉條式，造粒溫度為180℃，其他條件同實(shí)施例1，制得的生物降解樹脂性能優(yōu)良。
實(shí)施例4實(shí)施例2中，淀粉改性和與熱塑性樹脂混合用潤滑劑為氧化聚乙烯，熱塑性樹脂采用聚酰胺，造粒機(jī)頭為風(fēng)冷熱切式，造粒溫度為210℃，其他條件同實(shí)施例2，制得本發(fā)明所述的生物降解樹脂。
權(quán)利要求
1.生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，包括淀粉干燥、細(xì)化、液固分離、改性和混合造粒工藝過程，其特征在于具體的生產(chǎn)工藝為(1)淀粉干燥淀粉干燥采用脫水釜脫水方式，使淀粉中的水含量低于5‰；將淀粉和工業(yè)白油或高沸點(diǎn)溶劑油按1∶1～2重量比例在均漿釜中混合均勻，然后將攪勻的淀粉漿料放入脫水釜中進(jìn)行真空脫水；脫水釜中的真空度為0.05～0.095MPa，溫度為100～160℃；(2)淀粉細(xì)化冷卻后的淀粉漿料采用串聯(lián)砂磨機(jī)組進(jìn)行細(xì)化處理，使淀粉細(xì)化至平均粒徑10μm以下；(3)離心分離細(xì)化后的淀粉漿料放入離心機(jī)，脫去其中的液相介質(zhì)，得到淀粉濾餅；(4)淀粉改性離心后的淀粉濾餅投入高速混合機(jī)中，加入干燥淀粉重量0.5-5％的偶聯(lián)劑、干燥淀粉重量0.5-7.5％的潤滑劑進(jìn)行改性；在100℃～170℃條件下，混合10～30分鐘后成為變性淀粉；(5)與熱塑性樹脂混合將上述變性淀粉加入到低速混合機(jī)中，與干燥淀粉重量25-80％的熱塑性樹脂、干燥淀粉重量1-10％增塑劑、干燥淀粉重量0.5-7.5％潤滑劑和干燥淀粉重量1-15％氧化促降劑混合，混合攪拌10～30分鐘后出料；(6)造粒用長徑比為40～48∶1帶有排氣及混煉塑化螺桿的雙螺桿擠出機(jī)或混煉式擠出機(jī)將上述混合料擠出造粒，造粒工藝溫度為100～240℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于淀粉為工業(yè)玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉或木薯淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于脫水釜脫水干燥后的淀粉漿料要在冷卻釜中冷卻至60℃以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑或鋯類偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于潤滑劑為硬脂酸鹽、硬脂酸、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于熱塑性樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于增塑劑為己(癸)二酸二辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于氧化促降劑為玉米油或環(huán)氧大豆油。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于淀粉砂磨細(xì)化采用3～7臺砂磨機(jī)串聯(lián)方式連續(xù)進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于擠出造粒過程有兩級排氣，造粒采用風(fēng)冷熱切或水拉條式進(jìn)行。
全文摘要
生物降解樹脂的生產(chǎn)方法屬于樹脂制備技術(shù)領(lǐng)域。制備工藝:淀粉干燥采用脫水釜脫水方式,使淀粉水含量低于5‰;砂磨機(jī)組細(xì)化淀粉至平均粒徑10μm以下;離心分離得到淀粉濾餅;加入干燥淀粉重量0.5－5%的偶聯(lián)劑、0.5－7.5%的潤滑劑使淀粉改性;在混合機(jī)中加入干燥淀粉重量25－80%的熱塑性樹脂、1－10%的增塑劑、0.5－7.5%的潤滑劑和1－15%的氧化促降劑,混合攪拌10～30分鐘后出料;用長徑比40～48∶1帶有排氣的雙螺桿混煉擠出機(jī)造粒,工藝溫度100～240℃。本發(fā)明具有原料范圍廣、價(jià)廉易得、生產(chǎn)工藝簡單、易工業(yè)化實(shí)施、生產(chǎn)成本低、生物降解樹脂具有降解性能良好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C08L3/00GK1363625SQ01134820
公開日2002年8月14日 申請日期2001年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月15日
發(fā)明者劉嘉藩, 全世普 申請人:天津丹海股份有限公司