專(zhuān)利名稱(chēng)：熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有良好力學(xué)性能的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物及其制作方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，塑料廢棄物的主要處理方法為填埋、焚燒和回收再利用。但由于塑料質(zhì)地輕、體積大、難分解，填埋不僅需要占用大量的土地資源，更直接造成環(huán)境污染；焚燒雖能回收部分熱能，但產(chǎn)生溫室氣體，且有些品種的塑料焚燒還會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，如二噁英等，造成二次污染；回收再利用則受塑料品種、用途等限制，對(duì)整個(gè)回收系統(tǒng)提出了更高的要求，即使在發(fā)達(dá)國(guó)家，如意大利、日本等，其塑料回收率也不足10%，而我國(guó)則低于5%。隨著塑料制品消費(fèi)量的日益增大，其廢棄物的處理不僅給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，更造成了對(duì)石油資源的浪費(fèi)。進(jìn)入二十一世紀(jì)，環(huán)境和資源問(wèn)題備受世人關(guān)注。為了緩解環(huán)境污染和資源短缺給人類(lèi)生存和發(fā)展帶來(lái)的威脅，各國(guó)紛紛制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，頒布相應(yīng)的法律法規(guī)，國(guó)際社會(huì)更是提出了環(huán)境友好概念。2002年召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展世界首腦會(huì)議上通過(guò)的 《約翰內(nèi)斯堡實(shí)施計(jì)劃》首次正式提出“環(huán)境友好型材料”，其基本定義為具有滿意的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性，或能夠改善環(huán)境的材料。環(huán)境友好型材料是從節(jié)約資源和防止污染的角度來(lái)重新審視和改革傳統(tǒng)材料學(xué)，降低生產(chǎn)與使用過(guò)程中資源和能源的消耗，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，提高再生循環(huán)率，從而使人類(lèi)對(duì)環(huán)境的治理可以從治標(biāo)(即從末端治理污染)轉(zhuǎn)向治本(即開(kāi)發(fā)清潔工藝技術(shù)，減少污染源頭，生產(chǎn)環(huán)境友好的產(chǎn)品)。生物降解塑料，可由自然環(huán)境中的微生物如細(xì)菌、真菌和藻類(lèi)的作用引起降解。根據(jù)其可降解程度的不同又可細(xì)分為不完全降解型和完全降解型。不完全降解型多為傳統(tǒng)石油基樹(shù)脂(通用聚烯烴)與其它可降解材料的共混物，其降解程度由可降解組分的含量決定。完全降解型的成分中不含或很少含有聚烯烴類(lèi)物質(zhì)，因其降解產(chǎn)物可成為微生物的營(yíng)養(yǎng)源而能夠被完全吸收，符合環(huán)境友好型材料的要求，是可降解塑料的發(fā)展方向?？赏耆到馑芰辖陙?lái)的研究熱點(diǎn)是淀粉與聚乳酸共混物。聚乳酸(PLA)是一種完全生物質(zhì)功能性高分子聚酯材料，具有優(yōu)良的性能且易降解生成對(duì)環(huán)境無(wú)害的二氧化碳和水；淀粉是一種天然的生物高分子物質(zhì)，具有生物可降解性，來(lái)源豐富和廉價(jià)等特點(diǎn)，常在共混體系內(nèi)作為填料降低聚合物的成本。將淀粉填充到聚乳酸材料中，大大減小了聚乳酸材料的生產(chǎn)成本，改變了由于聚乳酸現(xiàn)行制備工藝較復(fù)雜，成本較高，只是在醫(yī)藥領(lǐng)域內(nèi)使用的現(xiàn)狀。但是由于淀粉的高分散性，分子之間強(qiáng)烈的相互作用，以及聚乳酸脆性較強(qiáng)， 所以淀粉與聚乳酸共混物往往存在著相容性差，力學(xué)性能較差，造成韌性不足，這成為它在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的一大障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物及其制作方法，其具有優(yōu)良的力 學(xué)性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決措施如下 熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，包括以下重量份的材料 淀粉40_57份；
聚乳酸15-35份； 甘油:10_15份； 檸檬酸三丁酯3_9份； 聚羥基酯醚5_9份。進(jìn)一步的，所述的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，還包括以下重量份的材料 十聚甘油五硬酸酯3_5份；
醋酸纖維素7_10份。更進(jìn)一步的，所述的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，所述材料組分的重量份如下
淀粉42-55份； 聚乳酸15-30份； 甘油10-15份； 檸檬酸三丁酯4_8份； 聚羥基酯醚5_8份； 十聚甘油五硬酸酯3_5份； 醋酸纖維素8-10份。再進(jìn)一步的，所述的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，所述材料組分的重量份如下
淀粉46-51份； 聚乳酸15-16份； 甘油10-11份； 檸檬酸三丁酯7_8份； 聚羥基酯醚6_7份； 十聚甘油五硬酸酯4_5份； 醋酸纖維素9-10份。所述的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，所述的淀粉為玉米淀粉。一種制作熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物的制備方法，包括以下工藝步驟
a)將按比例稱(chēng)量好的淀粉和甘油倒入高速混合攪拌機(jī)中，高速混合兩分鐘，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在100-135°C，形成熱塑性淀粉顆粒；
b)將按比例稱(chēng)取好的聚乳酸、檸檬酸三丁酯、聚羥基酯醚、十聚甘油五硬酸酯、醋酸纖維素與步驟a)中獲得的熱塑性淀粉顆粒加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在140-180°C，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒。本發(fā)明有益效果在于本發(fā)明的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，其具有優(yōu)異的力學(xué)性能。本發(fā)明的混合物，采用淀粉和聚乳酸為主料，輔以多種助劑，相互作用、結(jié)合，使得制造出來(lái)的混合物具有優(yōu)異的力學(xué)性能，這些助劑中
甘油，檸檬酸三丁酯淀粉中加入甘油，在熱力場(chǎng)和外力場(chǎng)作用下可以使小分子甘油滲透到淀粉分子之間，削弱淀粉分子之間的氫鍵，從而使淀粉分子間力降低，提高了活動(dòng)能力，促進(jìn)分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改善其力學(xué)性能和加工性能。檸檬酸三丁酯是小分子 增塑劑很容易滲進(jìn)到聚乳酸，使聚乳酸大分子鏈段容易改變構(gòu)象，排列規(guī)整，減少內(nèi)應(yīng)力和缺陷，從而提高聚乳酸的拉伸強(qiáng)度。聚羥基酯醚；不但能夠作為一種分散劑有效的改善淀粉在混合物中的分散，還表現(xiàn)出良好的界面增容作用，能改善兩相的相容性，提高兩相的界面作用力。使得熱塑性淀粉與聚乳酸很好結(jié)合，相互之間有了很好的分散，使的混合物的力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率)有了很大的提高。加入上述的甘油、檸檬酸三丁酯、聚羥基酯醚三種助劑和淀粉、聚乳酸混合后， 制造出來(lái)的混合物已經(jīng)具有比較優(yōu)異的力學(xué)性能；為了進(jìn)一步的加強(qiáng)混合物的力學(xué)性能， 本發(fā)明的混合物還加入了如下的助劑
十聚甘油五硬酸酯，可以提高混合物的耐老化性能與力學(xué)性能。醋酸纖維素不但可以增強(qiáng)混合物的抗張強(qiáng)度，而且還能使混合物的耐水性能得到提高。
具體實(shí)施例方式以下所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。實(shí)施例1 ；
玉米淀粉:51kg ；聚乳酸:15kg ；甘油=IOkg ；檸檬酸三丁酯:3kg ；聚羥基酯醚7kg ； 十聚甘油五硬酸酯4kg ；醋酸纖維素10kg。將51kg玉米淀粉與IOkg甘油在高速攪拌機(jī)中混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性淀粉顆粒。將上述制備好的熱塑性淀粉與15kg 聚乳酸、3kg檸檬酸三丁酯、7kg聚羥基酯醚、4kg十聚甘油五硬酸酯、IOkg醋酸纖維素加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆?？梢杂脕?lái)制作一次性餐具、塑料袋等。實(shí)施例2 ；
玉米淀粉40kg ；聚乳酸30kg ；甘油10kg ；檸檬酸三丁酯3kg ；聚羥基酯醚 7kg ；十聚甘油五硬酸酯3kg ；醋酸纖維素7kg。將40kg玉米淀粉與IOkg甘油在高速攪拌機(jī)中混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性淀粉顆粒。將上述制備好的熱塑性淀粉與30kg 聚乳酸、3kg檸檬酸三丁酯、7kg聚羥基酯醚、3kg十聚甘油五硬酸酯、7kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆?？梢杂脕?lái)制作一次性餐具、塑料袋等。實(shí)施例3 ；
玉米淀粉44kg ；聚乳酸17kg ；甘油15kg ；檸檬酸三丁酯9kg ；聚羥基酯醚 5kg ；十聚甘油五硬酸酯3kg ；醋酸纖維素7kg。將44kg玉米淀粉與15kg甘油在高速攪拌機(jī)中混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性淀粉顆粒。將上述制備好的熱塑性淀粉與17kg聚乳酸、9kg檸檬酸三丁酯、5kg聚羥基酯醚、3kg十聚甘油五硬酸酯、7kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆?？梢杂脕?lái)制作一次性餐具、塑料袋等。實(shí)施例4 ；
玉米淀粉:45kg ；聚乳酸:16kg ；甘油:14kg ；檸檬酸三丁酯:3kg ；聚羥基酯醚5kg ； 十聚甘油五硬酸酯5kg ；醋酸纖維素12kg。將45kg玉米淀粉與14kg甘油在高速攪拌機(jī)中混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性淀粉顆粒。將上述制備好的熱塑性淀粉與16kg 聚乳酸、3kg檸檬酸三丁酯、5kg聚羥基酯醚、5kg十聚甘油五硬酸酯、12kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆?？梢杂脕?lái)制作一次性餐具、塑料袋等。實(shí)施例5 ；
玉米淀粉:46kg ；聚乳酸:14kg ；甘油:16kg ；檸檬酸三丁酯:6kg ；聚羥基酯醚6kg ； 十聚甘油五硬酸酯5kg ；醋酸纖維素7kg。將46kg玉米淀粉與16kg甘油在高速攪拌機(jī)中混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性淀粉顆粒。將上述制備好的熱塑性淀粉與14kg 聚乳酸、6kg檸檬酸三丁酯、6kg聚羥基酯醚、5kg十聚甘油五硬酸酯、7kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆?？梢杂脕?lái)制作一次性餐具、塑料袋等。實(shí)施例6 ；
玉米淀粉=45. 3kg ；聚乳酸16. 5kg ；甘油10. 2kg ；檸檬酸三丁酯:5kg ；聚羥基酯醚 8kg ；十聚甘油五硬酸酯3kg ；醋酸纖維素12kg。將45. 3kg玉米淀粉與10. 2kg甘油在高速攪拌機(jī)中混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性淀粉顆粒。將上述制備好的熱塑性淀粉與16. 5kg聚乳酸、5kg檸檬酸三丁酯、8kg聚羥基酯醚、3kg十聚甘油五硬酸酯、12kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在 14(T18(TC，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆?？梢杂脕?lái)制作一次性餐具、塑料袋等。實(shí)施例7 ；
玉米淀粉:57kg ；聚乳酸:13kg ；甘油=Ilkg ；檸檬酸三丁酯:3kg ；聚羥基酯醚5kg ； 十聚甘油五硬酸酯3kg ；醋酸纖維素8kg。將57kg玉米淀粉與Ilkg甘油在高速攪拌機(jī)中混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制10(T135°C，形成熱塑性淀粉顆粒。將上述制備好的熱塑性淀粉與13kg 聚乳酸、3kg檸檬酸三丁酯、5kg聚羥基酯醚、3kg十聚甘油五硬酸酯、8kg醋酸纖維素加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在14(T18(TC，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒，共混物的顆?？梢杂脕?lái)制作一次性餐具、塑料袋等。對(duì)上述實(shí)施方式得到的混合物，干燥后注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條測(cè)試其力學(xué)性能(見(jiàn)附表 1)
拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率按照GB/T 1040-92標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，樣條尺寸(mm):長(zhǎng)(75士2)x
權(quán)利要求
1.熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，其特征在于其包括以下重量份的材料 淀粉40-57份；聚乳酸15-35份； 甘油:10-15份； 檸檬酸三丁酯3-9份； 聚羥基酯醚5-9份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，其特征在于還包括以下重量份的材料十聚甘油五硬酸酯3-5份； 醋酸纖維素7-10份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，其特征在于所述材料組分的重量份如下淀粉:42-55份； 聚乳酸15-30份； 甘油:10-15份； 檸檬酸三丁酯4-8份； 聚羥基酯醚5-8份； 十聚甘油五硬酸酯3-5份； 醋酸纖維素8-10份。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，其特征在于所述材料組分的重量份如下淀粉46-51份； 聚乳酸15-16份； 甘油10-11份； 檸檬酸三丁酯7-8份； 聚羥基酯醚6-7份； 十聚甘油五硬酸酯4-5份； 醋酸纖維素9-10份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，其特征在于 所述的淀粉為玉米淀粉。
6.一種制作上述熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物的制備方法，其特征在于，包括以下工藝步驟a)將按比例稱(chēng)量好的淀粉和甘油倒入高速混合攪拌機(jī)中，高速混合兩分鐘，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在100-135°C，形成熱塑性淀粉顆粒；b)將按比例稱(chēng)取好的聚乳酸、檸檬酸三丁酯、聚羥基酯醚、十聚甘油五硬酸酯、醋酸纖維素與步驟a)中獲得的熱塑性淀粉顆粒加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在140-180°C，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱塑性淀粉與聚乳酸的共混物，包括以下重量份的材料淀粉40-57份；聚乳酸15-35份；甘油10-15份；檸檬酸三丁酯3-9份；聚羥基酯醚5-9份；十聚甘油五硬酸酯3-5份；醋酸纖維素7-10份。制備方法，包括以下步驟a)將按比例稱(chēng)量好的淀粉和甘油倒入高速混合攪拌機(jī)中，混合兩分鐘，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出溫度控制在100-135℃，形成熱塑性淀粉顆粒；b)將按比例稱(chēng)取好的聚乳酸、檸檬酸三丁酯、聚羥基酯醚、十聚甘油五硬酸酯、醋酸纖維素與步驟a)中獲得的熱塑性淀粉顆粒加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻，擠出造粒，擠出溫度控制在140-180℃，形成熱塑性淀粉與聚乳酸共混物顆粒。本發(fā)明的共混物，具有優(yōu)異的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C08L1/12GK102311562SQ201110268349
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者趙彥生, 郭永超 申請(qǐng)人:優(yōu)勢(shì)塑膠制品(安吉)有限公司