一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜及其
制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及塑料薄膜技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前傳統(tǒng)的高分子材料工業(yè)因石油資源的日益減少導(dǎo)致成本上升而發(fā)展速度減緩，與此同時(shí)，高分子材料產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯，引起社會(huì)的極大重視。淀粉與石油化工原料相比具有廉價(jià)，可以再生，可生物降解，污染小和生產(chǎn)過(guò)程無(wú)毒害的特點(diǎn)。淀粉在生物基可降解環(huán)保材料領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和利用引起世界上許多國(guó)家的重視，現(xiàn)有利用淀粉基及其衍生物制備的可降解塑料占整個(gè)可降解塑料的60%以上。但是淀粉在提高塑料可降解性能的同時(shí)，一方面會(huì)造成其物理機(jī)械性能的下降，使其加工困難，另一方面還存在親水性太強(qiáng)，與大部分通用樹(shù)脂之間的相容性很差，致使制成的薄膜力學(xué)性能大幅下降，阻水性能差，從而阻礙了淀粉塑料在工業(yè)化推廣過(guò)程中的廣泛應(yīng)用。
[0003]聚乙烯醇是一種用途廣泛的高分子聚合物，性能介于塑料和橡膠之間，含有大量的極性基團(tuán)羥基，毒性很低，分子鏈結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)規(guī)整，具有獨(dú)特的強(qiáng)力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護(hù)膠體性、氣體阻絕性以及經(jīng)特殊處理具有的耐水性，同時(shí)還具有一定的生物降解性，在濕環(huán)境中有細(xì)菌存在的條件下6個(gè)月內(nèi)可以完全分解成水和二氧化碳，是完全生物降解材料，但是降解過(guò)程中對(duì)降解環(huán)境要求較高，使降解速度還是顯得相對(duì)較慢。
[0004]苧麻是極具中國(guó)特色的傳統(tǒng)纖維作物，我國(guó)常年苧麻種植面積達(dá)到20萬(wàn)公頃左右，除了苧麻韌皮提取作為紡織產(chǎn)品之外，苧麻麻骨很少被利用。苧麻麻骨利用率低下，處理難等問(wèn)題一直是各級(jí)政府和有關(guān)部門(mén)普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是農(nóng)民極其關(guān)心的問(wèn)題。苧麻骨作為苧麻產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)加工的副產(chǎn)物，是重要的生物資源，其中富含纖維素、半纖維素，其纖維素含量和纖維形態(tài)類(lèi)似闊葉樹(shù)種，理論上是理想的植物纖維餐具的制備原料，且對(duì)其合理高效的開(kāi)發(fā)利用對(duì)于提高苧麻綜合價(jià)值、促進(jìn)苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展都意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜及其制備方法。使用高含量的表面疏水改性的淀粉作為基體，配合添加將苧麻麻骨作為淀粉基全降解塑料薄膜的增強(qiáng)材料，能夠提高薄膜的強(qiáng)度以及防水、防油性能，而且成本低、不會(huì)產(chǎn)生污染；添加適量比例的聚乙烯醇以及聚乳酸、乙酰基檸檬酸三正丁酯，能夠降低聚乙烯醇的熔點(diǎn)，便于與淀粉基體進(jìn)行共混，可提高薄膜的力學(xué)性能以及耐水性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施:
一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，由下列重量份的原料制備制成:玉米淀粉68-72、納米蒙脫土 7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇20-25、聚乳酸8-10、乙?；鶛幟仕崛□?3-15、亞磷酸三酯2.5_4、單硬脂酸甘油脂1.5-2.5、乙醇3-4、納米二氧化硅2-3、殼聚糖2_3 ；
本發(fā)明所述一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，由以下具體步驟制成:
(1)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩30-40分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末；
(2)將苧麻麻骨干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，再與納米二氧化硅、殼聚糖混合，混合均勻后放入捏合機(jī)中，控溫130°C，捏合20分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料；
(3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與單硬脂酸甘油脂、乙醇混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散60-90分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下熔融擠出造粒，得到直徑為6_的淀粉母料；
(4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乳酸、乙?；鶛幟仕崛□ヒ约捌溆嗍Ｓ喑煞衷诔叵禄旌暇鶆蚝?，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明對(duì)淀粉制成薄膜后強(qiáng)度不足的問(wèn)題進(jìn)行改性，將淀粉、納米蒙脫土混合后進(jìn)行疏水化表面處理，超聲振蕩使淀粉的粒徑下降，比表面積增大，鈦酸四丁酯與疏水劑花生油有效的屏蔽了淀粉表面羥基，形成高疏水層；同時(shí)納米蒙脫土具有良好的氣體阻隔性能，耐熱、耐磨、強(qiáng)度高；再將二氧化硅、殼聚糖與苧麻麻骨混合后制成增強(qiáng)材料添加到產(chǎn)品的制造中，能夠薄膜的強(qiáng)度，具有良好的耐水、耐油性能；最后將聚乙烯醇與聚乳酸、乙酰基檸檬酸三正丁酯混合后，可以降低聚乙烯醇的熔點(diǎn)，進(jìn)而更好的與淀粉母料進(jìn)行混合，提高產(chǎn)品的力學(xué)性能。
[0008]本發(fā)明結(jié)合淀粉與聚乙烯醇的特點(diǎn)，淀粉含量高，具有良好的可塑性以及加工性能，還添加了苧麻麻骨成分，降低了生產(chǎn)成本，制備出的產(chǎn)品，既能達(dá)到使用強(qiáng)度的需求，又能滿(mǎn)足容易降解的環(huán)保需求，過(guò)程易于控制，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
具體實(shí)施方案
[0009]下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:玉米淀粉68、納米蒙脫土 7、花生油0.6、鈦酸四丁酯1.2、苧麻麻骨12、聚乙烯醇20、聚乳酸8、乙?；鶛幟仕崛□?3、亞磷酸三酯2.5、單硬脂酸甘油脂1.5、乙醇3、納米二氧化硅2、殼聚糖2 ;
本發(fā)明所述一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，由以下具體步驟制成:
(I)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩30分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末；
(2)將苧麻麻骨干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80目的粉末，然后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，再與納米二氧化硅、殼聚糖混合，混合均勻后放入捏合機(jī)中，控溫130°C，捏合20分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料；
(3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與單硬脂酸甘油脂、乙醇混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散60分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下熔融擠出造粒，得到直徑為6_的淀粉母料；
(4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乳酸、乙?；鶛幟仕崛□ヒ约捌溆嗍Ｓ喑煞衷诔叵禄旌暇鶆蚝?，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
[0011]將本發(fā)明產(chǎn)品按照GB/T 20197-2006的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講解試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)4個(gè)月的土埋實(shí)驗(yàn)，生物降解率可以達(dá)到63.1%。按照GB/T 1040.3-2006進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，橫向拉伸強(qiáng)度為25.87MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為649.18% ;縱向拉伸強(qiáng)度為22.6 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為449.35%，符合標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:玉米淀粉68-72、納米蒙脫土 7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇20-25、聚乳酸8-10、乙酰基檸檬酸三正丁酯13-15、亞磷酸三酯2.5-4、單硬脂酸甘油脂1.5-2.5、乙醇3-4、納米二氧化硅2_3、殼聚糖2_3。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩30-40分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末； (2)將苧麻麻骨干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，再與納米二氧化硅、殼聚糖混合，混合均勻后放入捏合機(jī)中，控溫130°C，捏合20分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料； (3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與單硬脂酸甘油脂、乙醇混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散60-90分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下熔融擠出造粒，得到直徑為6_的淀粉母料； (4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、聚乳酸、乙?；鶛幟仕崛□ヒ约捌溆嗍Ｓ喑煞衷诔叵禄旌暇鶆蚝?，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高淀粉含量的與聚乙烯醇共混型全降解塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：玉米淀粉68-72、納米蒙脫土7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇20-25、聚乳酸8-10、乙?；鶛幟仕崛□?3-15、亞磷酸三酯2.5-4、單硬脂酸甘油脂1.5-2.5、乙醇3-4、納米二氧化硅2-3、殼聚糖2-3；本發(fā)明結(jié)合淀粉與聚乙烯醇的特點(diǎn)，淀粉含量高，具有良好的可塑性以及加工性能，還添加了苧麻麻骨成分，降低了生產(chǎn)成本，制備出的產(chǎn)品，既能達(dá)到使用強(qiáng)度的需求，又能滿(mǎn)足容易降解的環(huán)保需求，過(guò)程易于控制，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
【IPC分類(lèi)】C08K5/103, C08K3/36, C08K3/34, C08L3/02, C08L97/02, C08L67/04, C08L29/04, C08L5/08, C08K13/06, C08K5/11, C08K9/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104927094
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510273909
【發(fā)明人】萬(wàn)紅霞, 陳可夏
【申請(qǐng)人】銅陵方正塑業(yè)科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日