一種淀粉基可降解生物塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種淀粉基可降解生物塑料及其制備方法，屬于生物降解材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]塑料作為人工合成的高分子材料，由于它具有很好的成型、成膜性、絕緣性、耐酸堿、耐腐蝕性、低透氣以及易于著色、外觀鮮艷等特點，廣泛用于家電產(chǎn)品、汽車、家具、包裝用品、農(nóng)用薄膜等許多方面，塑料的大量使用，產(chǎn)生了許多無法回收的一次性塑料廢棄品，造成了日益嚴(yán)重的“白色污染”，如地下水體污染和土壤污染，動植物資源被破壞，嚴(yán)重威脅著人類的生存和健康。淀粉塑料也稱淀粉基塑料，泛指其組成含有淀粉或其衍生物的塑料，以天然淀粉為填充劑的和以天然淀粉或其衍生物為共混體系主要組分的塑料都屬此類。
[0003]傳統(tǒng)的通用高分子材料由于其本身性質(zhì)難以為微生物所降解，即不會腐爛霉變，繼而導(dǎo)致長時間留存于現(xiàn)有生活當(dāng)中，因此，塑料垃圾袋污染問題日趨嚴(yán)重，引起了全世界廣泛性的關(guān)注，現(xiàn)有的有不能為微生物所降級的通用高分子材料中加入一定比例的、能為微生物所降解的天然高分子材料，如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、甲殼質(zhì)等，所制得的產(chǎn)品就可以被微生物所降解，但這類天然高分子材料都具有高度親水性，而常見的通用高分子材料都是高度疏水的，兩者之間相容性很差，共混后機(jī)械強(qiáng)度大大下降，為了增強(qiáng)相容性，科學(xué)家曾采用過許多方法，如使淀粉硅烷化或用異氰酸酯處理，或在淀粉上接枝一層丙烯酸酯或醋酸乙烯脂，但這些方法有點價格昂貴，有點效果不佳，改性后的淀粉疏水性仍然不足。
[0004]因此，有必要對現(xiàn)有的淀粉基可降解生物塑料及其制備方法進(jìn)行改進(jìn)，使得制備的淀粉基可降解生物塑料不會對環(huán)境造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述【背景技術(shù)】中存在的不足，本發(fā)明提供了一種淀粉基可降解生物塑料及其制備方法，該方法制備的產(chǎn)品在比較干燥且無陽光直射條件下可反復(fù)使用，并且強(qiáng)度基本不變，廢棄產(chǎn)品在濕潤土壤中，微生物會使材料霉變、破碎，最終完全分解，且不會產(chǎn)生任何有害成分，所得的產(chǎn)品在日光下暴曬也可緩慢分解，不會對環(huán)境造成污染。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案:
所述的淀粉基可降解生物塑料由以下原料組成:通用高分子塑料:40_85%，高疏水性淀粉質(zhì)材料:10-50%，脂肪族聚酯:0.5-5%，氧化促進(jìn)劑:0.1-5.5%。
[0007]進(jìn)一步，所述的通用高分子材料為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯中的一種或幾種。
[0008]進(jìn)一步，所述的高疏水性淀粉質(zhì)材料為玉米、高粱、馬鈴薯制得的淀粉中的任意一種或其混合物。
[0009]進(jìn)一步，所述的脂肪族聚酯為飽和或不飽和脂肪酸的甘油單酯、甘油三酯、天然植物油或其加氫產(chǎn)物、卵磷脂中的兩種或多種混合物。
[0010]進(jìn)一步，所述的氧化促進(jìn)劑為鐵、錳、鋅的硬脂酸鹽、油酸鹽或環(huán)烷酸鹽。
[0011]進(jìn)一步，所述的淀粉基可降解生物塑料的制備方法包括以下步驟:淀粉首先在100-120 °C干燥箱中干燥4 h，然后稱取干燥后的淀粉加入到攪拌機(jī)中，在2500 -3000r/min條件下攪拌，當(dāng)?shù)矸蹨囟葹?0-100 °(:時，改性劑溶液通過注射器注入高攪機(jī)中與淀粉混合，其用量為淀粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的0.5%，攪拌30 min后加入淀粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.2%的納米二氧化娃顆粒，繼續(xù)攪拌1min，得到高疏水性淀粉質(zhì)材料，再將原料組分按比例進(jìn)行混合，用雙螺桿擠出機(jī)制成母粒，將母粒與通用高分子塑料混合后，注塑、沿壓、吹塑、成空成型制成淀粉基可降解生物塑料。
[0012]進(jìn)一步，所述的改性劑為有機(jī)過氧化物，如過氧化二苯甲酰、過氧苯甲酸、異丙苯過氧化氫及其混合物。
[0013]本發(fā)明的有益效果:玉米、高粱、馬鈴薯制得的淀粉，其來源廣泛，品種繁多，成本低廉;經(jīng)疏水化制得高疏水性淀粉質(zhì)材料，其疏水性能大大改善，與通用高分子材料相容性較好;加入脂肪酸酯、改性劑和氧化促進(jìn)劑，能夠改進(jìn)淀粉基可降解生物塑料的光降解性和化學(xué)催化降解性能;本發(fā)明的產(chǎn)品在較干燥且無陽光直射條件下可反復(fù)使用，并且強(qiáng)度基本不變，廢棄產(chǎn)品在濕潤土壤中，微生物會使材料霉變、破碎、最終完全分解，且不產(chǎn)生任何有害成分，所制得的產(chǎn)品在日光下暴曬也可緩慢分解;產(chǎn)品中所使用的原料和各類助劑都屬于完全可生物降解類型，不含任何不可降解的石油基樹脂成分，是真正意義上的完全可降解塑料，因而更具有廣闊的應(yīng)用前景;本發(fā)明制備工藝簡單，易于控制，對設(shè)備要求不高，可工業(yè)化，且投資小。
【具體實施方式】
[0014]下面將結(jié)合本發(fā)明的實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]實施例1
所述的淀粉基可降解生物塑料的制備方法包括以下步驟:
將10kg的玉米制得的淀粉首先在100 °C干燥箱中干燥4 h，然后稱取干燥后的淀粉40kg加入到攪拌機(jī)中，在2500 r/min條件下攪拌，當(dāng)?shù)矸蹨囟葹?0 "€時，改性劑過氧化二苯甲酰溶液通過注射器注入高攪機(jī)中與淀粉混合，改性劑過氧化二苯甲酰溶液的用量為
0.2kg，攪拌30 min后加入0.08kg的納米二氧化娃顆粒，繼續(xù)攪拌1min，得到高疏水性淀粉質(zhì)材料，再將5kg的飽和甘油三酯和天然植物油混合物，5kg的鋅的硬脂酸鹽混合，用雙螺桿擠出機(jī)制成母粒，將母粒與50kg的聚丙烯混合后，注塑、沿壓、吹塑、成空成型制成淀粉基可降解生物塑料。
[0016]實施例2
所述的淀粉基可降解生物塑料的制備方法包括以下步驟:
將10kg的高粱制得的淀粉首先在110 °C干燥箱中干燥4 h，然后稱取干燥后的淀粉50kg加入到攪拌機(jī)中，在2700 r/min條件下攪拌，當(dāng)?shù)矸蹨囟葹?0 "€時，改性劑過氧苯甲酸溶液通過注射器注入高攪機(jī)中與淀粉混合，改性劑過氧苯甲酸溶液的用量為0.25kg，攪拌30 min后加入0.1kg的納米二氧化娃顆粒，繼續(xù)攪拌1min，得到高疏水性淀粉質(zhì)材料，再將5kg的不飽和甘油三酯和天然植物油混合物，5kg的錳的硬脂酸鹽混合，用雙螺桿擠出機(jī)制成母粒，將母粒與40kg的聚苯乙烯混合后，注塑、沿壓、吹塑、成空成型制成淀粉基可降解生物塑料。
[0017]實施例3
所述的淀粉基可降解生物塑料的制備方法包括以下步驟:
將10kg的馬鈴薯制得的淀粉首先在120 °C干燥箱中干燥4 h，然后稱取干燥后的淀粉35kg加入到攪拌機(jī)中，在3000 r/min條件下攪拌，當(dāng)?shù)矸蹨囟葹?00°C時，改性劑異丙苯過氧化氫溶液通過注射器注入高攪機(jī)中與淀粉混合，改性劑異丙苯過氧化氫溶液的用量為
0.175kg，攪拌30 min后加入0.07kg的納米二氧化娃顆粒，繼續(xù)攪拌1min，得到高疏水性淀粉質(zhì)材料，再將2.5的不飽和脂肪酸的甘油單酯和甘油三酯混合物，2.5kg的鋅的油酸鹽混合，用雙螺桿擠出機(jī)制成母粒，將母粒與60kg的聚氯乙烯混合后，注塑、沿壓、吹塑、成空成型制成淀粉基可降解生物塑料。
[0018]本發(fā)明玉米、高粱、馬鈴薯制得的淀粉，其來源廣泛，品種繁多，成本低廉;經(jīng)疏水化制得高疏水性淀粉質(zhì)材料，其疏水性能大大改善，與通用高分子材料相容性較好;加入脂肪酸酯、改性劑和氧化促進(jìn)劑，能夠改進(jìn)淀粉基可降解生物塑料的光降解性和化學(xué)催化降解性能;本發(fā)明的產(chǎn)品在較干燥且無陽光直射條件下可反復(fù)使用，并且強(qiáng)度基本不變，廢棄產(chǎn)品在濕潤土壤中，微生物會使材料霉變、破碎、最終完全分解，且不產(chǎn)生任何有害成分，所制得的產(chǎn)品在日光下暴曬也可緩慢分解;產(chǎn)品中所使用的原料和各類助劑都屬于完全可生物降解類型，不含任何不可降解的石油基樹脂成分，是真正意義上的完全可降解塑料，因而更具有廣闊的應(yīng)用前景;本發(fā)明制備工藝簡單，易于控制，對設(shè)備要求不高，可工業(yè)化，且投資小。
[0019]最終，以上實施例僅用以說明本發(fā)明一種淀粉基可降解生物塑料及其制備方法的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述實施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其做出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種淀粉基可降解生物塑料，其特征在于:所述的淀粉基可降解生物塑料由以下原料組成:通用高分子塑料:40-85%，高疏水性淀粉質(zhì)材料:10-50%，脂肪族聚酯:0.5-5%，氧化促進(jìn)劑:0.1-5.5%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淀粉基可降解生物塑料，其特征在于:所述的通用高分子材料為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淀粉基可降解生物塑料，其特征在于:所述的高疏水性淀粉質(zhì)材料為玉米、高粱、馬鈴薯制得的淀粉中的任意一種或其混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淀粉基可降解生物塑料，其特征在于:所述的脂肪族聚酯為飽和或不飽和脂肪酸的甘油單酯、甘油三酯、天然植物油或其加氫產(chǎn)物、卵磷脂中的兩種或多種混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淀粉基可降解生物塑料，其特征在于:所述的氧化促進(jìn)劑為鐵、錳、鋅的硬脂酸鹽、油酸鹽或環(huán)烷酸鹽。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀粉基可降解生物塑料的制備方法，其特征在于:所述的淀粉基可降解生物塑料的制備方法包括以下步驟:淀粉首先在100-120 °C干燥箱中干燥4 h，然后稱取干燥后的淀粉加入到攪拌機(jī)中，在2500 -3000r/min條件下攪拌，當(dāng)?shù)矸蹨囟葹?0-100 °(:時，改性劑溶液通過注射器注入高攪機(jī)中與淀粉混合，其用量為淀粉質(zhì)量百分比的0.5%，攪拌30 min后加入淀粉質(zhì)量百分比0.2%的納米二氧化娃顆粒，繼續(xù)攪拌1min，得到高疏水性淀粉質(zhì)材料，再將原料組分按比例進(jìn)行混合，用雙螺桿擠出機(jī)制成母粒，將母粒與通用高分子塑料混合后，注塑、沿壓、吹塑、成空成型制成淀粉基可降解生物塑料。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種淀粉基可降解生物塑料，其特征在于:所述的改性劑為有機(jī)過氧化物，如過氧化二苯甲酰、過氧苯甲酸、異丙苯過氧化氫及其混合物。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種淀粉基可降解生物塑料及其制備方法，屬于生物降解材料技術(shù)領(lǐng)域；所述的淀粉基可降解生物塑料由以下原料組成：通用高分子塑料：40-85%，高疏水性淀粉質(zhì)材料：10-50%，脂肪族聚酯：0.5-5%，氧化促進(jìn)劑：0.1-5.5%；所述的淀粉基可降解生物塑料的制備方法包括以下步驟：將淀粉進(jìn)行疏水化處理，得到高疏水性淀粉質(zhì)材料，再將原料組分按比例進(jìn)行混合，用雙螺桿擠出機(jī)制成母粒，將母粒與通用高分子塑料混合后，注塑、沿壓、吹塑、成空成型制成淀粉基可降解生物塑料；該方法制備的產(chǎn)品在比較干燥且無陽光直射條件下可反復(fù)使用，并且強(qiáng)度基本不變，廢棄產(chǎn)品在濕潤土壤中最終完全分解，且不會產(chǎn)生任何有害成分，不會對環(huán)境造成污染。
【IPC分類】C08L25/06, C08L27/06, C08K5/103, C08K5/14, C08L3/02, C08L91/00, C08K13/02, C08K5/098, C08L23/12, C08K3/36
【公開號】CN105566690
【申請?zhí)枴緾N201610078670
【發(fā)明人】馬海清, 劉剛, 林航
【申請人】黑龍江鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月4日