[发明专利]高淀粉含量的可生物降解热塑性淀粉塑料的制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种高淀粉含量的完全可生物降解热塑性淀粉塑料的制备，属可生物降解塑料制备技术领域。

背景技术

高速发展的塑料产业给人们的生产生活带来了极大的方便，但由塑料废弃物引起的“白色污染”问题也日益严重。环保问题已引起世界各国广泛的重视，为了限制不可降解塑料的生产和使用，许多国家颁布了各种法令，如提高税率、限制生产等，我国在2008年6月1号也实施了“限塑令”，各国在限制不可降解塑料生产使用的同时，也在大力推广作为其替代品的可生物降解塑料。在可生物降解塑料中，淀粉这种天然高分子物质具有来源广泛、价格低廉、再生周期短、能在多种环境下完全生物降解、不会对环境产生任何污染等优点，是最具发展前景的天然生物降解材料。淀粉基降解塑料可分为淀粉填充的不可完全生物降解的崩解型塑料和以淀粉和可生物降解树脂为主要原料的完全生物降解塑料。前者中淀粉以颗粒的形式填充在聚烯烃中，这种材料无法完全降解，因此无法彻底的解决“白色污染”问题，因此后者成了人们研究的重点。在我国，市场上广泛应用的淀粉基生物降解塑料几乎都是填充型淀粉塑料，而国外开发的一些淀粉基完全降解塑料也由于淀粉含量低，一般在35～45％，可生物降解树脂成本高，以及使用时存在一些缺陷而使应用受到一定限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高淀粉含量、低成本、可完全生物降解的热塑性淀粉塑料的制备方法。

本发明所述的完全可生物降解热塑性淀粉塑料是一种以天然淀粉为主要组分，以可降解的共混材料(包括聚乳酸、聚己内酯、脂肪族聚酯、脂肪-芳香族共聚酯、聚羟基烷酸酯、聚羟基戊酸酯、聚碳酸酯)、增塑剂、增容剂、化学引发剂、抗氧剂为辅料，经普通塑料加工设备加工成新的降解塑料体系。

本发明完全可生物降解热塑性淀粉塑料的组分按重量分数计是：天然淀粉40.0～70.0，增塑剂15.0～20.0，共混材料15.0～25.0，增容剂1.0～2.0，化学引发剂0.1～0.5，抗氧剂0.1～0.5。其中，天然淀粉可以是玉米淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉或其它植物淀粉中的一种或其混合物。增塑剂是含羟基或(和)氨基的化合物，包括乙二醇、二缩乙二醇、丙二醇、丙三醇、山梨醇、乙酸、尿素、甲酰胺、乙酰胺、聚乙烯醇、山梨酸酯中的一种或一种以上。共混材料是可生物降解性热塑性树脂中的至少一种，如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、脂肪族聚酯、脂肪-芳香族共聚酯、聚羟基烷酸酯、聚羟基戊酸酯、聚碳酸酯等，主要用于改善材料的机械性能和耐水性能。增容剂是丙烯酸、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、丙烯腈、马来酸酐中的一种或一种以上的复配物。用于改善淀粉与共混材料的相容性。引发剂为有机过氧化物中的一种，如过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化氢异丙苯、过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化月桂酰及2，5-2，5特丁基过氧化己烷等。用于引发产生活性中心。抗氧剂是受阻酚类或受阻胺类中的一种。如246、264、1010、1076等。防止加工中淀粉的氧化。

一种高淀粉含量完全可生物降解热塑性淀粉塑料的制备，包括如下步骤：

(1)将淀粉、增塑剂和抗氧剂按比例在高速搅拌机中常温搅拌1～10min，混合好的淀粉装入PE袋中自然放置1～2天，放置好的淀粉经双螺杆挤出机挤出，挤出温度为60～160℃，螺杆转速为150～300r/min。

(2)将步骤(1)制备的颗粒和共混材料、增容剂、化学引发剂、抗氧剂按比例在高速搅拌机中常温搅拌1～10min，混好的物料经双螺杆挤出机挤出，制成颗粒，挤出温度为60～200℃，螺杆转速为150～300r/min。

(3)将挤出的完全可生物降解热塑性淀粉塑料自然冷却后，置于烘箱中干燥1～3小时，烘箱温度为40～65℃。

本发明高淀粉含量可完全生物降解塑料的优点在于淀粉的颗粒结构消失，结晶结构被彻底破坏，淀粉实现了可塑性加工，加工性能较好，可以使用通用塑料设备进行加工。淀粉以热塑性形式存在，提高了材料中淀粉的含量，有利于降低材料的成本和提高降解性能。共混树脂的加入改善了材料的性能，如机械性能和加工性能得到提高，平衡吸水率降低等。高淀粉含量完全可生物降解塑料的各组分都能降解，属于完全可生物降解塑料，不会造成环境污染，可彻底解决困扰人们的“白色污染”问题。生产设备简单，普通塑料加工设备即可实现加工，无需另外添加新的设备，且生产工艺流程简短，投资和生产成本较低，产品可直接用于制造各种包装材料、薄膜、购物袋、餐具等。

具体实施方式