一种生态薄膜专用填充母料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生态塑料领域，具体涉及一种生态薄膜专用填充母料及其制备方法。通过将淀粉完全干燥，在干态条件以及氮冷冻保护下与具有层结构的二维无机物研磨，使淀粉与二维无机物的层结构结合从而插入二维无机物的层间，进一步利用液状聚异丁烯裹覆使其具有耐水性。一方面二维无机物携带淀粉分散并保护淀粉，使淀粉在无小分子润滑剂、增塑剂条件下具有良好的加工流动性；另一方面，二维无机物对高温加工时的瞬时热量进行吸收，缓冲了高温对淀粉的影响，使其具有良好的耐高温性和可反复加工性。特别的，辅助了具有高流动性的球形无机微粒，使得填充母料在加工过程中流动性提高，分散剪切应力，有效防止淀粉剪切降解。克服了一直以来使用增塑淀粉因小分子增塑剂挥发造成塑料薄膜孔洞的缺陷。

Ecological film special filling masterbatch and preparation method thereof

The invention relates to the field of ecological plastics, in particular to a special filling masterbatch for ecological film and a preparation method thereof. By completely dry starch, under dry conditions and under the protection of nitrogen freezing with two-dimensional inorganic abrasive layer structure, the layer structure of starch and inorganic compounds with two-dimensional to insert two-dimensional inorganic layer, further use of the liquid polyisobutylene coated with water resistance. A two-dimensional inorganic carrying starch dispersion and protection of starch, the starch has good fluidity in no small molecular lubricant and plasticizer conditions; on the other hand, 2D inorganic high-temperature processing of the instantaneous heat absorption, high temperature buffer on starch influence, which has good resistance to high temperature and repeated processing. In particular, with the high mobility of the spherical inorganic particles, so that the filling masterbatch in the process of improving the flow, the dispersion of shear stress, effectively prevent the shear degradation of starch. The utility model overcomes the defects of the plastic film hole caused by the volatilization of the small molecular plasticizer.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生态塑料领域。具体涉及一种生态薄膜专用填充母料及其制备方法。该填充母料属于淀粉基塑料，具有生物降解性和物理机械崩解性，更为重要的是用于薄膜有效克服目前以淀粉为主体的填充母料在薄膜中产生气孔的缺陷。
技术介绍
随着高分子科学和技术的迅猛发展，对高分子材料制品的功能性要求越来越高。生态塑料成为高分子材料的一个重要发展趋势。特别是具有生物降解功能的生态塑料，被埋入地下后由于含有易被微生物分解的活性基团羟基、酯基、羧基等，在于微生物作用下，极易被分解成为水和二氧化碳，从而回归大自然。然而，塑料领域获得的生态塑料其加工性能一直存在问题，而且成本较高。影响了生态塑料的大范围推广使用。如目前已有通过微生物发酵或化学合成了具有生物降解功能的生物聚合物聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、二氧化碳聚合物（PPC）、聚己内酯（PCL）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等。一方面由于微生物发酵或化学合成的生物降解塑料原料来源有限，工艺复杂，生产成本过高，规模化生产困难，因此造成生物塑料价格过高，大面积推广使用受到限制；另一方面，因其基团含有羟基、酯基、羧基等基团，使得加工性能并不理想。导致在用于薄膜加工时存在熔体强度低、难以成型、反复加工易降解等严重缺陷。因此上述生物聚合物通常需要搭配加工性较好的树脂使用。淀粉属于生物高分子，在制备生态塑料中占据极其重要的优势。其根本原因是成本低、来源广、可再生。为生态塑料的长远发展提供了重要的原料支撑。但淀粉同样面临着加工性差、耐热性差、难以反复加工的缺陷。对此，技术人员针对淀粉的热加工性进行了不断地改性。如通过对淀粉颗粒的细化，使分子整体结构松弛、结晶度下降、分子量降低等，从而使淀粉的无序化程度增加来提高加工性。但由于淀粉始终属于高结晶体，因此微细化改性具有较大的局限性。更为普遍的是使小分子增塑剂渗人淀粉分子内部，从而大幅提升淀粉的塑性，如出现了热塑性淀粉。本领域技术人员通常为了提升淀粉的加工性，使用了较多的润滑剂（如白油、聚乙烯蜡等）或者加入较多的小分子增塑剂（如乙二醇、甘油等），尽管提高了加工的塑性，但在高温加工时小分子润滑剂、增塑剂极易挥发，从而造成了生态塑料制品的缺陷。特别是在薄制品如薄膜中添加使用时，由于小分子挥发导致薄膜表面出现均匀的孔洞。这一缺陷阻碍了淀粉在薄膜中的大面积应用推广。
技术实现思路
鉴于上述淀粉作为生态塑料原料在制备薄膜时易出现孔洞的缺陷，本专利技术提出一种生态薄膜专用填充母料的制备方法，该方法是以淀粉为主体材料，在淀粉细化过程中通过与辅助的二维无机物结合，使达到纳米级的淀粉插入二维无机物的层间，通过与载体树脂挤出造粒得到生态薄膜专用填充母料。一方面二维无机物携带淀粉分散并保护淀粉，使淀粉在无小分子润滑剂、增塑剂条件下具有良好的加工流动性；另一方面，二维无机物对高温加工时的瞬时热量进行吸收，缓冲了高温对淀粉的影响。进一步提供由该方法制备的专用填充母料，专用填充母料添加于普通薄膜级树脂制备薄膜，薄膜表面无孔洞、膜面分散均匀、各边料和机头料反复加工无降解。为实现上述目的，具体采用如下技术方案：一种生态薄膜专用填充母料的制备方法，其特征是制备方法按照如下方式进行：1）将淀粉、二维无机物分别干燥至含水低于1%，然后以质量比100:（50-80）混合均匀，在氮气冷冻保护条件下在气流研磨机中干态研磨至二维无机物层厚小于100nm，使淀粉与二维无机物的层间结合，然后与液状聚异丁烯在高速分散机中分散，使液状聚异丁烯裹覆于二维无机物、淀粉结合体的表面；2)将步骤（1）得到的物料70-80重量份与球形无机微粒5-10重量份、载体树脂10-20重量份混合均匀，送入双螺杆反应挤出器，设置双螺杆反应挤出器温度100-150℃，主机转速为200-300转/分钟，通过连续混炼、脱挥、挤出切粒得到生态薄膜专用填充母料。上述制备方法步骤1）所述的二维无机物为具有层结构的滑石粉、云母粉、叶腊石粉、二硫化钼粉中的至少一种。上述制备方法步骤1）所述的液状聚异丁烯使用量为干燥淀粉、二维无机物总质量的3-5%。上述制备方法步骤1）所述的气流研磨机选用扁平式气流粉碎机、循环管式气流粉碎机、旋喷式气流粉碎机、喷射式气流粉碎机、靶式气流粉碎机、流化床式气流粉碎机、对撞式气流粉碎机、超音速气流粉碎机、涡旋气流粉碎机中的一种。上述制备方法步骤2）所述的球形无机微粒为粒径小于10μm，球度大于80%的硫酸钡、陶瓷微球、玻璃微珠、硫化锌中的至少一种。上述制备方法步骤2）所述的载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯中的至少一种。一种生态薄膜专用填充母料，其特征是由上述制备方法制备而得的生态薄膜专用填充母料。该填充母料显著的优势是没有使用小分子润滑剂、增塑剂，且有良好的分散性、流动性和反复热加工性，克服了一直以来使用增塑淀粉因小分子增塑剂挥发造成塑料薄膜孔洞的缺陷。本专利技术通过将淀粉完全干燥，在干态条件以及氮冷冻保护下与具有层结构的二维无机物研磨，使淀粉与二维无机物的层结构结合从而插入二维无机物的层间，进一步利用液状聚异丁烯裹覆使其具有耐水性。一方面二维无机物携带淀粉分散并保护淀粉，使淀粉在无小分子润滑剂、增塑剂条件下具有良好的加工流动性；另一方面，二维无机物对高温加工时的瞬时热量进行吸收，缓冲了高温对淀粉的影响，使其具有良好的耐高温性和可反复加工性。特别的，辅助了具有高流动性的球形无机微粒，使得填充母料在加工过程中流动性提高，分散剪切应力，有效防止淀粉剪切降解。本专利技术一种生态薄膜专用填充母料及其制备方法，提供了一种全新的淀粉塑料制备技术，与现有淀粉塑料填充母料相比显著的进步和优异的效果表现在：1、通过二维无机物保护淀粉，该填充母料显著的进步是没有使用小分子润滑剂、增塑剂，且有良好的分散性、流动性，克服了一直以来使用小分子增塑剂挥发造成塑料薄膜孔洞的缺陷。2、通过二维无机物对高温加工时的瞬时热量进行吸收，缓冲了高温对淀粉的影响，使其具有良好的耐高温性和可反复加工性。特别的，辅助了具有高流动性的球形无机微粒，使得填充母料在加工过程中流动性提高，分散剪切应力，有效防止淀粉剪切降解。3、本专利技术一种生态薄膜专用填充母料的制备方法，提升淀粉加工性能明显，生产工艺简单可控，生产成本较低，适合规模生产，大幅推动了淀粉基生态塑料的应用。具体实施方式以下具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本专利技术的范围内。实施例11）将玉米淀粉、二维无机物叶腊石粉分别干燥至含水低于1%，其中玉米淀粉将自然水\\结晶水在内的水分干燥至小于1%,然后以质量比100:50混合均匀，在氮气冷冻保护条件下在扁平式气流粉碎机干态研磨15min,至二维无机物层厚小于100nm，且使淀粉与二维无机物叶腊石的层间结合，典型的验证是将淀粉插层物置于水中,能够快速沉淀,而上层液浑浊度小,基本可以判定淀粉与二维无机物叶腊石的结合紧密。然后与液状聚异丁烯在高速分散机中分散，使液状聚异丁烯裹覆于二维无机物、淀粉结合体的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生态薄膜专用填充母料的制备方法，其特征是制备方法按照如下方式进行：1）将淀粉、二维无机物分别干燥至含水低于1%，然后以质量比100:（50‑80）混合均匀，在氮气冷冻保护条件下在气流研磨机中干态研磨至二维无机物层厚小于100nm，使淀粉与二维无机物的层间结合，然后与液状聚异丁烯在高速分散机中分散，使液状聚异丁烯裹覆于二维无机物、淀粉结合体的表面；2)将步骤（1）得到的物料70‑80重量份与球形无机微粒5‑10重量份、载体树脂10‑20重量份混合均匀，送入双螺杆反应挤出器，设置双螺杆反应挤出器温度100‑150℃，主机转速为200‑300转/分钟，通过连续混炼、脱挥、挤出切粒得到生态薄膜专用填充母料。

【技术特征摘要】
1.一种生态薄膜专用填充母料的制备方法，其特征是制备方法按照如下方式进行：1）将淀粉、二维无机物分别干燥至含水低于1%，然后以质量比100:（50-80）混合均匀，在氮气冷冻保护条件下在气流研磨机中干态研磨至二维无机物层厚小于100nm，使淀粉与二维无机物的层间结合，然后与液状聚异丁烯在高速分散机中分散，使液状聚异丁烯裹覆于二维无机物、淀粉结合体的表面；2)将步骤（1）得到的物料70-80重量份与球形无机微粒5-10重量份、载体树脂10-20重量份混合均匀，送入双螺杆反应挤出器，设置双螺杆反应挤出器温度100-150℃，主机转速为200-300转/分钟，通过连续混炼、脱挥、挤出切粒得到生态薄膜专用填充母料。2.根据权利要求1所述一种生态薄膜专用填充母料的制备方法，其特征在于：制备方法步骤1）所述的二维无机物为具有层结构的滑石粉、云母粉、叶腊石粉、二硫化钼粉中的至少一种。3.根据权利要求1所述一种生态薄膜专用填充母料的制备方法，其特征在于：制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51