全生物降解塑料薄膜及制备方法技术

全生物降解塑料薄膜。由粒径为1‑9μm的热塑性淀粉、可生物降解聚合物和辅助性成分为原料，经螺旋挤出设备和制膜设备加工而成。原料重量份组成为粒径1‑9μm的热塑性淀粉30‑70份，可生物降解聚合物10‑40份，相容改性成分5‑10份，纳米无机增强成分3‑5份，复合增塑成分2‑25份，润滑成分10‑30份。将各原料混合并经螺旋挤出设备和制膜设备加工而成，其中原料中的润滑成分至少分别在物料进入经螺旋挤出设备前和物料处于熔融共混阶段分次加入物料混合，其中进入螺旋挤出设备前的润滑成分加入混合量不多于其总量的1/3。通过显著增大润滑剂的用量及其混合方式，提高了淀粉的热塑性程度，显著改善了体系的流变性能和制品加工品质，大幅度提升了制品力学性能。

Biodegradable plastic film and preparation method

Biodegradable plastic film. The thermoplastic starch, biodegradable polymer and auxiliary components with a particle size of 1 to 9 m are processed by spiral extrusion equipment and film making equipment. The weight portion of the raw material consists of 70 portions of thermoplastic starch 30, with a particle size of 1 and 9 mu m, 40 biodegradable polymers, 10 compatible modifier ingredients, 5 nano inorganic reinforcing ingredients, 5 plasticized ingredients, 25 copies of compound plasticized ingredients 2. Each material is mixed and processed through a spiral extrusion equipment and a film making equipment, in which the lubricating ingredients in the raw material are at least separately added to the material before the screw extrusion equipment and the material is mixed in the melt blending stage, and the lubricating composition before the screw extrusion equipment is added to the 1/ of not more than its total amount. 3. By increasing the amount of the lubricant and the mixing method, the thermal plasticity of the starch was improved, the rheological properties of the system and the quality of the products were greatly improved, and the mechanical properties of the products were greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
全生物降解塑料薄膜及制备方法
本专利技术涉及一种全生物降解塑料薄膜，具体讲是一种含热塑性淀粉成分的全生物降解塑料薄膜，及其相应的制备方法。
技术介绍
非降解性塑料制品的生产和使用所带来的环境问题已日益显现，并引起了全社会的高度重视。公开号为CN1778833A的中国专利文献中提供了一种可完全生物降解的淀粉/聚酯塑料及其制备方法。该塑料由粒径1～9μm的热塑性淀粉、脂肪-芳香嵌段共混聚酯、长链不饱和羧酸或酸酐类接枝改性成分、有机过氧化物引发剂、多元醇酯类化合物增塑剂、有机化合物或多元醇类稳定剂及润滑剂为原料，先将淀粉经机械力-化学改性处理和热塑性处理至所说粒径后，再与其它原料混合混炼并由螺旋反应型挤出机于100℃-160℃温度条件下熔融挤出造粒。公告号为CN100338132C的中国专利文献中则提供了一种全生物分解组合物及其制造方法和用途，其基本原料组成是粒径≤6.5微米的改性淀粉、可生物降解聚合物、纳米增强剂、增塑剂、润滑剂、反应型增容剂、交联剂、和生物分解促进剂，同样是先对干燥的天然淀粉粉碎并用改性剂改性处理，然后与依次加入的增塑剂、可生物降解聚合物材料和润滑剂充分混合，再与所说比例量的交联剂和反应型增容剂在往复式单螺杆挤出机一起熔融混炼后，再继续与所说比例量的纳米增强剂和生物分解促进剂经电磁动态混炼挤出机进一步混炼挤出并造粒。在上述产品中，均采用了经机械力-化学改性处理和热塑性处理后的小粒径淀粉，与其它相应成分混合并经不同的螺杆挤出设备熔融混炼挤出得到。其都能实现塑料制品的完全生物降解，并具有较好的物理力学性能及较好的适应性等特点，但实践中发现在加工性能方面尚不够理想，并因此而在产品的力学性能等方面造成一定的不利影响。
技术实现思路
针对上述情况，本申请将提供一种改进的能全生物降解塑料薄膜，以及其相应的制备方法。本专利技术的全生物降解塑料薄膜，同样以粒径为1～9μm的热塑性淀粉、可生物降解聚合物和辅助性成分等原料，经螺旋挤出设备和制膜设备加工而成。所说原料的重量份组成形式为：上述组成中所说的热塑性淀粉，可以是采用前述文献报道方式作微细化改性及增塑处理后的包括玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、魔芋淀粉、芭蕉芋淀粉在内的淀粉中的任一种。所说的可生物降解聚合物，同样可以按前述文献方式选择合成型的或天然的可生物降解高分子聚合物中的至少一种，例如聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚乙醇酸(PGA)、聚己内酯(PCL)、聚羟烷基聚酯、聚羟基戊酸酯、聚酯酰胺、聚氨酯，以及植物纤维等。所说的相容改性成分可以为C12以上的不饱和羧酸或酸酐类化合物中的至少一种，如十八烯酸、十二烯基丁二酸酐、十一烯基丁二酸酐等，或是这些羧酸或酸酐与如聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙醇酸(PGA)等可生物降解的脂肪族聚酯的接枝共聚物。所说的复合增塑成分可以选择多元醇或其酯类化合物成分，如甘油、乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇、山梨醇、聚丙二醇、己二酸二-(2-乙基己基)酯、己二酸二丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙酸山梨醇酯中的至少一种。所说的纳米无机增强成分纳米级增强剂可以选择如碳酸钙、粘土、蒙脱土、云母、氧化钒(V2O5)、氧化钼(MoO3)等成分中的至少一种，其中优选的是至少一维尺寸为50nm以下的碳酸钙、粘土、蒙脱土。这些纳米无机增强剂对产品具有增强和增韧作用，可以使力学性能可以得到大幅度的提高。所说的润滑成分可以选择包括脂肪酸酰胺、脂肪酸酯、脂肪酸盐成分在内的润滑成分中的至少一种，如已有报道和/或使用的硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酰胺、乙撑双硬脂酰胺、羟基硬脂酸、硬脂酸正丁酯、硬脂酸钙、硬脂酸镁等成分，其中可优选硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酰胺、乙撑双硬脂酰胺等成分。由本专利技术上述全生物降解塑料薄膜的原料组成不难看出，其显著特点是采用了超常规比例量的润滑成分。润滑剂虽是目前塑料生产中的一种常用原料，但常规用量一般仅为物料总量的2～6％，用于改善加工过程中组合物的流体性能，降低加工负荷，改善制品的表面光洁度。但大量试验显示，受淀粉特殊的刚性和高分子量及加工性较差等因素影响，在含淀粉成分的塑料加工中，采用常规用量方式的润滑成分常难以在其热塑性和加工性上达到良好的效果，并会因此而影响到制品的性能和质量。本专利技术在原料组成中采用了超常规比例量的润滑成分后，通过其质量效应可以显著提高淀粉体系的热塑性和加工性，极大地改善了体系的流变性能，提高了制品的加工品质和性能质量。本专利技术上述全生物降解塑料薄膜的制备，是将充分混合后的上述原料经螺旋挤出设备熔融混炼和挤出后，再由制膜设备吹膜加工而成。物料进入螺旋挤出设备进行熔融混炼前的处理及混合，可以参照前述相关文献的方式进行。其中，所说原料中的润滑成分应分次并至少分别在物料进入经螺旋挤出设备前和物料处于熔融共混阶段加入物料混合，其中进入螺旋挤出设备前的润滑成分加入混合量不多于其总量的1/3，其余量的润滑成分在物料熔融混炼的后期加入。由于在淀粉塑料加工中提前加入润滑成分常会影响物料体系的塑化和混炼，并也会使润滑效果打折扣。为解决这些淀粉塑料加工中常见的“增塑”、“流动性”、“润滑”等性能间的矛盾，本专利技术在上述采用了超常规比例量的润滑成分的基础上，在制备过程中，又进一步对润滑成分与物料的混合采用了分次分步加入的方式，使物料在低润滑剂含量的体系下先充分塑化和混炼，然后再加入超常规用量的润滑成分，进一步改善体系的流变性能，从而实现了不仅改善了体系的加工性，也提高了体系的理化性能，使制品的力学性能大幅度提升，得到具有良好品质的完全生物降解淀粉塑料制品，达到了与传统塑料相同的性能。在用螺杆挤出设备进行熔融混炼时，尽管不排除也可以采用常规双螺杆挤出设备完成，但优选的是密炼式三螺杆挤出机，其超强压缩比和相同停留时间内对物料的挤压/揉揣可分别为双螺杆挤出机的43倍和15000次以上，都远远高于普通双螺杆挤出机。实验表明，本专利技术首次将其应用于淀粉塑料的领域后，处理淀粉的晶体结构和热塑性的总体效果可比普通双螺杆挤出机提高40％以上，产生了极其显著的效果。在上述密炼式三螺杆挤出机等螺杆挤出设备中进行熔融混炼时，使其各区的加工温度采用在100℃～180℃范围内逐渐递增的方式设置是一种更好的选择。试验表明，采用逐渐升高温度的处理方式，可以避免常规的温度先升后降工艺下物料迅速升温引起的降解和后半段降温导致体系结晶速度和结晶度降低而影响力学性能的问题。例如一种可供参考的温度设置方式可以为：一至三区100℃-130℃，四至六区130℃-150℃，七至九区150℃-165℃，十至十二区165℃-180℃。物料在螺旋挤出设备中的常规操作压力通常是在10MPa以下。试验显示，在上述的温度设置和常规操作压力的基础上，如果将物料在上述密炼式三螺杆挤出机等螺杆挤出设备中熔融混炼阶段的压力提高并维持在20-30Mpa的高压条件下，通过这种在螺筒建立的高压来处理淀粉双螺旋结构，更有利于提高淀粉的热塑性程度。例如，一般情况下物料在上述密炼式三螺杆挤出设备中的熔体压力可以采用下述方式设置：一至三区3～5Mpa，四至九区2本文档来自技高网...

【技术保护点】
全生物降解塑料薄膜的制备方法，其特征是以粒径为1～9μm的热塑性淀粉、可生物降解聚合物和辅助性成分为原料，原料的重量份组成为：粒径为1～9μm的热塑性淀30‑70份可生物降解聚合物10‑40份，相容改性成分5‑10份，纳米无机增强成分3‑5份，复合增塑成分2‑25份，润滑成分12‑30份；将充分混合的所说原料用密炼式三螺杆挤出设备和制膜设备加工制造，其中所说原料中的润滑成分分次至少分别在物料进入经螺旋挤出设备前和物料处于熔融共混阶段加入物料混合，其中进入螺旋挤出设备前的润滑成分加入混合量不多于其总量的1/3，其余量的润滑成分在物料熔融混炼后期加入，密炼式三螺杆挤出设备各区的温度采用在100℃～180℃范围内逐渐递增的方式设置；所说原料中的热塑性淀粉为经微细化改性及增塑处理的包括玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、魔芋淀粉、芭蕉芋淀粉在内的淀粉中的任一种；可生物降解聚合物为合成型或天然的可生物分解高分子聚合物中的至少一种；相容改性成分为包括十八烯酸、十二烯基丁二酸酐、十一烯基丁二酸酐在内的C12以上的不饱和羧酸或酸酐类化合物中的至少一种，或是这些化合物与可生物降解的脂肪族聚酯的接枝共聚物；复合增塑成分为多元醇或其酯类化合物成分；润滑成分为包括脂肪酸酰胺、脂肪酸酯、脂肪酸盐成分在内的润滑成分中的至少一种。...

【技术特征摘要】
1.全生物降解塑料薄膜的制备方法，其特征是以粒径为1～9μm的热塑性淀粉、可生物降解聚合物和辅助性成分为原料，原料的重量份组成为：粒径为1～9μm的热塑性淀30-70份可生物降解聚合物10-40份，相容改性成分5-10份，纳米无机增强成分3-5份，复合增塑成分2-25份，润滑成分12-30份；将充分混合的所说原料用密炼式三螺杆挤出设备和制膜设备加工制造，其中所说原料中的润滑成分分次至少分别在物料进入经螺旋挤出设备前和物料处于熔融共混阶段加入物料混合，其中进入螺旋挤出设备前的润滑成分加入混合量不多于其总量的1/3，其余量的润滑成分在物料熔融混炼后期加入，密炼式三螺杆挤出设备各区的温度采用在100℃～180℃范围内逐渐递增的方式设置；所说原料中的热塑性淀粉为经微细化改性及增塑处理的包括玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、魔芋淀粉、芭蕉芋淀粉在内的淀粉中的任一种；可生物降解聚合物为合成型或天然的可生物分解高分子聚合物中的至少一种；相容改性成分为包括十八烯酸、十二烯基丁二酸酐、十一烯基丁二酸酐在内的C12以上的不饱和羧酸或酸酐类化合物中的至少一种，或是这些化合物与可生物降解的脂肪族聚酯的接枝共聚物；复合增塑成分为多元醇或其酯类化合物成分；润滑成分为包括脂肪酸酰胺、脂肪酸酯、脂肪酸盐成分在内的润滑成分中的至少一种。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所说的物料在密炼式三螺杆挤出设备中各区的温度设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建军，
申请(专利权)人：天津市宝宏塑胶制品有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12