一种高生物炭含量母粒及其加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高生物炭含量母粒及其加工工艺，属于高分子化合物的组合物技术领域。由淀粉、生物聚乙烯、偶联剂、生物增塑剂（环氧脂肪酸甲酯，是由废弃油脂即大豆酸化油加工而成的环氧增塑剂）、润滑剂、抗氧剂和降解添加剂构成，上述各组分中，淀粉质量百分比为35‑50%，生物聚乙烯质量百分比为30‑40%，偶联剂质量百分比为1.8‑8%，生物增塑剂质量百分比为7‑20%，其余为润滑剂、抗氧剂、降解添加剂。将发明专利技术应用于塑料袋等降解塑料加工，具有生物碳含量高、可降解性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高生物炭含量母粒及其加工工艺，属于高分子化合物的组合物

技术介绍
已知的可降解塑料材料，因含有聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃成份，以致废弃后降解不彻底，“白色污染”问题未得到完全解决，生活中大量的塑料垃圾给环境造成了很大压力。而有的高聚物如聚乙烯虽然属于高生物成分物质，但其无法实现生物降解，如何使高聚物兼具生物降解与高生物炭含量，是本申请所要解决的技术问题。基于此，做出本申请。
技术实现思路
针对现有可降解塑料产品所存在的上述缺陷，本申请首先提供一种具有高生物炭含量的母粒。为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：一种高生物炭含量母粒，由淀粉、生物聚乙烯、偶联剂、生物增塑剂(环氧脂肪酸甲酯，是由废弃油脂即大豆酸化油加工而成的环氧增塑剂)、润滑剂、抗氧剂和降解添加剂构成，上述各组分中，淀粉质量百分比为35-50％，生物聚乙烯质量百分比为30-40％，偶联剂质量百分比为1.8-8％，生物增塑剂质量百分比为7-20％，其余为润滑剂、抗氧剂、降解添加剂。进一步的，作为优选：所述的高生物炭含量母粒的生物炭含量不低于65％。在母粒构成中，淀粉和生物聚乙烯是主要构成组分，两者均属于生物成分，其总和在60％以上，有效保证了生物炭含量。所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的一种或其组合，偶联剂是母粒成型的一个关键因素，在高生物炭含量母粒的形成中，偶联剂使淀粉与生物聚乙烯链段连接并延长，有利于提高母粒的加工性能，而当偶联剂选用钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的一种或其组合时，填料得到活化处理，从而提高填充量，减少树脂用量，降低制品成本，同时改善加工性能，增加了制品光泽，提高了质量，为链增长提供了良好的促进条件，且热稳定性好，吹膜时不起泡，填料易于分散，机械性能好，并可降低复合材料熔融粘度，改善加工性能，减少机械磨损，提高生产率；可提高复合材料热稳定性，表面光洁度，尺寸稳定性；可提高填充量，减少树脂用量，降低成本。所述的润滑剂选用单甘脂、硬脂酸类、聚乙烯蜡的任一种或多种的组合，润滑剂有利于提高加工性能，通过增加物料的润滑性能，实现增强塑化程度、提高塑料制品的韧性和表面光滑度的效果。更优选的，所述的润滑剂的质量百分比为1-8％。所述的抗氧剂选用三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任一种或多种的组合，抗氧剂能有效地防止复合物在长期老化过程中的热氧化降解，同时还起到高效的加工稳定作用，改善复合物在高温加工条件下的耐变色性。更优选的，所述的抗氧剂质量百分比为0.01-1％。本申请中，偶联剂为淀粉和生物聚乙烯的链增长促进成分，是链增长的必要因素，因此，在母粒构成中，淀粉、生物聚乙烯和偶联剂的配伍与选择非常关键；抗氧剂、生物增塑剂和润滑剂则作为成型的助剂，有效地改善并提高其成型效果。同时，本申请还提供了一种具有上述特征高生物炭含量母粒的加工工艺，先将高混热锅温度升至100-120℃时，将淀粉和偶联剂置于高混热锅中，在2000-3000rpm转速下启动搅拌，在该高速搅拌过程中要密切观察物料混合状态，物料的颜色，水蒸气挥发情况及物料在锅内旋转，翻滚情况，当物料温度升至85-95℃时，淀粉中的水份开始挥发出来，物料粘度增加，控制屏上电流指针逐渐上升时，必须转为低速搅拌，从而确保在原料不分解的前提下完成除湿；继续向高混热锅中添加生物聚乙烯和抗氧剂等物料，转速降低并调整至700-2000rpm，充分搅拌均匀并溶合，同时密切注意物料运行情况，防止物料因摩擦生热，温度急速升高，物料融化，粘在锅内，搅拌浆抱死；将物料转入冷锅，室温条件下物料自然降温，加入生物增塑剂，在300-400rpm转速下处理15-20min时间后，熔融共混、挤出成型。进一步的，作为优选：所述的除湿完毕时，物料含水率控制在1.5％以下，淀粉是母粒的基础成分，其含水率会直接影响到后续的链增长、混合均匀度以及挤出成型效果，淀粉与偶联剂进行预混合，除湿将物料含水率控制在1.5％以下，淀粉整体呈白色均匀的颗粒状，且淀粉以及偶联剂均处于未分解状态，既不影响其作用效果，又有利于生物聚乙烯的添加，确保淀粉、生物聚乙烯与偶联剂的充分、均匀混合，避免因湿度过高所引起的结块，当生物聚乙烯、抗氧剂加入后，高速转动下，与淀粉、偶联剂充分搅拌均匀、溶合，形成颗粒状。附图说明图1为本申请的加工流程示意图。具体实施方式实施例1-12：不同物料配比母粒的加工本实施例高生物炭含量母粒生产由配料、原料预混、除湿、热混、冷混以及挤出、冷却、成型、检验包装等步骤组成，具体过程说明如下：①配料：配料如表1所示。表1配料表(单位，％<质量百分比>)其中，淀粉可选用食用玉米淀粉(食品级(一等品)，滨州金汇玉米开发有限公司)或食用玉米淀粉(食品级(一等品)，诸城兴贸玉米开发有限公司)；生物聚乙烯选用gm9450fSlh218Stn7006(巴西(Braskem)布拉斯科公司)；偶联剂可选用三硬酯酸钛酸异丙酯(型号NDZ-130，南京曙光化工集团有限公司)或三硬酯酸钛酸异丙酯的复配物(型号NDZ-131，南京曙光化工集团有限公司)；生物增塑剂选用环保增塑剂JD86(浙江嘉澳环保科技股份有限公司)或柠檬酸三乙酯lm-07(江苏雷蒙化工科技有限公司)；润滑剂可选用聚乙烯蜡(ceralene6801，东莞市汉维科技股份有限公司)、单甘脂(浙江物美生物科技有限公司)或硬脂酸(浙江物美生物科技有限公司)；抗氧剂可选用抗氧剂(Irganox1010，广州和氏璧化工材料有限公司)或抗氧剂(Irgafos168，广州和氏璧化工材料有限公司)；降解添加剂可选用d2w氧化式生物降解添加剂(冬科降解塑料制品(上海)有限公司)或TDPATM助剂氧化式降解添加剂(EPI环保技术有限公司)。操作人员根据《生产任务单》的要求，严格按材料编号及配方要求配料，并进行复查。②原料预混、除湿：将按要求配比的淀粉、偶联剂等倒入高混热锅。高混热锅温度达到设定温度110℃时，先在700rpm转速下低速启动，加入淀粉后搅拌至物料的含水率在1.5％以下，且必需保持原材料不分解，物料成白色均匀的颗料状。③高速热混：继续向锅内加生物聚乙烯树脂、生物增塑剂等其它物质，启动高速旋转按钮，使锅中物料在2500rpm转速下高速运行，充分搅拌均匀、溶合，成为颗粒状，当物料温度升至85-95℃时，淀粉中的水份开始挥发出来，物料粘度增加，控制屏上电流指针逐渐上升时，此时，转入低速冷混。④低速冷混：将上述处理后的物料转放入冷锅，加入生物增塑剂，并在室温下自然冷却，冷却过程中控制转速为300-400rpm，低速冷混处理15-20min后，转至下一道工序使用。⑤熔融共混、挤出、成型：先喂料定量输入，物料挤压输送后熔融塑化、真空排气、混合压缩，再将熔体输送至挤出装置计量挤出，挤出成母粒，通过吹膜印刷制袋，制得高生物炭含量的塑料袋。上述工序中用到的设备：步骤②、③中的高混热锅以及步骤④中的冷锅为淀粉降解材料专用高速混合机组，型号KRL2*300/1000，生产厂家为南京鼎天机械制造有限责任公司。步骤⑤中的熔融共混、挤出成型采用淀粉降解材料专用双螺杆挤出造粒机组，型号为D75/48-1300，生产厂家为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高生物炭含量母粒，其特征在于：由淀粉、生物聚乙烯、偶联剂、生物增塑剂、润滑剂、抗氧剂和降解添加剂构成，上述各组分中，淀粉质量百分比为35‑50%，生物聚乙烯质量百分比为30‑40%，偶联剂质量百分比为1.8‑8%，生物增塑剂质量百分比为7‑20%，其余为润滑剂、抗氧剂、降解添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种高生物炭含量母粒，其特征在于：由淀粉、生物聚乙烯、偶联剂、生物增塑剂、润滑剂、抗氧剂和降解添加剂构成，上述各组分中，淀粉质量百分比为35-50%，生物聚乙烯质量百分比为30-40%，偶联剂质量百分比为1.8-8%，生物增塑剂质量百分比为7-20%，其余为润滑剂、抗氧剂、降解添加剂。2.如权利要求1所述的一种高生物炭含量母粒，其特征在于：所述的高生物炭含量母粒的生物炭含量不低于65%。3.如权利要求1所述的一种高生物炭含量母粒，其特征在于：所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的一种或其组合。4.如权利要求1所述的一种高生物炭含量母粒，其特征在于：所述的润滑剂选用单甘脂、硬脂酸类、聚乙烯蜡的任一种或多种的组合。5.如权利要求1所述的一种高生物炭含量母粒，其特征在于：所述的润滑剂的质量百分比为1-8%。6.如权利要求1所述的一种高生物炭含量母粒，其特征在于：所述的抗氧剂选用三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的任一种或多种的组合。7.如权利要求1所述的一种高生物炭含量母粒，其特征在于：所述的抗氧剂质量百分比为0.01-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙元正，张剑锋，詹豪，
申请(专利权)人：浙江华发生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33