一种注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，包括以下重量份的原料：热塑性淀粉60～70份、聚羟基丁酸酯40～60份、甘油25～40份、滑石粉20～40份、交联剂5～15份、相容剂5～10份、纳米氢氧化镁10～20份、其它助剂1～2份。本发明专利技术制备得到的复合材料阻燃性能好，耐水及力学性能优异，可完全生物降解，降解周期短，且可用传统塑料加工设备生产，简单易加工，易于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可降解塑料及其制备方法，尤其是一种注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料及其制备方法。
技术介绍
塑料广泛应用于国民生活的各个领域，尤其是在食品包装方面，塑料产品的应用更是十分普遍。随着生活节奏的加快，一次性餐盒等一次性塑料产品广受大众青睐。但是传统塑料产品在自然条件下降解需要上百年的时间，长时间存留在自然环境中，破坏了自然环境的新陈代谢，对自然环境造成了严重的破坏。而且制备传统塑料产品的原材料主要来源于石油，随着石油资源的日益枯竭，研究一种在自然环境中能够快速、可降解的塑料已是当务之急。淀粉基塑料是一种以淀粉为原料制备的生物质材料，在自然环境中，可实现快速完全降解。与聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等化学或生物合成的可降解生物塑料相比，淀粉基塑料原料来源丰富，价格优势明显，因此，淀粉基可降解材料研究与应用比例占到了我国可降解塑料的70％以上。然而，淀粉基可降解塑料的使用性能仍然存在较明显的劣势，淀粉基可降解塑料在力学性能方面难以达到传统塑料制品的使用性能；另外，由于淀粉大分子本身具有非常强的吸水性，因此淀粉基可降解塑料的耐水性能比较差，在湿度较大的环境中使用时，不仅其力学性能会大幅度降低，而且严重还会发生助剂的析出，目前比较普遍的解决方法有两种，一是对淀粉或高分子进行改性，使之共混效果更好；二是人工合成可降解的高分子与淀粉共混。具体方式如：热塑性淀粉/PLA合金、热塑性淀粉/PBS合金、热塑性淀粉/PVA合金、热塑性淀粉/聚乙烯合金、热塑性淀粉/聚丙烯合金等。而且，关于可降解共混材料的阻燃性能，现有的专利较少涉及，这些方法在下列专利中有公开描述：中国专利申请CN104910439A公布了一种添加热塑性淀粉25～35wt％、碳酸钙5～15wt％、半纤维素15～30wt％、植物蛋白5～15wt％、聚乙烯15～30wt％、助剂3～8wt％制备一种热塑性淀粉复合材料的方法。中国专利申请CN102408586A公布了一种添加淀粉50～60份、聚丙烯10～25份、甘油12～25份、滑石粉7～12份、十聚甘油二油酸酯3～5份制备热塑性淀粉/聚丙烯合金材料的方法。中国专利申请CN102311562A公布了一种添加淀粉40～57份、聚乳酸15～35份、柠檬酸三丁酯3～9份、聚羟基酯醚5～9份、十聚甘油五硬酸酯3～5份、醋酸纤维素7～10份制备热塑性淀粉/聚乳酸合金材料的方法。中国专利申请CN104927093A公布了一种添加玉米淀粉60～65份、纳米蒙脱土7～9份、聚乙烯醇30～35份、苎麻麻骨12～14份、硬脂酸镁1～2份、钛酸四丁酯1.2～1.4份、明胶2～3份制备淀粉/聚乙烯醇合金材料的方法。中国专利申请CN104387621A公布了一种添加80～100份高直链淀粉、30～50份增塑剂、2～20份天然纤维素制备一种热塑性淀粉材料的方法。中国专利申请CN104774438A公布了一种添加热塑性淀粉30～40份、PHB聚合物40～50份、木质纤维粉6～8份、皮革粉3.5～5份、偶联剂2～4份制备热塑性淀粉/PHB合金的方法。然而，上述公布的专利存在各自明显的不足，影响了制作淀粉基可降解塑料的使用，主要体现在：(1)配方中添加了聚乙烯或聚丙烯等难降解的原料，在土壤当中并不能完全降解，不符合环境保护的要求，如中国专利申请CN104910439A、CN102408586A。(2)热塑性淀粉与添加树脂的相容性不好，因此导致力学性能不好，如中国专利申请CN104387621A。(3)淀粉具有比较好的吸水性，上述专利所公开产品均没有解决耐水性不好问题，限制了制品的应用范围。(4)上述专利所公开的产品均没有涉及复合材料的阻燃性。
技术实现思路
为解决现有专利技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种阻燃性能好，耐水及力学性能优异，可完全生物降解，降解周期短，且可用传统塑料加工设备生产，简单易加工，易于推广的注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，包括以下重量份的原料：热塑性淀粉60～70份、聚羟基丁酸酯(PHB)40～60份、甘油25～40份、滑石粉20～40份、交联剂5～15份、相容剂5～10份、纳米氢氧化镁10～20份、其它助剂1～2份。进一步的，所述的热塑性淀粉为热塑性玉米淀粉，含水量为10～13wt％，细度为100～600目，优选100～200目，该细度下的热塑性玉米淀粉制品力学性能及相容性明显优于细度较大的热塑性玉米淀粉制品。进一步的，所述的滑石粉细度为100～200目，白度为93。进一步的，所述的聚羟基丁酸酯的纯度为94％，平均分子量为297000～430000，玻璃化转变温度为175℃。进一步的，所述的纳米氢氧化镁的粒径小于100nm。进一步的，所述的甘油密度为1.2～1.4g/cm3，粘度为945～1412Pa·s。进一步的，所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)，其分子量为5～15万，透光率>90％。进一步的，所述交联剂为聚乳酸，其分子量为5～10万，熔融指数为6～20g/min。进一步的，所述其它助剂为抗氧剂、分散剂、紫外线吸收剂中的一种或几种组合。所述抗氧剂为四丙酸季戊四醇酯(抗氧剂1010)或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(抗氧剂1076)，分散剂为硬脂酸钡，紫外吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮或邻羟基苯甲酸苯酯。本专利技术的另一个目的是提供上述复合材料的制备方法，采用的技术方案如下：一种注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料的制备方法，包括以下步骤：a：将热塑性淀粉60～70份、聚羟基丁酸酯40～60份、相容剂5～10份、纳米氢氧化镁10～20份、滑石粉20～40份在混料筒中共混，共混时间为10～15min，使之在混料筒中充分混合，然后再加入25～40份甘油、5～15份交联剂、1～2份其它助剂，在80～120r/min转速下共混3～5min，得到预混物料；b：将步骤a得到的预混料加入双螺杆挤出机中，转速为300～450r/min，温度为140～180℃，熔融、挤出、造粒，得到粒料；c：将步骤b得到的粒料加到注塑机中，温度为140～180℃，经升温熔融、挤出、注塑、成型。本专利技术的有益效果在于：制备得到的复合材料阻燃性能好，耐水及力学性能优异，可完全生物降解，降解周期短，且可用传统塑料加工设备生产，简单易加工，易于推广。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。在具体实施例和对比例配方中，热塑性淀粉均采用的是食品级玉米淀粉，细度为100～200目，生产厂家是甘肃省祁连雪淀粉工贸有限公司；聚羟基丁酸酯采用的是天津国韵生物材料有限公司产品，型号为1001MD，纯度为94％，平均分子量为297000～430000，玻璃化转变温度为175℃；聚乳酸采用的是日本尤尼吉可产品，牌号为TP-4030，分子量为5～10万，熔融指数为6～20g/min；甘油均采用的是北京盛佳和科贸有限公司产品，型号为YTN-40，密度为1.2～1.4g/cm3，粘度为945～1412Pa·s；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：热塑性淀粉60～70份、聚羟基丁酸酯40～60份、甘油25～40份、滑石粉20～40份、交联剂5～15份、相容剂5～10份、纳米氢氧化镁10～20份、其它助剂1～2份。

【技术特征摘要】
1.一种注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：热塑性淀粉60～70份、聚羟基丁酸酯40～60份、甘油25～40份、滑石粉20～40份、交联剂5～15份、相容剂5～10份、纳米氢氧化镁10～20份、其它助剂1～2份。2.根据权利要求1所述的注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，其特征在于，所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其分子量为5～15万，透光率>90％。3.根据权利要求1所述的注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，其特征在于，所述交联剂为聚乳酸，其分子量为5～10万，熔融指数为6～20g/min。4.根据权利要求1-3任一所述的注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，其特征在于，所述的热塑性淀粉为热塑性玉米淀粉，含水量为10～13wt％，细度为100～600目。5.根据权利要求1-3任一所述的注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，其特征在于，所述的滑石粉细度为100～200目，白度为93。6.根据权利要求1-3任一所述的注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，其特征在于，所述的聚羟基丁酸酯的纯度为94％，平均分子量为297000～430000，玻璃化转变温度为175℃。7.根据权利要求1-3任一所述的注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔梦杰，李伟，王松之，李超芹，刘莉，李荣勋，申欣，
申请(专利权)人：青岛科技大学，潍坊华潍新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37