一种生物降解塑料母料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物降解塑料母料及其制备方法。所述母料包括淀粉、树脂和聚合物，所述淀粉是微细化改性淀粉，所述微细化淀粉与树脂和聚合物两者之和的重量比为２∶３至５∶１，其中，树脂和聚合物的重量比为１∶４至４∶１，还具有高沸点增塑剂、润滑剂和氧化促降剂，其数量分别为微细化淀粉重量的５％～４０％、１０％～３０％和０．５％～１０％。所述的方法包括四个步骤，以高速冲击法制备微细化淀粉在高速混合机加热，投入交联剂，制备微细化改性淀粉，对微细化改性淀粉降温，加入树脂和聚合物，然后造粒。母料可用于生产各种一次使用的可生物降解的塑料制品，如包装袋、地膜、育苗钵、餐饮具等。薄膜的强度高，并且，可以降低污染，保护环境。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于能在自然界中被消纳的可生物降解塑料系列，特别涉及一种用来生产可生物降解塑料制品的生物降解塑料母料以及制备方法。
技术介绍
由于塑料废弃物而造成的污染与公害，使得人们长期以来一直在找寻一种可生物降解的聚合物来替代那些不可降解的、以石油为基础的塑料材料。目前的各种淀粉基生物降解塑料普遍地存在两个问题一是淀粉的粒径过大；二是淀粉表面有羟基等亲水基团而和高分子树脂不相容。因此人们针对以上问题进行了大量的研究。例如采用预糊化的淀粉、用乙烯/丙烯酸共聚物做相容剂、用湿法细化淀粉后再加以改性等手段解决了一定的上述问题，但是都存在着淀粉粒径还不够小、生产连续性不强、能耗大、占地大、投资大、成本高等缺点从而造成了生物降解塑料在市场经济的作用下发展缓慢。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有良好的机械和降解性能的、用微细化改性淀粉制造的生物降解塑料母料及其简捷高效的制备方法。本专利技术所述的用来生产可生物降解塑料制品的生物降解塑料母料，包括淀粉、树脂和聚合物，所述淀粉是经过微细化后，又进行交联、分散处理的微细化改性淀粉，所述微细化淀粉与树脂和聚合物之合的重量比为2∶3至5∶1，其中，树脂与聚合物的重量比为1∶4至4∶1，还具有数量为微细化淀粉重量的5％～40％的高沸点增塑剂、为微细化淀粉重量的10％～30％的润滑剂和为微细化淀粉重量的0.5％～10％的氧化促降剂。所述微细化改性淀粉是经过微细化处理使其粒径被细化成0.008mm以下后，又经过用交联改性剂和润滑剂使之交联，分散处理的淀粉，所用的交联改性剂为甲醛、多聚甲醛、乙醛、多聚乙醛、六偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种或者两种以上的任意组合，其数量为微细化淀粉重量的0.5％～10％。其中，所述高沸点增塑剂是沸点在150℃以上的多元醇类增塑剂。其中，所述多元醇类增塑剂为丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、山梨醇或甘油中的一种或者两种以上的任意组合。其中，所述的润滑剂为石蜡、液体石蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯中的一种或者两种以上的任意组合。其中，所述的氧化促降剂为玉米油、葵花籽油、环氧大豆油、硬脂酸锰或硬脂酸铁中的一种或者两种以上的任意组合。其中，所述的交联改性剂为甲醛、多聚甲醛、乙醛、多聚乙醛、六偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种或者两种以上的任意组合。其中，所述树脂是低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯(PP)，其熔体流动速率为2g/10min至50g/10min之间；所述聚合物是乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)，VA含量在14～28％之间，熔体流动速率在2g/10min至25g/10min之间，或者乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，EA含量在10～20％之间，熔体流动速率在2g/10min至20g/10min之间、或者乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)，AA含量在10～20％之间，熔体流动速率在2g/10min至20g/10min之间。本专利技术所述的制备生物降解塑料母料的方法，其步骤是第一步，制备微细化淀粉，以高速冲击法将淀粉细化至0.008mm以下粒径；第二步，制备微细化改性淀粉，将已微细化的淀粉，称为微细化淀粉，投入可加热的高速混合机中，转速为940转/分，至物料温度达到60℃时，按所需比例添加交联改性剂，5～20分钟之内按比例投入润滑剂和氧化促降剂，直至物料温度达110℃～120℃时，出料至冷混机中冷却。第三步，当冷混机中的微细化改性淀粉温度降至50℃时，按所需比例加入树脂和聚合物，或者再按所需比例加入增塑剂，再混合10～20分钟后出料备造粒用。第四步，选用长度比直径为48的同向反应混炼型双螺杆12节机筒的造粒机组，将第三步所制备的备料加入料斗，用计量式加料器以饥饿喂料方式加入双螺杆进料口中，在第三步若未加增塑剂，则同时开启液体计量泵，将所需比例的高沸点增塑剂泵入双螺杆进料口处，机筒温度设定在130℃～170℃之间，在第五节机筒设自然排气口，将大部分水蒸汽和挥发物排出，在第九节机筒设真空排气口，强制抽掉剩余的水蒸汽和挥发物，备料经双螺杆的高速剪切、分散、混炼后在恒温、恒压的状态下挤出，切粒。其中，所述高速冲击法是采用一组高速机械冲击式粉碎-分级机组，该机组是将粉碎机、分级机、旋风分离器和脉冲袋式收集器连为一个整体，淀粉从螺旋定量加料器加入到粉碎机内被加速到100m/s以上后冲击到机体壁上的冲击环而产生破碎，粉碎细化后的淀粉随气流送至离心式分级机，分级机转子做高速旋转，未达细度的淀粉被离心机甩出重回到粉碎机中继续粉碎，达到细度的淀粉颗粒由离心轮中心随风送至旋风分离器进行固、气分离。其中，所述高速冲击法是采用高速气流粉碎机，在高速气流作用下，淀粉通过本身颗粒之间的撞击，气流对淀粉的冲击剪切作用以及淀粉与其它部件的冲击、摩擦、剪切作用而使淀粉粉碎。本专利技术所述的生物降解塑料母料是一种用当年生的天然高分子材料-淀粉来替代亿万年的生物化石物质-石油制备而成的聚合物-生物降解塑料母料，该母料与其它树脂和共聚物掺混可用传统方法生产出各种一次性使用的可生物降解的塑料制品，如包装袋、地膜、育苗钵、餐饮具等。这种生物降解塑料制品在解决污染治理环境的重要性正逐渐被人们认识和接受。本专利技术的特点是淀粉经微细化改性之后，表面基团由亲水性转为亲油性，提高了与高分子聚合物的相容性，为制品中淀粉含量的提高提供了条件，同时由于淀粉的粒径小于0.008mm，使吹制薄膜尤其是0.008mm的地膜毫无困难，并能提高薄膜的强度。在膜制品中淀粉含量可以达到30％～50％，在注塑制品中淀粉含量可达70％。由于淀粉添加量大而分散极好，所以在自然条件下，生物降解塑料中的淀粉首先被微生物浸蚀而形成许多空洞，由于土壤中金属离子与生物降解塑料中的氧化促降剂形成金属盐，而使高分子聚合物产生自氧化现象，从而产生许多新的富氧基团，这些基团很容易被生物降解。由此循环形成生物降解过程，可以降低污染，保护环境。具体实施例方式本专利技术所述的生物降解料母料，包括淀粉、树脂、聚合物、高沸点增塑剂、润滑剂、氧化促降剂和交联改性剂，所述淀粉是经过微细化后，称为微细化淀粉，又进行交联、分散处理的微细化改性淀粉，所述微细化淀粉与树脂和聚合物之和的重量比为2∶3至5∶1，其中，树脂与聚合物的重量比为1∶4至4∶1，还具有数量为微细化淀粉重量的5％～40％的高沸点增塑剂、数量为微细化淀粉重量的10％～30％的润滑剂、数量为微细化淀粉重量的0.5％～10％的氧化促降剂。所述微细化改性淀粉是经过微细化处理使其粒径被细化成小于0.008mm后，又经过用交联改性剂和润滑剂使之交联，分散处理的微细化淀粉。所用交联改性剂为甲醛、多聚甲醛、乙醛、多聚乙醛、六偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种或者两种以上的任意组合，其数量为微细化淀粉重量的0.5％～10％。该淀粉具有易分散，亲油性好，与高分子聚合物的相容性高等优点。所使用的高沸点增塑剂为多元醇类，如丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、，山梨醇、甘油等，可以是它们中的一种或者两种以上的任意组合。优选甘油。所使用的润滑剂为石蜡、液体石蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯等，可以是它们中的一种或者两种以上的任意组合。优选氧化聚乙烯。所使用的氧化促降剂为玉米油、葵花籽油、环氧大豆油、硬脂酸锰或硬脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物降解塑料母料，包括淀粉、树脂和聚合物，其特征是所述淀粉是经过微细化后，又进行交联、分散处理的微细化改性淀粉，所述微细化淀粉与树脂和聚合物之和的重量比为２∶３至５∶１，其中，树脂和聚合物的重量比为１∶４至４∶１，还具有数量为微细化淀粉重量的５％～４０％的高沸点增塑剂、数量为微细化淀粉重量的１０％～３０％的润滑剂和数量为微细化淀粉重量的０．５％～１０％的氧化促降剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶新建，
申请(专利权)人：叶新建，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]