生物可降解塑料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及塑料技术领域，具体涉及一种生物可降解塑料及其制备方法。本发明专利技术提供的生物可降解塑料包括聚乳酸颗粒、大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和聚乙二醇，能够降低聚乳酸塑料的生产成本，改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性，使生物可降解塑料具有良好的生物降解性能、耐水性、力学性能和加工性能，同时安全无污染。本发明专利技术的生物可降解塑料的制备方法，将各原料的混合物依次经过捏合、挤出和造粒，工艺简单，易于加工，成本低廉，具有广阔的应用前景。

Biodegradable plastics and their preparation methods

The invention relates to the technical field of plastics, in particular to a biodegradable plastic and a preparation method thereof. The present invention provides biodegradable plastics including polylactic acid particles, soy protein powder, soybean powder, water, glycerol and polyethylene glycol polylactic acid plastic, can reduce production cost, improve the mechanical properties and water resistance of soy protein plastics, made of biodegradable plastic has good biodegradation properties, water resistance, mechanical properties and processability. At the same time, safety and no pollution. The preparation method of the biodegradable plastics of the invention is followed by kneading, extruding and granulation in turn, and the raw material mixture is simple, easy to process and low in cost, and has wide application prospects.

【技术实现步骤摘要】
生物可降解塑料及其制备方法
本专利技术涉及塑料
，尤其涉及一种生物可降解塑料及其制备方法。
技术介绍
塑料制品已经广泛应用于人们的日常生活，为人们的生活提供了极大地方便。统计显示，全球每年塑料总消费量4亿吨，中国消费6000万吨以上。换言之，我国消费的塑料占全球总消费量的15％。然而，可回收利用的塑料却只占很小的比例。随着塑料制品的生产和应用的迅速发展，日益增长的塑料垃圾越来越严重地威胁到人类的生态环境。目前处理废旧塑料的方法，如填埋和焚烧等方法，需要占用较大的处理空间以及大量资金投入，同时也带来环保问题。随着人们的环保意识的增强，解决塑料材料与环保的协调发展问题愈加凸显。可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂(如淀粉、改性淀粉或其它纤维素、光敏剂、生物降解剂等)，稳定性下降，较容易在自然环境中降解的塑料。可降解塑料的出现，不仅扩大了塑料功能，而且在一定程度上可缓解与环境的矛盾，节约和代替石油资源，有效地消除白色污染，保护环境。聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。尽管聚乳酸具有良好的生物降解性，但聚乳酸还存在生产成本高等问题，其力学和加工性能还有待进一步提高。大豆蛋白作为一种天然材料，包含多种功能团，如氨基、羟基、酚基、羧基等，这些活性基团可作为化学改性或交联的位点，来合成具有各种功能的聚合物。由于大豆蛋白具有产量大、成本低和可再生的优点，成为塑料领域的研究热点，但是大豆蛋白塑料具有硬度大、脆性高和流动性差的特点，不易加工，且耐水性差。有鉴于此，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生物可降解塑料，通过将聚乳酸颗粒、大豆蛋白粉和大豆粉进行共混制备生物可降解塑料，能够降低聚乳酸塑料的生产成本，改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性，该生物可降解塑料具有良好的生物降解性能、机械性能和加工性能，安全无污染，是一款综合性能较为理想的生物可降解塑料。本专利技术的另一目的在于提供一种生物可降解塑料的制备方法，工艺简单，易于加工，成本低廉，具有广阔的应用前景。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种生物可降解塑料，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒80-120份、大豆蛋白粉40-60份、大豆粉40-60份、水55-75份、甘油15-30份、聚乙二醇15-25份，以及任选的助剂。进一步地，所述生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份，以及任选的助剂。优选地，所述生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份、聚乙二醇20份，以及任选的助剂。进一步地，所述助剂包括偶联剂、还原剂或抗菌剂中的一种或至少两种的组合。优选地，所述助剂为偶联剂、还原剂和抗菌剂的组合，进一步优选地，所述助剂为偶联剂6-9份、还原剂0.5-1.5份和抗菌剂0.5-1.5份。进一步地，所述偶联剂为苯酐或马来酸酐，优选为苯酐。进一步地，所述还原剂为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，优选为亚硫酸酸氢盐，进一步优选为亚硫酸氢钠。进一步地，所述抗菌剂为有机抗菌剂，优选为山梨酸钾或苯甲酸钠，进一步优选为山梨酸钾。所述生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份、苯酐7-8份、亚硫酸氢钠0.8-1.2份和山梨酸钾0.8-1.2份；优选地，所述生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份、聚乙二醇20份、苯酐7.5份、亚硫酸氢钠1份和山梨酸钾1份。上述生物可降解塑料的制备方法，包括以下步骤：将各原料的混合物依次经过捏合、挤出和造粒，得到生物可降解塑料。进一步地，先将各原料混合，待混合物温度上升至100-105℃时，保温8-15分钟后，得到各原料的混合物。优选地，先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和助剂放入混料机中，加热至45-55℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至100-105℃时，保温8-15分钟后，得到各原料的混合物。进一步优选地，先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和助剂放入混料机中，加热至50℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至102℃时，保温10分钟后，得到各原料的混合物。进一步地，在各原料混合过程中混料机的转速为400-500转/分，优选为420-480转/分，进一步优选为450转/分。进一步地，所述捏合的温度为105-115℃，优选为108-112℃，进一步优选为110℃。进一步地，采用挤出机进行挤出造粒，挤出机送料口位置温度为90-110℃，优选为95-105℃，进一步优选为100℃；和/或，中部压缩区温度为120-135℃，优选为125-130℃，进一步优选为128℃；和/或，挤出成型区温度为90-110℃，优选为95-105℃，进一步优选为100℃；和/或，挤出机的螺杆转速为250-350转/分，优选为280-320转/分，进一步优选为300转/分。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术的生物可降解塑料通过将聚乳酸颗粒、大豆蛋白粉和大豆粉进行共混制备生物可降解塑料，一方面可以降低聚乳酸塑料的生产成本，另一方面可以改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性，并且通过添加水、甘油和聚乙二醇，改善整体的力学性能和加工性能，进而获得综合性能较为理想的生物可降解塑料，该生物可降解塑料具有良好的生物降解性能、机械性能和加工性能，生产成本低，安全无污染。2.本专利技术提供的生物可降解塑料的制备方法，工艺简单，易于加工，成本低廉，具有广阔的应用前景。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。聚乳酸塑料和大豆蛋白塑料都具有良好的生物可降解性，但聚乳酸塑料生产升本高，大豆蛋白塑料硬度大、脆性高、耐水性差。本专利技术通过将聚乳酸、大豆蛋白粉和大豆粉进行共混制备生物可降解塑料，一方面可以降低聚乳酸塑料的生产成本，另一方面可以改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性，并且通过添加水、甘油和聚乙二醇，改善整体的力学性能和加工性能，进而获得综合性能较为理想的生物可降解塑料。本专利技术提供了一种生物可降解塑料，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒80-120份、大豆蛋白粉40-60份、大豆粉40-60份、水55-75份、甘油15-30份、聚乙二醇15-25份，以及任选的助剂。聚乳酸(PLA)也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分且可再生，生产过程无污染，而且产品可以生物降解。聚乳酸是使用可再生的植物资源如玉米、小麦、甘蔗等天然农作物所提取的淀粉原料制成，原料可经发酵过程制成乳酸，再通过化学方法合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物可降解塑料，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒80‑120份、大豆蛋白粉40‑60份、大豆粉40‑60份、水55‑75份、甘油15‑30份、聚乙二醇15‑25份，以及任选的助剂。

【技术特征摘要】
1.一种生物可降解塑料，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒80-120份、大豆蛋白粉40-60份、大豆粉40-60份、水55-75份、甘油15-30份、聚乙二醇15-25份，以及任选的助剂。2.根据权利要求1所述的生物可降解塑料，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份，以及任选的助剂；优选地，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份、聚乙二醇20份，以及任选的助剂。3.根据权利要求1所述的生物可降解塑料，其特征在于，所述助剂包括偶联剂、还原剂或抗菌剂中的一种或至少两种的组合，优选为偶联剂、还原剂和抗菌剂的组合，进一步优选为偶联剂6-9份、还原剂0.5-1.5份和抗菌剂0.5-1.5份。4.根据权利要求3所述的生物可降解塑料，其特征在于，所述偶联剂为苯酐或马来酸酐，优选为苯酐；和/或，所述还原剂为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，优选为亚硫酸酸氢盐，进一步优选为亚硫酸氢钠；和/或，所述抗菌剂为有机抗菌剂，优选为山梨酸钾或苯甲酸钠，进一步优选为山梨酸钾。5.根据权利要求1所述的生物可降解塑料，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份、苯酐7-8份、亚硫酸氢钠0.8-1.2份和山梨酸钾0.8-1.2份；优选地，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静楠，宋玲玲，
申请(专利权)人：天津科技大学，天津中德应用技术大学，
类型：发明
国别省市：天津,12