一种淀粉基合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术适用于材料技术领域，提供了一种淀粉基合金材料，含以下重量份数的物质：淀粉基材料40~90份、高分子材料10~60份、润滑剂0.1~3份以及增强剂0.1~3份；与现有技术相比，一方面，淀粉从颗粒状态变化为分子链有序排列，从耐温的淀粉团粒变化为热塑性淀粉材料，能够实现熔融加工特性，能够与高分子材料相融合，淀粉使用量提高到40%以上，大大降低了材料成本达到30%以上，且由于淀粉链相互作用，不再从制品中渗出，解决现有技术下淀粉渗出物超标的问题；另一方面，通过对淀粉链的塑化和重排，其与高分子材料的有机融合，提高了制品的强度、韧性、断裂伸长率等性能以及降解性能。

A starch based alloy material and its preparation method

The invention is applicable to the field of material technology, and provides a starch based alloy material, which comprises 40-90 parts of starch based material, 10-60 parts of polymer material, 0.1-3 parts of lubricant and 0.1-3 parts of reinforcing agent. Compared with the prior art, on the one hand, starch changes from particle state to orderly arrangement of molecular chains, from temperature resistant starch particle to thermoplastic starch material The material can realize the melting processing characteristics, can be integrated with the polymer material, and the use of starch can be increased to more than 40%, which greatly reduces the material cost to more than 30%. Because of the starch chain interaction, it will no longer exude from the products, so as to solve the problem of starch exudate exceeding the standard under the prior art. On the other hand, through the plasticization and rearrangement of the starch chain, it can be combined with the polymer material Organic fusion improves the strength, toughness, elongation at break and degradation of the products.

【技术实现步骤摘要】
一种淀粉基合金材料及其制备方法
本专利技术属于材料
，尤其涉及一种淀粉基合金材料及其制备方法。
技术介绍
塑料产品在给人类生活带来方便的同时，也给生存环境带来了严重的威胁。由于其主要以聚烯烃类的石油基塑料(如聚乙烯、聚丙烯等)为原料制备而成，而聚烯烃类产品降解时间很长，容易产生“白色污染”，严重破坏环境，危害人体健康；另外，来源于石油资源的塑料正面临石油枯竭，价格上涨等问题，同时，随着人类环保意识日益提高，如何处理塑料废弃物已成为全球关注的课题。对此，环保专家呼吁对塑料产品进行循环利用，但此举涉及到分类、清洗、干燥、粉碎等工艺，成本大幅提高；此外，各国政府也相继出台了相关的法律法规限制塑料的使用，虽然起到一定的作用，但其根本问题仍无法得到有效解决。而淀粉制品材料能在短期内被微生物或酶分解，最终代谢成CO2和H2O，不会对环境产生任何污染，并且能克服对石油产品的依赖，但现有的淀粉制品材料的淀粉使用量低，成本较高、力学性能以及降解性能仍有待提高。由此可见，现有技术中的淀粉制品材料存在淀粉使用量低，成本较高、力学性能以及降解性能较差的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种淀粉基合金材料，旨在解决现有技术中的淀粉制品材料存在淀粉使用量低，成本较高、力学性能以及降解性能较差的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种淀粉基合金材料，含以下重量份数的物质：淀粉基材料40～90份、高分子材料10～60份、润滑剂0.1～3份以及增强剂0.1～3份。本专利技术实施例还提供一种淀粉基合金材料的制备方法，包括：按量称取淀粉基材料、高分子材料、润滑剂以及增强剂，并投入高速混合设备中，控制其温度在20～55℃，混合时间在40～60分钟，得第一混合物；将所述第一混合物加入平行同向双螺杆机挤出机中进行挤出，加工温度90～200℃，压力在5～10Mpa，即得。本专利技术实施例提供的淀粉基合金材料，与现有技术相比，一方面，淀粉从颗粒状态变化为分子链有序排列，从耐温的淀粉团粒变化为热塑性淀粉材料，能够实现熔融加工特性，能够与高分子材料相融合，淀粉使用量提高到40％以上，大大降低了材料成本达到30％以上，且由于淀粉链相互作用，不再从制品中渗出，解决现有技术下淀粉渗出物超标的问题；另一方面，通过对淀粉链的塑化和重排，其与高分子材料的有机融合，提高了制品的强度、韧性、断裂伸长率等性能以及降解性能。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。目前带有淀粉填充成分的可降解材料是将天然植物淀粉经过一定的改性技术处理，让其具有一定的疏水性、耐温性等，通过与石化基高分子材料(如PE、PP等)或生物降解型高分子材料(如PBAT、PLA等)共混挤出，即得。该材料具有淀粉使用量不高，降解不完全，制品强度差、渗出物多等问题。具体而言，现有技术中淀粉在制品中的使用量低，其添加量达不到25％，制品渗出物多达10mg/l以上，导致其不能生产与食品直接接触的制品，同时，淀粉在制品中游离存在，导致其降解性下降；另外，现有技术中淀粉添加后，制品强度会有所下降，难以实现高比例添加，导致制品成本下降幅度小15％以内。本专利技术实施例提供的淀粉基合金材料，通过先将淀粉单独进行塑化加工，使淀粉分子链伸展和重排，制备成淀粉基材料，该淀粉基材料具备普通塑料的加工特性，与其它高分子材料具有很好的相容性，再用制成的淀粉基材料与其它高分子材料进行挤出加工制成，与现有技术相比，一方面，淀粉从颗粒状态变化为分子链有序排列，从耐温的淀粉团粒变化为热塑性淀粉材料，能够实现熔融加工特性，能够与高分子材料相融合，且由于淀粉链相互作用，不再从制品中渗出，解决现有技术下淀粉渗出物超标的问题；另一方面，通过对淀粉链的塑化和重排，其与高分子材料的有机融合，提高了制品的强度、韧性、断裂伸长率等性能以及降解性能。本专利技术可显著提高淀粉的使用量达40％以上，制品中渗出物满足国家标准要求10mg/l以内，可生产膜袋类、注塑类、吸塑类等大部分塑料制品；另外，淀粉处于开链状态，适合降解酶等作用，可大大提高其降解性能，以及通过调整助剂和加工条件可有效调节其降解周期，同时，充分利用了淀粉高分子链的特性，让淀粉链与高分子材料相互融合，实现制品拉伸强度、断裂伸长率等性能的提高，将成本下降30％以上。在本专利技术实施例中，该淀粉基合金材料，包含以下重量份数的物质：淀粉基材料40～90份、高分子材料10～60份、润滑剂0.1～3份以及增强剂0.1～3份。在本专利技术实施例中，淀粉基材料包含以下重量份数的物质：第一植物淀粉100份、增塑剂15～40份以及功能助剂；其中，所述功能助剂由以下重量份数的原料组成：第二植物淀粉5份、润滑剂0.5～2份、反应助剂0.1～3份、增强剂0.1～5份。在本专利技术实施例中，该淀粉基材料的制备方法为：按量称取第二植物淀粉、润滑剂、反应助剂以及增强剂，并投入到高速混合设备中，控制温度为55～85℃，混合时间为75～100分钟，得功能制剂；按量称取第一植物淀粉以及增塑剂，并投入装有所述功能制剂的高速混合设备中进行混合充分，得第二混合物；将所述第二混合物加入到平行同向双螺杆挤出机中进行挤出，加工温度50～200℃，压力在10～15Mpa，即得。在本专利技术实施例中，第一植物淀粉、第二植物淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、糯玉米淀粉、豌豆淀粉、绿豆淀粉中的一种或几种。在本专利技术实施例中，反应助剂为醋酸、VAC、辛烯基琥珀酸酐、硬脂酸、次氯酸钠、双氧水、3-氯2-羟丙基三甲基氯化铵，3-羟基-1,3,5戊三酸、1,4-丁二酸、1,6-己二酸、对苯二甲酸、L-乳酸、D-乳酸、衣康酸、赖氨酸、马来酸酐、醋酸酐、丙烯酸、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸二氢钠中的一种或几种。在本专利技术实施例中，增塑剂为水、己二醇、山梨醇、丙三醇、1,4-丁二醇、丁四醇、乙酰基柠檬酸三丁酯、异山梨醇、水性聚氨酯、聚己内酯、苯酚、酚醛树脂、三聚氰胺、二甲基亚砜、尿素中的一种或几种。在本专利技术实施例中，增强剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、抗氧剂1010、偶联剂1001、三偏磷酸钠、环氯氧磷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、二氧化硅、膨润土、纤维素、木质素磺酸钠中的一种或几种。在本专利技术实施例中，润滑剂为硬脂酸、石蜡、芥酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、硬质酰胺、乙撑双硬质酰胺中的一种或几种。在本专利技术实施例中，高分子材料为PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)、PLA(聚乳酸)、PPC(氯化聚丙烯)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PA66(聚酰胺66或尼龙66)、PA56(聚酰胺56或尼龙56)、PGA(聚乙醇酸)、PBST(聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯)、PEG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种淀粉基合金材料，其特征在于，含以下重量份数的物质：/n淀粉基材料 40~90份、高分子材料10~60份、润滑剂0.1~3份以及增强剂0.1~3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种淀粉基合金材料，其特征在于，含以下重量份数的物质：
淀粉基材料40~90份、高分子材料10~60份、润滑剂0.1~3份以及增强剂0.1~3份。


2.根据权利要求1所述的淀粉基合金材料，其特征在于，所述淀粉基材料包含以下重量份数的物质：
第一植物淀粉100份、增塑剂15~40份以及功能助剂；
其中，所述功能助剂由以下重量份数的原料组成：
第二植物淀粉5份、润滑剂0.5~2份、反应助剂0.1~3份、增强剂0.1~5份。


3.根据权利要求2所述的淀粉基合金材料，其特征在于，所述第一植物淀粉、第二植物淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、糯玉米淀粉、豌豆淀粉、绿豆淀粉中的一种或几种。


4.根据权利要求2所述的淀粉基合金材料，其特征在于，所述反应助剂为醋酸、VAC、辛烯基琥珀酸酐、硬脂酸、次氯酸钠、双氧水、3-氯2-羟丙基三甲基氯化铵，3-羟基-1,3,5戊三酸、1,4-丁二酸、1,6-己二酸、对苯二甲酸、L-乳酸、D-乳酸、衣康酸、赖氨酸、马来酸酐、醋酸酐、丙烯酸、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸二氢钠中的一种或几种。


5.根据权利要求2所述的淀粉基合金材料，其特征在于，所述增塑剂为水、己二醇、山梨醇、丙三醇、1,4-丁二醇、丁四醇、乙酰基柠檬酸三丁酯、异山梨醇、水性聚氨酯、聚己内酯、苯酚、酚醛树脂、三聚氰胺、二甲基亚砜、尿素中的一种或几种。


6.根据权利要求1或2所述的淀粉基合金材料，其特征在于，所述增强剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泽华，李成金，刘进忠，张杰，刘延升，孙敬善，王志强，
申请(专利权)人：寿光金远东变性淀粉有限公司，山东寿光巨能金玉米开发有限公司，寿光金玉米生物科技有限公司，临清德能金玉米生物有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37