一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料及制备方法技术

本发明专利技术提出一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料及制备方法，所述淀粉基塑料是将饱和硫酸钠溶液、淀粉、增塑剂充分捏合后密封静置，得到预增塑淀粉，然后将预增塑淀粉、白油、硬脂酸混炼、开炼后送入单螺杆挤出机，接着将挤出的物料粉碎，再与聚乙烯、相容剂混合，经双螺杆挤出、切粒、包装而制得。本发明专利技术提供的淀粉基塑料，制备过程中通过引入硫酸钠溶液，不仅能够增强淀粉的韧性、弹性、塑性，而且制得的淀粉基塑料分散有非常均匀的硫酸钠，在堆肥时容易吸水形成十水硫酸钠，可加速淀粉塑料在堆肥环境的快速降解，实现堆肥快速降解的目的，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料及制备方法
本专利技术涉及可降解塑料的
，特别是涉及一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料及制备方法。
技术介绍
随着塑料产量的迅速增长和塑料产品的广泛应用，废弃塑料的后处理及造成的环境污染越来越受到各国的关注。特别是近些年来，国家大力推进环保产品，鼓励再生生物质能的利用和降解塑料推广应用，开始禁止生产、销售和使用一次性不可降解塑料制品。因此，开发降解塑料成为解决塑料环境问题的一种有效途径。生物降解塑料是一种节能环保新材料。由于含有易被微生物分解的活性基团羟基、酯基、羧基等，当被放在自然环境中在一定温度和湿度条件下，由于微生物等作用，极易被分解成为水和二氧化碳，从而回归大自然。在众多生物质塑料中，淀粉塑料作为目前生物塑料中成本最低的塑料原料，在各类包装塑料制品中使用量巨大。目前的淀粉塑料已初步具备规模化生产和使用能力，制备工艺相对稳定，原料来源稳定。然而，淀粉基生物降解塑料中，因淀粉不具备热塑性，成型加工困难，耐水性差，需要与其他塑料制成塑料合金，同时，其较强的极性又使得淀粉与基础树脂的相容性较差，制约了淀粉在树脂中的添加比例，要解决这些制约淀粉加工的问题就必须对其进行热塑性处理。因此，淀粉的热塑性处理受到关注。另外，淀粉基塑料使用的不可降解聚烯烃影响了降解速度，这也成为淀粉基降解塑料已成为重要的研究课题。中国专利技术专利申请号201610208232.5公开了一种淀粉基可降解生物材料PP及其制备方法，该材料在常温或堆肥条件下能发生崩解，能缓解现有塑料垃圾对环境的污染；该材料原料按重量份数计为：聚丙烯80份，淀粉20份，相容剂0-12份，偶联剂0-3份，液体石蜡3-6份；生产方法是利用双螺杆挤出机对物料进行共混，将挤出的料条经冷却水冷却、干燥、切粒、包装。中国专利技术专利申请号201911406920.2公开了一种淀粉基可降解塑料、制备方法及应用，按照重量份数一种淀粉基可降解塑料包括以下物质：淀粉5-15份、增塑剂1-5份、偶联剂0.1-1份、聚乙烯和/或聚丙烯50-80份、色母粒0.1-0.5份、快速降解剂0.1-1份、多壁碳纳米管0.1-5份、纳米TiO2颗粒0.1-0.5份。为了提升淀粉热塑化处理后制得的淀粉基塑料的性能，同时有效解决淀粉基塑料在堆肥环境中降解性仍然缓慢，堆肥填埋后在短时间很难快速降解的问题，有必要提出一种新型淀粉基塑料，进而有效促进淀粉基塑料的堆放快速降解。
技术实现思路
针对目前淀粉基塑料使用一定量的不可降解聚烯烃后，影响淀粉基塑料堆肥降解效果的问题，本专利技术提出一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料及制备方法，从而实现了淀粉基塑料在堆肥环境的快速降解的效果。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料，所述淀粉基塑料是将饱和硫酸钠溶液、淀粉、增塑剂充分捏合后密封静置，得到预增塑淀粉，然后将预增塑淀粉、白油、硬脂酸混炼、开炼后送入单螺杆挤出机，接着将挤出的物料粉碎，再与聚乙烯、相容剂混合，经双螺杆挤出、切粒、包装而制得。优选的，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉中的一种或两种以上的组合。进一步优选的，所述淀粉为成本更低的木薯淀粉。优选的，所述增塑剂为甘油、乙二醇中的一种。优选的，所述相容剂为EVA、EAA中的一种或两种的组合。进一步优选的，所述相容剂为法国阿科玛生产的EVA28-03、埃克森美孚生产的EAA5050中的一种。本专利技术还提供了一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料的制备方法，具体制备方法如下：（1）将硫酸钠溶于水中，配制得到饱和硫酸钠溶液，然后将饱和硫酸钠溶液、淀粉、增塑剂加入捏合机中，通过充分捏合形成团状，接着用塑料膜密封静置处理12-24h，得到预增塑淀粉；（2）将预增塑淀粉、白油、硬脂酸加入密炼机中，在温度为120-150℃下混炼，然后经开炼机成片，接着送入单螺杆挤出机中，在不带机头的状态下进行热混炼排水，得到挤出的混合物料；（3）将挤出的混合物料粉碎为颗粒料，然后与聚乙烯、相容剂混合均匀，接着送入双螺杆挤出机中挤出，再经风冷模面切粒、包装，即可得到可堆肥快速降解的淀粉塑料。优选的，步骤（1）中所述预增塑淀粉制备中，饱和硫酸钠溶液、淀粉、增塑剂的质量比例为1-2:3-5:0.1-0.2。优选的，步骤（2）中所述单螺杆挤出机的温度控制在145-150℃。优选的，步骤（2）中所述挤出的混合物料制备中，预增塑淀粉、白油、硬脂酸的质量比例为100:3-5:1-3。优选的，步骤（3）中所述双螺杆挤出机选择长径比（L/D）为35-40的同向双螺杆挤出机。优选的，步骤（3）中所述淀粉塑料制备中，颗粒料、聚乙烯、相容剂的质量比例为45-65:20-30:5-10。公知的，天然淀粉资源丰富，价格低廉。同时，淀粉具有可生物降解性，是生物降解塑料中的重要材料之一，将淀粉增塑作为生物塑料在解决塑料废弃物所造成的“白色污染”问题具有重要的意义。但由于淀粉分子链上含有大量的羟基，分子链间有很强的氢键结合，因此不具有热塑性，成型加工困难，耐水性差，一般不能作为材料单独使用，一般需要与其他塑料制成塑料合金；同时，淀粉较强的极性又使其与基础树脂的相容性较差，制约了淀粉在树脂中的添加比例，要解决这些制约淀粉加工的问题就必须对其进行热塑性处理。目前对淀粉的热塑性处理主要集中在淀粉的物理细化和化学改性方面。其中，淀粉的化学改性方法主要是增塑剂增塑、偶联剂表面处理和淀粉接枝。另外，基于淀粉的特性，全淀粉塑料的力学性能等性能难以满足使用要求，通过将淀粉热塑化处理后与传统塑料聚乙烯、聚丙烯、EVA等共混造粒制备淀粉基塑料。由于淀粉基塑料由于使用了聚乙烯、聚丙烯、EVA等不可降解的高分子，使得淀粉基塑料在堆肥环境中降解性仍然缓慢，堆肥填埋后在短时间很难快速降解。本专利技术通过在淀粉塑料中引入硫酸钠，实现加速淀粉基塑料在堆肥环境下快速降解的目的。本专利技术将饱和硫酸钠溶液、淀粉和增塑剂混合捏炼，用塑料膜密封静置12-24h得到预增塑淀粉。硫酸钠作为盐液，具有易渗透淀粉的特点，可促进水渗透淀粉，有效破坏淀粉的氢键使淀粉化塑化充分，从而增加淀粉的韧性、弹性和塑性；特别的是，硫酸钠溶液以盐液与淀粉共混，可使硫酸钠均匀分散在淀粉基塑料中，提升硫酸钠加速降解淀粉基塑料的效果。另外，预增塑淀粉制备中，利用塑料膜密封静置，可硫酸钠溶液、增塑剂充分渗透增塑淀粉，提升淀粉增塑的效果。进一步的，将预增塑淀粉、白油、硬脂酸通过密炼机混炼、开炼机成片，加入单螺杆挤出机中，不带机头热混炼排水，得到挤出的物料。通过白油、硬脂酸疏水性助剂处理预增塑淀粉，使得混合物料在单螺杆挤出中水分有效排出，置换为疏水性的白油、硬脂酸进行增塑淀粉，使淀粉满足热塑加工性。热混炼排水的目的在于：公知的，水对淀粉具有增塑作用，但仅限于后低分子破坏淀粉的氢键（如利用水糊化淀粉湿淀粉具有塑性），但在塑料加工体系的高温加工时，水作为增塑剂是不合适的，也会影响淀粉与聚乙烯的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料，其特征在于，所述淀粉基塑料是将饱和硫酸钠溶液、淀粉、增塑剂充分捏合后密封静置，得到预增塑淀粉，然后将预增塑淀粉、白油、硬脂酸混炼、开炼后送入单螺杆挤出机，接着将挤出的物料粉碎，再与聚乙烯、相容剂混合，经双螺杆挤出、切粒、包装而制得。/n

【技术特征摘要】
1.一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料，其特征在于，所述淀粉基塑料是将饱和硫酸钠溶液、淀粉、增塑剂充分捏合后密封静置，得到预增塑淀粉，然后将预增塑淀粉、白油、硬脂酸混炼、开炼后送入单螺杆挤出机，接着将挤出的物料粉碎，再与聚乙烯、相容剂混合，经双螺杆挤出、切粒、包装而制得。


2.根据权利要求1所述的一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉中的一种或两种以上的组合。


3.根据权利要求1所述的一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料，其特征在于，所述增塑剂为甘油、乙二醇中的一种。


4.根据权利要求1所述的一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料，其特征在于，所述相容剂为EVA、EAA中的一种或两种的组合。


5.如权利要求1-4任一权项所述的一种可堆肥快速降解的淀粉基塑料的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
（1）将硫酸钠溶于水中，配制得到饱和硫酸钠溶液，然后将饱和硫酸钠溶液、淀粉、增塑剂加入捏合机中，通过充分捏合形成团状，接着用塑料膜密封静置处理12-24h，得到预增塑淀粉；
（2）将预增塑淀粉、白油、硬脂酸加入密炼机中，在温度为120-150℃下混炼，然后经开炼机成片，接着送入单螺杆挤出机中，在不带机头...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，司文彬，李钧，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51