基于植物纤维淀粉的可降解塑料及其制备方法和制备系统技术方案

本发明专利技术公开了基于植物纤维淀粉的可降解塑料及其制备方法和制备系统，其原料包括：稻草、秸秆、木薯淀粉、无水乙醇、去离子水、天然树脂粉、竹纤维粉、海藻胶粉、降解促进剂、改性处理料、填充剂、交联剂、聚乳酸、生物酶、分散剂、增塑剂和抗氧化剂，本发明专利技术涉及可降解塑料技术领域。该基于植物纤维淀粉的可降解塑料及其制备方法，通过使用植物纤维作为原料，可以提高塑料产品的使用安全性，而且原料具有一定的环保性和再生性，植物纤维本身具有极好的生物可降解性，而且添加有聚乳酸，聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生，聚乳酸的生产过程无污染。

【技术实现步骤摘要】
基于植物纤维淀粉的可降解塑料及其制备方法和制备系统
本专利技术涉及可降解塑料
，具体为基于植物纤维淀粉的可降解塑料及其制备方法和制备系统。
技术介绍
可降解塑料，又称可环境降解塑料，是指在生产过程中加入一定量的添加剂，使其稳定性下降，后较容易在自然环境中降解的塑料，可降解塑料的主要应用领域有农用地膜、各类塑料包装袋、垃圾袋、商场购物袋以及一次性餐饮具等，试验表明，大多数可降解塑料在一般环境中暴露3个月后开始变薄、失重、强度下降，逐渐裂成碎片。如果这些碎片被埋在垃圾或土壤里，则降解效果不明显，塑料是指以高分子量的合成树脂为主要组分，加入适当添加剂，如增塑剂、稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、着色剂等，经加工成型的塑性(柔韧性)材料，或固化交联形成的刚性材料。现有的废旧塑料不再进行实用之后，会将其进行丢弃，塑料可降解性差，焚烧对环境污染较大，而且焚烧会产生较多的有害烟气，对周围的生活环境造成较大的影响，而且现有塑料会使用较多的化学原料，在使用过程中，会对食品有一定的危害,化学原料需要通过加工生产才能制备出来，不是能够轻易获得，使得原料的成本也会增加，现有生产中，也有可降解的塑料制品，但是其可降解的速率较慢，也会加重环境的负担，不利于环境的发展。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于植物纤维淀粉的可降解塑料及其制备方法和制备系统，解决了塑料可降解性差，使用较多的化学原料，对食品有一定的危害的问题。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于植物纤维淀粉的可降解塑料，其原料按重量份比包括：稻草20～30份、秸秆15～25份、木薯淀粉10～20份、无水乙醇30～60份、去离子水20～30份、天然树脂粉10～25份、竹纤维粉8～20份、海藻胶粉6～18份、降解促进剂6～12份、填充剂4～20份、交联剂6～16份、聚乳酸8～18份、生物酶6～12份、分散剂8～18份、增塑剂6～16份、抗氧化剂4～12份、PBAT10～50份。优选的，其原料按重量份比还包括以下组分：肥料有效成分20～50份和改性处理料20～30份，所述肥料有效成分为具有肥料效果的含氮化合物、含磷化合物、含钾化合物以及微量元素成分中的一种或几种。优选的，基于植物纤维淀粉的可降解塑料在农业中的应用，所述可降解塑料制成农用塑料薄膜进行地膜覆盖；或者，所述可降解塑料的制品在使用完成后粉碎成颗粒，并混入土壤或无土栽培的种植基质中，作为缓释肥使用。优选的，所述降解促进剂包括玉米油、葵花籽油、环氧大豆油或硬脂酸锰的一种或两种任意组合，所述填充剂为硬脂酸、液体石蜡、聚乙烯蜡中的至少一种；所述生物酶为木质素过氧化物酶、纤维素酶、半纤维素酶或淀粉酶中的一种或几种，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯中的任意一种。优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯中的任意一种。优选的，所述分散剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡和聚乙二醇质量比2∶1∶1的混合物。本专利技术还公开了基于植物纤维淀粉的可降解塑料的制备方法，具体包括以下步骤：S1、植物纤维制备：选取适量的稻草和秸秆，将其倒入冷冻粉碎机中进行粉碎处理，粉碎之后，将其过60目、100目筛子，再使用球磨机将其粉碎之后，过100目、200目筛子，得到植物粉末，然后将取得的植物粉末倒入搅拌机中，加入适量的去离子水，并根据需要加入适量的肥料有效成分或者不加入，启动搅拌机进行搅拌，搅拌时的温度设置成150℃～250℃，搅拌的速率控制在150～250r/min，搅拌的时间为30～50min，然后加入适量的天然树脂粉，将温度设置成180℃～200℃，搅拌的速率控制在150～250r/min，搅拌的时间为40～50min，即可得到植物纤维；S2、淀粉混合物的制备：选取适量的木薯淀粉倒入搅拌机中，然后加入适量的无水乙醇进行搅拌，搅拌时的温度设置成60℃～90℃，搅拌的速率控制在150～250r/min，搅拌的时间为20～30min，然后加入适量的竹纤维粉和海藻胶粉，继续进行搅拌混合，将温度设置成100℃～130℃，搅拌的速率控制在120～190r/min，搅拌的时间为30～50min，使其充分混合均匀之后，加入适量的分散剂，继续进行混合搅拌，此时将温度设置成140℃～210℃，搅拌的速率控制在150～200r/min，搅拌的时间为30～50min，即可得到淀粉混合物；S3、可降解塑料的制备：将S1中制得的植物纤维和S2中制得的淀粉混合物倒入搅拌机中，加入适量的降解促进剂、改性处理料、填充剂、交联剂、聚乳酸、生物酶、增塑剂、抗氧化剂和PBAT，启动搅拌机进行搅拌，温度设置成150℃～230℃，搅拌的速率控制在150～240r/min，搅拌的时间为40～70min，使其混合均匀之后，即可得到可降解塑料原料，将可降解塑料原料置于双螺旋杆挤出机中，在160℃～180℃的条件下以120～160r/min的螺杆转速挤出造粒，得可降解塑料。优选的，所述改性处理料的制备步骤为：(1)将稻壳纤维与氢氧化钠溶液按照质量比1：10混合，静置20～30min，过滤，接着用冰醋酸冲洗2～3次，得一次改性料；(2)将一次改性料冷冻粉碎，过500～600目筛，得二次改性料；(3)将二次改性料与巴氏芽孢杆菌溶液按照质量比1:10混合，静置18～24h，随后加入二次改性料质量0.01～0.02倍的尿素，接着加入巴氏芽孢杆菌溶液体积0.02～0.03倍的硝酸钙溶液，混合搅拌12～24h后，过滤，的三次改性料；(4)将三次改性料至于马弗炉中，按照10℃/min升温至500～700℃，高温处理30～50min后，冷却，得改性处理料。优选的，提供可降解塑料制备系统，包括冷冻粉碎机、可降解塑料制备装置和双螺旋杆挤出机，所述可降解塑料制备装置包括安装机架，所述安装机架的上固定设置有搅拌机和中心控制盒，所述搅拌机上设置有加料机构；所述搅拌机包括搅拌仓，所述搅拌仓包括搅拌筒和设置在所述搅拌筒底部的出料漏斗，所述搅拌筒的顶端设置有端盖，所述端盖上设置有导气出口，所述搅拌仓的中心设置有与所述安装机架转动连接的搅拌轴，所述搅拌轴包括位于所述搅拌仓内的搅拌段，所述搅拌段上设置有搅拌叶片，所述搅拌轴还包括位于所述端盖上方的驱动段，所述驱动段连接有驱动所述搅拌轴转动的驱动电机，所述搅拌叶片内设置有电加热丝，所述电加热丝连接有固定在所述驱动段上的过孔导电滑环，所述过孔导电滑环和所述驱动电机与所述中心控制盒电性连接；所述加料机构包括设置在所述驱动段和所述搅拌段中心的加料孔，所述加料孔的顶端设置有与所述驱动段的顶端连接的加料漏斗，所述加料孔连接有位于所述搅拌段侧面的出料侧孔，所述出料侧孔靠近所述端盖设置；所述中心控制盒还连接有设置在所述搅拌仓内的温度传感器。优选的，所述出料侧孔还连接有出料嘴，所述出料嘴上均匀设置有漏孔，且所述出料嘴远离其旋转方向的一侧设置有阻挡板。有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于植物纤维淀粉的可降解塑料，其特征在于：其原料按重量份比包括：稻草20～30份、秸秆15～25份、木薯淀粉10～20份、无水乙醇30～60份、去离子水20～30份、天然树脂粉10～25份、竹纤维粉8～20份、海藻胶粉6～18份、降解促进剂6～12份、填充剂4～20份、交联剂6～16份、聚乳酸8～18份、生物酶6～12份、分散剂8～18份、增塑剂6～16份、抗氧化剂4～12份、PBAT 10～50份。/n

【技术特征摘要】
1.基于植物纤维淀粉的可降解塑料，其特征在于：其原料按重量份比包括：稻草20～30份、秸秆15～25份、木薯淀粉10～20份、无水乙醇30～60份、去离子水20～30份、天然树脂粉10～25份、竹纤维粉8～20份、海藻胶粉6～18份、降解促进剂6～12份、填充剂4～20份、交联剂6～16份、聚乳酸8～18份、生物酶6～12份、分散剂8～18份、增塑剂6～16份、抗氧化剂4～12份、PBAT10～50份。


2.根据权利要求1所述的基于植物纤维淀粉的可降解塑料，其特征在于：其原料按重量份比还包括以下组分：肥料有效成分20～50份和改性处理料20～30份，所述肥料有效成分为具有肥料效果的含氮化合物、含磷化合物、含钾化合物以及微量元素成分中的一种或几种。


3.如权利要求2所述的基于植物纤维淀粉的可降解塑料在农业中的应用，其特征在于：所述可降解塑料制成农用塑料薄膜进行地膜覆盖；或者，所述可降解塑料的制品在使用完成后粉碎成颗粒，并混入土壤或无土栽培的种植基质中，作为缓释肥使用。


4.根据权利要求1所述的基于植物纤维淀粉的可降解塑料，其特征在于：所述降解促进剂包括玉米油、葵花籽油、环氧大豆油或硬脂酸锰的一种或两种任意组合，所述填充剂为硬脂酸、液体石蜡、聚乙烯蜡中的至少一种；所述生物酶为木质素过氧化物酶、纤维素酶、半纤维素酶或淀粉酶中的一种或几种，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯中的任意一种。


5.根据权利要求1所述的基于植物纤维淀粉的可降解塑料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯中的任意一种。


6.根据权利要求1所述的基于植物纤维淀粉的可降解塑料，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡和聚乙二醇质量比2∶1∶1的混合物。


7.如权利要求1、2以及权利要求4、5、6中任意一项提到的基于植物纤维淀粉的可降解塑料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、植物纤维制备：选取适量的稻草和秸秆，将其倒入冷冻粉碎机中进行粉碎处理，粉碎之后，将其过60目、100目筛子，再使用球磨机将其粉碎之后，过100目、200目筛子，得到植物粉末，然后将取得的植物粉末倒入搅拌机中，加入适量的去离子水，并根据需要加入适量的肥料有效成分或者不加入，启动搅拌机进行搅拌，搅拌时的温度设置成150℃～250℃，搅拌的速率控制在150～250r/min，搅拌的时间为30～50min，然后加入适量的天然树脂粉，将温度设置成180℃～200℃，搅拌的速率控制在150～250r/min，搅拌的时间为40～50min，即可得到植物纤维；
S2、淀粉混合物的制备：选取适量的木薯淀粉倒入搅拌机中，然后加入适量的无水乙醇进行搅拌，搅拌时的温度设置成60℃～90℃，搅拌的速率控制在150～250r/min，搅拌的时间为20～30min，然后加入适量的竹纤维粉和海藻胶粉，继续进行搅拌混合，将温度设置成100℃～130℃，搅拌的速率控制在120～190r/min，搅拌的时间为30～50min，使其充分混合均匀之后，加入适量的分散剂，继续进行混合搅拌，此时将温度设置成140℃～210℃，搅拌的速率控制在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郇伟伟，李洁，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33