一种可降解淀粉塑料组合物及其制备方法和应用技术

本申请涉及塑料技术领域，更具体地说，它涉及一种可降解淀粉塑料组合物及其制备方法和应用。一种可降解淀粉塑料组合物包括如下重量份数的组分：淀粉40

【技术实现步骤摘要】
一种可降解淀粉塑料组合物及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及塑料
，更具体地说，它涉及一种可降解淀粉塑料组合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]生物降解型塑料，是指在自然界，如土壤和/或沙土等条件下，由自然界中存在的微生物作用而引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳和/或甲烷、水及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。
[0003]生物降解型塑料的种类繁多，根据塑料降解原材料的来源的不同，生物降解塑料可分为生物基生物降解塑料和石油基降解塑料，其中，生物基降解塑料包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等，石油基降解塑料包括聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯等。聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯和聚己内酯虽然具有优良的可降解性能，但是聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯和聚己内酯作为新型的生物降解材料，采购成本较高，所以在一定程度上限制了生物降解型塑料的应用。
[0004]在相关的文献中，因淀粉具有完全的生物降解性质，而且淀粉原料来源丰富，价格低廉，所以，可降解淀粉塑料成为国内外生物降解研究发展的重要方向。但是，因为淀粉是多羟基聚合物，易形成分子内和分子间氢键，导致最终制成的可降解淀粉塑料吸水性较强，在低湿度环境中，可降解淀粉塑料的力学性能大大降低，所以在一定程度上限制了可降解淀粉塑料的应用。

技术实现思路

[0005]为了提高可降解淀粉塑料的抗水性能，本申请提供一种可降解淀粉塑料组合物及其制备方法和应用。
[0006]第一方面，本申请提供一种可降解淀粉塑料组合物，采用如下的技术方案：一种可降解淀粉塑料组合物，由以下重量份的组分组成：淀粉40
‑
60份；纤维素纳米纤丝20
‑
30份；水性聚氨酯乳液10
‑
20份；增塑剂5
‑
8份；偶联剂5
‑
8份。
[0007]通过采用上述技术方案，将上述原料混合后，偶联剂降低淀粉、纤维素纳米纤丝、水性聚氨酯乳液等原料之间的粘度，提高各原料之间的分散性，有利于在后续加工过程中制成可降解淀粉塑料袋。
[0008]增塑剂通过增大淀粉分子间的距离，减弱淀粉分子间的相互作用；然后，增塑剂的极性部分与淀粉的极性基团耦合，破坏淀粉原有的交联点，从而促进淀粉的塑化，得到热固性淀粉。在热固性淀粉的塑化过程中，水性聚氨酯乳液、纤维素纳米纤丝与淀粉进行混合，
水性聚氨酯乳液中的氨基甲酸酯键，可与淀粉分子形成氢键，可促进淀粉进行塑化。同时，水性聚氨酯乳液还可将淀粉和纤维素纳米纤丝进行包裹，并将淀粉和纤维素纳米纤丝粘结，形成一个淀粉
‑
纤维素纳米纤丝
‑
水性聚氨酯乳液混合体系。水性聚氨酯乳液和塑化过程中的淀粉形成的氢键，还可有效的抑制混合体系的膨胀，减低混合体系的吸水性能。
[0009]混合体系形成的过程中，纤维素纳米纤丝与淀粉形成网络结构，水性聚氨酯乳液能将形成的网络结合进行填充和粘附，提高水性聚氨酯乳液、纤维素纳米纤维与淀粉体系的致密性和牢固性。同时，因纤维素纳米纤丝表面的孔隙结构，水性聚氨酯乳液还可吸附在纤维素纳米纤丝表面，在纤维素纳米纤丝表面形成一层水性聚氨酯乳液层，可有效的降低混合体系的表面张力，从而提高最终制得的可降解淀粉塑料袋的强度和疏水性能。
[0010]优选的，可降解淀粉塑料组合物，由以下重量份的组分组成：淀粉44
‑
52份；纤维素纳米纤丝22
‑
26份；水性聚氨酯乳液12
‑
16份；增塑剂5.6
‑
6.8份；偶联剂5.6
‑
6.8份。
[0011]通过采用上述技术方案，通过优化上述组分的重量份数，制得的可降解淀粉塑料袋，拉伸强度为43.0
‑
43.3MPa，断裂伸长率为480
‑
482％，接触角为109
‑
112
°
。
[0012]优选的，所述纤维素纳米纤丝的制备过程为：将纤维素研磨后，得到研磨后的纤维素；将研磨后的纤维素加入甲酸中，浸泡，得到甲酸纤维素混合液；再将甲酸纤维素混合液离心沉淀，上层为甲酸溶液，下层为酸化后的纤维素，收集下层酸化后的纤维素；向酸化后的纤维素中加入去离子水，得到纤维素混合液，再将纤维素混合液进行均质，得到纤维素纳米纤丝。
[0013]通过采用上述技术方案，先将纤维素进行研磨，可初步减小纤维素的尺寸，有利于对纤维素的后续操作。研磨后的纤维素经过甲酸浸泡后，因研磨后的纤维素尺寸小，加速甲酸破坏纤维素内氢键网络，除去纤维素中的无定型区域，从而软化纤维素的刚性结构，并留下排列紧密整齐的结晶部分，得到具有较高结晶度和结晶形态的纤维素纳米纤丝；然后，用水将软化的纤维素纳米纤丝稀释后，再进行均质化处理，再通过高压的反复作用，纤维素纳米纤丝被反复抽提，提高纤维素纳米纤丝的结晶度，使得纤维素纳米纤维具有良好的强度和疏水性能，可较好的提高混合体系的强度。
[0014]同时，因纤维素纳米纤丝被软化，可有效的减小纤维素纳米纤丝的尺寸，使得维素纳米纤丝更好的分散在淀粉基体系中，提高纤维素纳米纤维与淀粉形成网络结构的稳定性，而水性聚氨酯乳液可吸附在纤维素纳米纤丝表面，不仅可提高得整个网络结构的致密性，还可降低整个网络结构的表面张力，从而提高最终制得的可降解塑料袋的强度和疏水性。
[0015]优选的，所述纤维素纳米纤丝的制备过程中，所述纤维素由玉米秆纤维和麦秆纤维按重量比为1:(1.2
‑
1.4)混合组成。
[0016]通过采用上述技术方案，玉米秆纤维和麦秆纤维复配制成的纤维，尺寸和韧性良好，有利于后续对纤维的进一步加工，提高最终制得的纤维素纳米纤丝的结晶度和尺寸。将结晶度良好和尺寸小的纤维素纳米纤丝加入淀粉和水性聚氨酯乳液体系中，可提高形成网
络结构的致密性和结晶度，提高最终制得的可降解塑料袋的强度和疏水性。
[0017]优选的，所述纤维素纳米纤丝的制备过程中，所述甲酸的浓度按质量百分比浓度计算为45
‑
55％。
[0018]通过采用上述技术方案，甲酸的浓度在上述范围内，对纤维素的浸泡效果最好，可得到具有较高结晶度和结晶形态的纤维素纳米纤丝，提高最终制得的可降解塑料袋的强度和疏水性。
[0019]优选的，所述纤维素纳米纤丝的制备过程中，所述纤维素纳米纤丝的制备过程中，所述纤维素与甲酸的重量比为1:(6
‑
8)，纤维素与去离子水重量比为1:(1.2
‑
1.4)。
[0020]通过采用上述技术方案，最终制得的可降解塑料袋，拉伸强度为45.0
‑
45.2MPa，断裂伸长率为495
‑
498％，3个月后堆肥降解率均为100％，接触角为132
‑
135
°
。
[0021]优选的，所述纤维素纳米纤丝的制备过程中，研磨后的纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解淀粉塑料组合物，其特征在于，由以下重量份的组分组成：淀粉 40
‑
60份；纤维素纳米纤丝 20
‑
30份；水性聚氨酯乳液 10
‑
20份；增塑剂 5
‑
8份；偶联剂 5
‑
8份。2.根据权利要求1所述的可降解淀粉塑料组合物，其特征在于，由以下重量份的组分组成：淀粉 44
‑
52份；纤维素纳米纤丝 22
‑
26份；水性聚氨酯乳液 12
‑
16份；增塑剂 5.6
‑
6.8份；偶联剂 5.6
‑
6.8份。3.根据权利要求2所述的可降解淀粉塑料组合物，其特征在于，所述纤维素纳米纤丝的制备过程为：将纤维素研磨后，得到研磨后的纤维素；将研磨后的纤维素加入甲酸中，浸泡，得到甲酸纤维素混合液；再将甲酸纤维素混合液离心沉淀，上层为甲酸溶液，下层为酸化后的纤维素，收集下层酸化后的纤维素；向酸化后的纤维素中加入去离子水，得到纤维素混合液，再将纤维素混合液进行均质，得到纤维素纳米纤丝。4.根据权利要求3所述的可降解淀粉塑料组合物，其特征在于，所述纤维素纳米纤丝的制备过程中，所述纤维素由玉米秆纤维和麦秆纤维按重量比为1:(1.2
‑
1.4)混合组成。5.根据权利要求3所述的可降解淀粉塑料组合物，其特征在于，所述纤维素纳米纤丝的制备过程中，所述甲酸的浓度按质量百分比浓度计算为45
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德胜，
申请(专利权)人：安徽乐朗环保新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：