一种矿物基降解塑料母料及制备方法技术

本发明专利技术属于功能塑料领域，提供一种矿物基降解塑料母料及制备方法。采用如下步骤：（1）将淀粉浆部分液化，得到预处理淀粉；（2）将硬脂酸、石蜡、白油、聚乙烯蜡、淀粉基乳化剂、预处理淀粉高速分散，得到淀粉乳；（3）使微米级矿物粉吸附淀粉乳得到复合矿物粉；（4）将复合矿物粉与载体树脂混合挤出造粒得到一种矿物基降解塑料母料。本发明专利技术制备的矿物基降解塑料母料具有较好的降解性，耐热性能优异，与聚合物的相容性较好，在高添加量使用母料时，对强度的损失较小，制备工艺简单，对设备无特殊要求，在常规塑料加工设备即可完成，适合于规模化推广应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种矿物基降解塑料母料及制备方法


[0001]本专利技术属于功能塑料领域，具体涉及降解塑料，特别涉及一种矿物基降解塑料母料及制备方法。

技术介绍

[0002]降解塑料对于解决塑料废弃物对环境的污染具有重大意义。近年来，随着最严禁塑令的执行，降解塑料的需求激增，特别是全生物降解塑料的需求增长更快。全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完全分解的活性基团如羟基、酯基、羧基等，使其能够在自然环境中一定温度和湿度的条件下，极易被微生物等分解成为水、二氧化碳及矿物，从而回归大自然。因此，全生物降解塑料成为解决塑料废弃物污染环境的有效途径之一。
[0003]而现有成熟的生物降解塑料PBAT、PLA已形成一个庞大的生物塑料产业。但是由于全生物降解塑料消耗量大，造成上游原料供应吃紧，原料制备能耗加大，成本过高。如PBAT降解材料的上游原材料为PTA（对苯二甲酸）、BDO（丁二醇）、AA（己二酸）等单体，由于BDO（丁二醇）的产量难以满足需要，从而造成全生物降解塑料成本高，推广使用困难。又如聚乳酸（PLA）降解材料需要消耗大量的发酵乳酸，成本也很高。因此，低成本、低能耗、且可持续化产业化供应的降解塑料技术成为推进降解塑料市场化应用急需解决的。
[0004]矿物具有低成本特性，且可以批量的供应，其用于降解塑料不但解决降解塑料高成本的问题，而且塑料降解后矿物质回归自然，不会造成二次污染。
[0005]根据已公开技术，目前在制备降解塑料时加入碳酸钙、滑石粉、高岭土等无机粉体，不但能够降低成本，而且有利于减少生物降解塑料的原料消耗，具有良好的低碳意义。如将PBAT/纳米CaCO3复合，在纳米CaCO3无机粒子含量大于20%时，材料依然可以保持较好的性能。
[0006]中国专利技术专利公开号CN111484709A公开了滑石粉填充的全生物降解专用吹膜材料及其制备方法，通过将滑石粉偶联处理用于PBAT\PLA，得到了加工性良好的吹膜级生物降解塑料。
[0007]然而，目前将无机矿物用于制备降解塑料由于对矿物的改性有限，由于无机粉体与有机界面性质不同，因此当无机粉体作为填充物时，除了需要合适的粒度和粒度分布要求之外，还必须对其表面进行改性，改善其表面的物理化学特性，使其趋近生物塑料基体的表面特性，提高其在基体中的分散性，从而提高无机粉体在生物降解塑料中的使用量。如果改性不到位，在加大矿物在降解塑料中的使用量时，会造成力学性能损失；另一方面，如果将矿物用于PE等非降解的基材中，降解性会明显降低。
[0008]可再生生物质如淀粉、木纤维、竹纤维、秸秆等具有天然的生物降解性，其用于降解塑料可以满足降解性，并促使降解发生。根据已有的技术，淀粉已在降解塑料中使用。中国专利技术专利申请号CN2010102070602公开了一种可降解淀粉基塑料母粒及其制备方法，该技术是将淀粉40～70、轻质碳酸钙10～20、石粉2～10、塑材13～25、相容剂1～5、润滑剂1～
5、改性剂1～5和降解促进剂1～5制备了降解母料，保证降解效果。
[0009]在实际生产中，淀粉等生物质由于耐热性较差，对加工工艺要求较为苛刻。如果是简单地在碳酸钙等无机矿物制备母料中加入淀粉，使得母料的耐受温度降低，可反复加工性能也会降低。

技术实现思路

[0010]为了获得低成本且具有降解性的降解塑料母料，本专利技术的第一个目的是提出一种矿物基降解塑料母料的制备方法。为达到上述目的，本专利技术的所述一种矿物基降解塑料母料的制备方法包括如下步骤：（1）将淀粉与水配制成质量浓度为40
‑
50%的淀粉浆，加入高速混合机在95
‑
100℃低速搅拌，并加入醋酸调节pH值至5
‑
6，加入α
‑
淀粉酶，搅拌处理25
‑
45min，使部分淀粉液化，得到预处理淀粉；（2）将硬脂酸、石蜡、白油、聚乙烯蜡、淀粉基乳化剂加入步骤（1）的预处理淀粉，在高速混合机中，100
‑
110℃条件下高速分散，得到细腻的淀粉乳；其中硬脂酸、石蜡、白油、聚乙烯蜡、淀粉基乳化剂、预处理淀粉按照质量比1
‑
2：2
‑
4：1
‑
2:1
‑
2:0.5
‑
1:15
‑
20加入；（3）将微米级矿物粉加入步骤（2）得到的淀粉乳，在高速混合机中，110
‑
120℃条件下低速搅拌，使微米级矿物粉吸附淀粉乳，打开排气口，排水，得到复合矿物粉；（4）将步骤（3）得到的复合矿物粉与载体树脂混合均匀，经螺杆挤出机挤出造粒，同时在所述螺杆挤出机的真空口抽真空排水，得到一种矿物基降解塑料母料。
[0011]矿物粉由于成本低，且用于降解塑料分解后矿物回归自然，因此用于降解塑料具有很强的实用性。但矿物粉自身无法降解，对塑料的降解促进有限。目前有技术直接将淀粉与矿物粉体复合使用来增加降解性，但淀粉承受温度有限，影响了后续高温加工使用。本专利技术的目的是通过矿物粉负载生物质淀粉制备降解母料，从而加速塑料的降解。创造性的通过对淀粉部分液化，采用淀粉基乳化剂使淀粉与硬脂酸、石蜡、白油、聚乙烯蜡形成油脂状的细腻淀粉乳，利用矿物粉吸油的特性，对淀粉乳进行吸附，从而形成矿物吸附负载淀粉的复合矿物粉。这一技术处理，使得淀粉紧密结合在矿物粉的间隙，从而使得到的降解塑料母料在加工时耐高温效果好，且在反复加工中淀粉不存在高温烧焦等缺陷。
[0012]再者，淀粉被硬脂酸、石蜡、白油、聚乙烯蜡油脂化处理，吸附在矿物粉，使矿物粉与聚合物具有良好的加工流动性和相容性，从而使得得到的降解母料以较高添加量用于塑料制品，对强度的损失影响不明显。
[0013]作为优选，步骤（1）中所述淀粉选用玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉中的至少一种。特别优选广西产的木薯淀粉。
[0014]作为优选，步骤（1）中所述α
‑
淀粉酶的使用量按照淀粉质量的0.1%加入。利用α
‑
淀粉酶可以将部分淀粉由高分子状态转变为较低分子状态，具有可溶性，黏度降低，表现为溶液态。如果α
‑
淀粉酶使用量过高造成淀粉液化过度，得到的矿物基降解塑料母料吸水严重；如果α
‑
淀粉酶使用量过低，淀粉糊中大颗粒较多影响后续矿物粉的吸附。
[0015]作为优选，步骤（1）、步骤（3）中所述低速搅拌为100～200转/分钟。
[0016]作为优选，步骤（2）中所述高速分散为800转/分钟。
[0017]相比于常规，硬脂酸、石蜡、白油、聚乙烯蜡作为油脂助剂使用量较多，目的是使淀
粉变为细腻的油脂状淀粉乳以利于矿物粉吸附。
[0018]作为优选，步骤（2）中所述淀粉基乳化剂选用醚化淀粉或酯化淀粉；所述醚化淀粉选用羧甲基淀粉钠、羟丙基淀粉中的一种；所述酯化淀粉选用辛烯基琥珀酸淀粉酯、醋酸酯淀粉、淀粉磷酸酯钠中的一种。
[0019]作为优选，步骤（3）中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿物基降解塑料母料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）将淀粉与水配制成质量浓度为40
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50%的淀粉浆，加入高速混合机在95
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100℃低速搅拌，并加入醋酸调节pH值至5
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6，加入α
‑
淀粉酶，搅拌处理25
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45min，使部分淀粉液化，得到预处理淀粉；（2）将硬脂酸、石蜡、白油、聚乙烯蜡、淀粉基乳化剂加入步骤（1）的预处理淀粉，在高速混合机中，100
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110℃条件下高速分散，得到细腻的淀粉乳；其中硬脂酸、石蜡、白油、聚乙烯蜡、淀粉基乳化剂、预处理淀粉按照质量比1
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2：2
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4：1
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2:1
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2:0.5
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1:15
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20加入；（3）将微米级矿物粉加入步骤（2）得到的淀粉乳，在高速混合机中，110
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120℃条件下低速搅拌，使微米级矿物粉吸附淀粉乳，打开排气口，排水，得到复合矿物粉；（4）将步骤（3）得到的复合矿物粉与载体树脂混合均匀，经螺杆挤出机挤出造粒，同时在所述螺杆挤出机的真空口抽真空排水，得到一种矿物基降解塑料母料。2.根据权利要求1所述一种矿物基降解塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述淀粉选用玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，司文彬，
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：