利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，属于可降解薄膜加工技术领域。本发明专利技术用于解决现有技术中全生物降解薄膜的生物降解性能与力学性能有待进一步提高的技术问题，利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，包括以下步骤：将淀粉、淀粉改性剂和二甲苯加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至60

【技术实现步骤摘要】
利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法


[0001]本专利技术涉及可降解薄膜加工
，具体涉及利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法。

技术介绍

[0002]在化石资源日益枯竭、CO2过度排放等造成的全球气候、环境危机背景下，转向低碳循环经济已成为全球共识，而生物基产业是其中重要一环。相较于传统石化产品，生物基产品包括生物燃料、化学品及材料等，因具有碳减排、可再生、促发展等优势，越来越被各国政府所推崇，发展迅猛。
[0003]聚丁二酸丁二酯(PBS)是一种典型的半结晶热塑性塑料，可由生物法制备，且熔点较高、耐热性好，力学性能优异，强度和韧性可与低密度聚乙烯相媲美；聚对苯二甲酸
‑
己二酸丁二醇酯(PBAT)是一种热塑性全生物降解塑料，也是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料之一，但是其耐热性较差、降解速度偏慢，受制于其较高的聚合成本，PBS与PBAT无法满足快速增长的市场需求以及价格较高方面的缺点。
[0004]现有技术中为提高全生物降解薄膜的降解性能，降低全生物降解膜的生产成本，通常会向PBS与PBAT原料中添加生物质材料，但是生物质材料与PBS、PBAT之间的极性差较大，生物质材料与PBS、PBAT之间存在着弱界面，导致全生物降解薄膜的力学性能有待进一步提高。
[0005]针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，用于解决现有技术中全生物降解薄膜的生物降解性能较差和生物质材料与PBS、PBAT之间的极性差较大，生物质材料与PBS、PBAT之间存在着弱界面，导致全生物降解薄膜的力学性能有待进一步提高的技术问题。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将淀粉、淀粉改性剂和二甲苯加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至60
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80℃，反应2
‑
4h，后处理得到改性淀粉；
[0010]S2、将PBS、PBAT、改性淀粉、改性二氧化硅、添加剂混合均匀，加入螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒，得到复合树脂粒；
[0011]S3、将改性树脂粒加入到吹塑机中，熔融挤出吹塑成膜，得到全生物降解薄膜。
[0012]进一步的，所述步骤S1中淀粉、淀粉改性剂和二甲苯的重量比为3:1:9，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶保温95
‑
105℃，减压蒸除溶剂，得到改性淀粉。
[0013]进一步的，所述步骤S1中淀粉改性剂的制备方法为：将环己烷
‑
1,4
‑
二异氰酸、乙酸乙酯、催化剂加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中缓慢滴加2
‑
羟基乙酸乙
酯，滴加完毕，反应1
‑
2h，后处理，得到淀粉改性剂。
[0014]进一步的，所述环己烷
‑
1,4
‑
二异氰酸与2
‑
羟基乙酸乙酯的摩尔比为1:1.所述乙酸乙酯的重量为环己烷
‑
1,4
‑
二异氰酸重量的三倍，所述催化剂的重量为环己烷
‑
1,4
‑
二异氰酸0.05倍，其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度升高至50
‑
60℃，减压蒸除溶剂，得到淀粉改性剂。
[0015]淀粉改性剂的合成反应原理为：
[0016][0017]进一步的，所述步骤S2中PBS、PBAT、改性淀粉、改性二氧化硅、添加剂的重量比为30:20:20:3:2，所述螺杆挤出机料筒从进料端向出料端设置的多段加热取件的温度依次为180℃、200℃、210℃、210℃、210℃和200℃，主机螺杆转速20r/min，螺杆挤出机挤出的物料进入水下冷却成型后，经水下切粒机以600r/min的转速，将物料切成大小均匀的颗粒，将颗粒从水下打捞起来，转移到温度为85
‑
95℃的干燥箱中，干燥20
‑
24h，得到改性树脂。
[0018]进一步的，所述添加剂由分散剂、防老剂、阻燃剂、润滑剂和增塑剂按重量比1.5:1.5:1:2:2组成，其中，分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸铜中的一种或多种，防老剂为：防老剂DPPD、防老剂PPD、防老剂H、防老剂4010NA中的一种或多种，润滑剂硬脂酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸丁酯中的一种或多种，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二异癸酯、己二酸二辛酯中的一种或多种。
[0019]进一步的，所述改性二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅、50vt％乙醇水溶液加入到三口烧瓶中，超声分散30
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50min，三口烧瓶转移到带有机械搅拌的铁架台上搅拌，向三口烧瓶中加入KH
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570，调节体系pH＝10
‑
11，室温下反应3
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5h，后处理得到改性二氧化硅。
[0020]进一步的，所述纳米二氧化硅、50vt％乙醇水溶液与KH
‑
570的重量比为3:9:1，所述后处理操作包括：反应完成之后，抽滤，滤饼依次用纯化水和乙醇洗涤后，转移到温度为60
‑
70℃的干燥箱中，干燥6
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8h，得到改性二氧化硅。
[0021]本专利技术具备下述有益效果：
[0022]本专利技术在制备全生物降解薄膜时，通过纳米二氧化硅与KH
‑
570反应，KH
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570上的硅氧烷水解后与纳米二氧化硅表面上的含氧官能团反应，将KH
‑
570接枝到纳米二氧化硅的表面，得到改性二氧化硅，由于KH
‑
570与PBS、PBAT有着相似的极性基团，从而改善了改性二氧化硅与PBS、PBAT的相容性，使得改性二氧化硅在PBS、PBAT中的分散性得到了较大的改
善，从而提高全生物降解膜的力学性能；环己烷
‑
1,4
‑
二异氰酸上的异氰酸酯基与2
‑
羟基乙酸乙酯上羟基反应，将环己烷
‑
1,4
‑
二异氰酸与2
‑
羟基乙酸乙酯接枝到一起，得到一端含有异氰酸酯基的淀粉改性剂，淀粉改性剂上异氰酸酯基与淀粉上的活性官能团反应，将淀粉改性剂接枝到淀粉上，在淀粉分子的外部形成与PBS、PBAT结构相似的极性官能团，通过缩小淀粉分子与PBS、PBAT之间的极性差，减小淀粉与PBS、PBAT之间的弱界面性，进一步的提高全生物降解薄膜的力学性能；PBS、PBAT与淀粉均为可生物降解的材料，淀粉作为生物质材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将淀粉、淀粉改性剂和二甲苯加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至60
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80℃，反应2
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4h，后处理得到改性淀粉；S2、将PBS、PBAT、改性淀粉、改性二氧化硅、添加剂混合均匀，加入螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒，得到复合树脂粒；S3、将改性树脂粒加入到吹塑机中，熔融挤出吹塑成膜，得到全生物降解薄膜。2.根据权利要求1所述的利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，其特征在于，所述步骤S1中淀粉、淀粉改性剂和二甲苯的重量比为3:1:9，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶保温95
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105℃，减压蒸除溶剂，得到改性淀粉。3.根据权利要求1所述的利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，其特征在于，所述步骤S1中淀粉改性剂的制备方法为：将环己烷
‑
1,4
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二异氰酸、乙酸乙酯、催化剂加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中缓慢滴加2
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羟基乙酸乙酯，滴加完毕，反应1
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2h，后处理，得到淀粉改性剂。4.根据权利要求3所述的利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，其特征在于，所述环己烷
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1,4
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二异氰酸与2
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羟基乙酸乙酯的摩尔比为1:1.所述乙酸乙酯的重量为环己烷
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1,4
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二异氰酸重量的三倍，所述催化剂的重量为环己烷
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二异氰酸0.05倍，其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度升高至50
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60℃，减压蒸除溶剂，得到淀粉改性剂。5.根据权利要求1所述的利用可降解塑料和生物质材料制备全生物降解薄膜的方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴磊，李汪洋，李莉，聂敏，陈宁，刘梦茹，郭浩，贺允，
申请(专利权)人：安徽瑞鸿新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：