生物降解材料及其制备方法技术

技术编号:8589220 阅读:137 留言:0更新日期:2013-04-18 02:43
本发明专利技术公开了一种生物降解材料及其制备方法,所述生物降解材料包括按重量份数计的以下组分:淀粉:10至50份,聚乙烯醇:5至20份,聚丁二酸丁二醇酯:10至50份,增塑剂:5至20份,相容剂:0.5至5份,抗氧剂:0.1至0.5份。本发明专利技术的生物降解材料可直接挤塑、注塑和吹塑,应用在容器、包装袋、消费品外包装等产品上,这种生物降解材料能在较长的使用期内保持良好的力学性能,回收后又可堆肥,最终被降解为二氧化碳和水,对环境无污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及本专利技术涉及一种。
技术介绍
“白色污染”已成为一个严重的社会问题,如何处理塑料垃圾已经成为全人类的非常关注的一个问题。无论在美洲、欧洲还是非洲,许多国家都在出台各种限塑政策,其中,t匕较普遍的做法之一就是使用替代性可降解产品。法国2010年起禁止销售和分发全塑料袋和塑料包装,除非它们是完全生物降解的,引起了业界强烈反应。全球正在掀起一股生物降解材料的热潮。20世纪末开始,降解塑料得到了迅速的发展,在北美,降解塑料以每年17%的速度增长;在欧洲,则以每年59%的速度增长。我国政府也从多个方面为降解材料的发展提供了广阔的空间,有关部门也正在考虑提供政策上的支持,并在部分地区开始实行降解塑料的试行政策。中国“十一五”、“十二五”规划纲要中将建设资源节约型、环境友好型社会作为重要的发展目标,在这种趋势下,中国相关行业及企业正在积极努力通过制定产品标准,加快应用研究及加强国际合作等技术途径,促使生物降解塑料产业进入一个快速成长阶段。2008年6月I日起,我国开始实行“限塑令“。北京奥运会上,570万个可降解生物垃圾袋投用各大公共场所,引起了全世界的关注,这种塑料袋丢弃后,72天内即可分解为二氧化碳和水。相信不久的未来,生物降解材料在中国会有很大的市场。生物降解高分子材料由天然高分子(如淀粉、纤维素、甲壳质)或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得,如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类材料。国内外生物降解材料研究较多的可分为以下几类淀粉、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯及其共聚物(PBS)、聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚乙烯醇(PVA)等。尽管目前国内外对生`物降解材料的研究及报道很多,但是仍有许多问题阻碍了该类材料的推广和应用。原因是1)可降解塑料的力学性能差,不能满足用户的使用要求,2)可降解材料色泽暗淡发黄,透明度低,3)价格偏高,成本高于普通高分子材料的生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术的缺陷,提供一种力学性能优良的。为解决上述的技术问题,本专利技术采用以下技术方案一种生物降解材料,包括按重量份数计的以下组分淀粉10至50份,聚乙烯醇5至20份,聚丁二酸丁二醇酯10至50份,增塑剂5至20份,相容剂0. 5至5份,抗氧剂O.1至O. 5份。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料中,优选的是,所述淀粉为植物淀粉,具体为玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉中的一种或多种,更优选的是,所述淀粉中直链淀粉的重量含量为15%至30%。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料中,优选的是,所述增塑剂的重量为所述生物降解材料重量的10%至30%,所述增塑剂包括按重量份数计的以下组分多元醇5至10份,去离子水3至5份, 有机羧酸1至3份。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料中,优选的是,所述多元醇为相对分子质量在62至300之间的小分子多元醇,更优选的是,所述多元醇为乙二醇、丙三醇、山梨醇中的一种或多种。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料中,优选的是,所述有机羧酸为C4至C18的饱和有机羧酸,更优选的是,所述有机羧酸为柠檬酸。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料中,优选的是,所述相容剂的重量为所述聚丁二酸丁二醇酯重量的O. 5%至3%,更优选的是,所述相容剂的重量为所述聚丁二酸丁二醇酯重量的1%至1. 5%。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料中,优选的是,所述相容剂为马来酸酐、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三甲苯酯的一种或多种。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料中,优选的是,所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂,更优选的是,所述抗氧剂为抗氧剂1010,化学名为四[β -(3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。一种生物降解材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤将淀粉、聚乙烯醇、抗氧剂和增塑剂混合,升温,待温度升到在90至120°C时,再混合20至30分钟,得到第一混合物,然后降低第一混合物温度,当第一混合物温度降低到60至80°C时,加入聚丁二酸丁二醇酯和相容剂进行混合,保持混合时间为15至20分钟,得到第二混合物,用双螺杆挤出机挤出第二混合物,冷却切粒,得到生物降解材料,该生物材料可挤塑、注塑或吹塑成塑料制品。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料的制备方法中,优选的是,所述淀粉的含水量低于1% (重量分数),所述聚乙烯醇的含水量低于1% (重量分数),所述聚丁二酸丁二醇酯的含水量低于O. 02% (重量分数),若淀粉、聚乙烯醇或聚丁二酸丁二醇酯的含水量较高,需要在混合前进行干燥,以使含水量满足条件。作为本专利技术的优选方式,在上述生物降解材料的制备方法中,优选的是,所述双螺杆挤出机分为8个区,每个区的加工温度为第一区110至 13(TC,第二区130至 145°C,第三区135至 15(TC,第四区145至 165°C,第五区145至 165°C,第六区150至 170°C,第七区150至 17(TC,第八区150至 165 ,所述第二混合物依次经过第一区、第二区、第三区、第四区、第五区、第六区、第七区,最后从第八区挤出。本专利技术的效果和优点如下1、聚乙烯醇(PVA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)都是可完全生物降解的聚合物,其中PBS的力学性能与PP相似,能在干燥环境下,较长时间储存并保持稳定,PVA可改善淀粉的可塑性,并且赋予材料气体阻隔性和耐油性,将淀粉与两者共混后形成的三元体系,不但克服了单一材料的缺点,而且融合了三种材料的优点,材料物理化学性能明显提高,其他性能也能根据需要进行调整,是一种极具应用前景的生物降解材料。2、本专利技术的生物降解材料,降解机理是通过微生物和各种细菌及酶的作用,将材料分解为二氧化碳和水,淀粉先被微生物分降为二氧化碳和水,然后PVA分子与PBS分子开始断链,被分解为小碎片并最终被微生物分解为二氧化碳和水。3、本专利技术的生物降解材料可直接挤塑、注塑和吹塑,应用在容器、包装袋、消费品外包装等产品上,这种生物降解材料能在较长的使用期内保持良好的力学性能,回收后又可堆肥,最终被降解为二氧化碳和水,对环境无污染。具体实施方式 实施例1 :按照表I原料配方称取各种原料,其中PVA树脂、淀粉和PBS树脂预先干燥4小时。将PVA树脂、淀粉与丙三醇、去离子水、柠檬酸加入高速混合机中高速混合30分钟,整个过程保持物料温度在110°C,混匀后调整高速混合机温度到70°C,待温度稳定后再加入PBS树脂和马来酸酐,混合20分钟后低速出料,利用双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒。双螺杆加热温度段具体设定为第一区120°C,第二区135°C,第三区140°C,第四区155°C,第五区155°C,第六区:160°C,第七区:160°C,第八区155°C。实施例2 :实施例2的制备方法与实施例1相同,具体原料配比见表I。实施例3 :实施例3的制备方法与实施例1相同,具体原料配比见表I。实施例4 :实施例4的制备方法与实施例1相同,具体原料配比见表I。实施例5 :实施例5的制备方法与实施例1相同,具体原料配比见表I。对实施例1至5的产品按照国标进行测试,各项性能数据见表2。拉伸强度按照国标GB/T104本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种生物降解材料,其特征在于,包括按重量份数计的以下组分:淀粉:10至50份,聚乙烯醇:5至20份,聚丁二酸丁二醇酯:10至50份,增塑剂:5至20份,相容剂:0.5至5份,抗氧剂:0.1至0.5份。

【技术特征摘要】
1.一种生物降解材料,其特征在于,包括按重量份数计的以下组分淀粉:10至50份,聚乙烯醇5至20份,聚丁二酸丁二醇酯10至50份,增塑剂5至20份,相容剂0. 5至5份,抗氧剂:0.1至O. 5份。2.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所述淀粉为植物淀粉。3.根据权利要求2所述生物降解材料,其特征在于,所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、 土豆淀粉中的一种或多种。4.根据权利要求3所述生物降解材料,其特征在于,所述淀粉中直链淀粉的重量含量为 15% 至 30%ο5.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所述增塑剂的重量为所述生物降解材料重量的10%至30%。6.根据权利要求5所述生物降解材料,其特征在于,所述增塑剂包括按重量份数计的以下组分多元醇5至10份,去离子水3至5份,有机羧酸1至3份。7.根据权利要求6所述生物降解材料,其特征在于,所述多元醇为相对分子质量在62 至300之间的小分子多元醇。8.根据权利要求7所述生物降解材料,其特征在于,所述多元醇为乙二醇、丙三醇、山梨醇中的一种或多种。9.根据权利要求6所述生物降解材料,其特征在于,所述有机羧酸为C4至C18的饱和有机羧酸。10.根据权利要求9所述生物降解材料,其特征在于,所述有机羧酸为柠檬酸。11.根据权利要求1所述生物降解材料,其特征在于,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:纪敏陈伟周刚王炼雷春堂张亚萍林晓艳
申请(专利权)人:四川长虹电器股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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