CN101429294A - 全生物降解的塑料淀粉母粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全生物降解的塑料淀粉母粒及其制备方法和应用。本发明塑料淀粉母粒包括以下重量份的各组分组成：淀粉60－75份、载体20－30份、相容剂1－5份、润滑剂1－5份、改性剂1－5份和降解促进剂1－5份。本发明塑料母料以淀粉为生物活性物质，添加光、氧、热降解促进剂，在光、氧、热和微生物作用下，具有多重降解的特性。其降解过程为诱导期(可控)过后，制品降解为碎片和粉末，最后与环境同化，在一定环境条件下(有氧)继续降解，最终生成CO2和水，进入土壤中不会造成二次污染，降解周期视需要，可通过改变复合降解调节剂和生物活性物质的添加量加以调控。本发明还具有制备工艺简单、生产成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑料母粒，尤其涉及全生物降解的塑料淀粉母粒及其制备方法和应用，属于塑料母粒领域。
背景技术
降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存期内性能不变，而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料，因此，也被称为可环境降解塑料。聚合物的降解是指因化学和物理因素引起的聚合的大分子链断裂的过程。聚合物曝露于氧、水、射线、化学品、污染物质、机械力、昆虫等动物以及微生物等环境条件下的大分子链断裂的降解过程被称为环境降解。
环境降解塑料的降解过程主要涉及生物降解，光降解和化学降解，这三种主要降解过程相互间具有增效、协同和连贯作用。例如，光降解与氧化物降解常同时进行并互相促进；生物降解更易发生在光降解过程之后。
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。
目前，在市场上存在的可降解塑料包括生物降解聚酯，如聚乳酸，生物降解PET，聚丁烯琥珀酸酯/已酸酯、聚羟基丁酸酯/戊酸酯、聚乙烯琥珀酸酯、聚酯酸胺和聚已内酯/混合物；淀粉和其混合物，以及加入增强降解能力添加剂的其它塑料。
现有的降解塑料要么存在制备工艺复杂、成本高等问题，要么存在降解时间过长、降解不完全等缺陷，有待改进。
发明内容
本发明首先所要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单、成本低，全生物降解的塑料淀粉母粒。
本发明首先所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种全生物降解的塑料淀粉母粒，包括以下重量份的各组分组成：
淀粉60-75份、载体20-30份、相容剂1-5份、润滑剂1-5份、活化剂1-5份和降解促进剂1-5份；
优选的，各组分的重量份是：淀粉65份、载体25份、相容剂2份、润滑剂2份、改性剂3份、降解促进剂3份。
其中，所述的淀粉优选为玉米原淀粉或木粉；
所述的载体优选为聚丙烯；
所述的相容剂优选为植物油、矿物油、白油或铝酸酯偶联剂中的任意一种或一种以上按任意比例所组成的混合物；
所述的润滑剂优选为硬脂酸的镁、钙盐或聚乙烯蜡中的任意一种或一种以上按任意比例所组成的混合物；
所述的改性剂优选为衣康酸；衣康酸(Itaconic Acid)，化学名称：亚甲基丁二酸，2-亚丙基-1，2-二羧酸，分子式：C5H6O4。
所述的降解促进剂优选为玉米油或环氧大豆油；
本发明所用到的上述各种原料都可从化工商店购买得到，其规格符合行业标准。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述的全生物降解的塑料淀粉母粒方法。
本发明所要解决的另一个技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种制备上述全生物降解的塑料淀粉母粒的方法，包括：
(1)按所述重量份称取各组分：淀粉60-75份、载体20-30份、相容剂1-5份、润滑剂1-5份、改性剂1-5份和降解促进剂1-5份；
(2)将淀粉干燥后加入到高速加热/冷却混合机中在170-180℃温度条件下混合15-20分钟；
(3)加入改性剂，在145-150℃温度条件下混合3-5分钟；
(4)加入相容剂，在150-155℃温度条件下混合3-5分钟；
(5)加入载体、降解促进剂和润滑剂，在165-170℃温度条件下混合10-15分钟；
(6)将混合物放入冷锅中冷却至碎后，备用；
(7)用平行双螺杆造粒机组挤出、造粒，即得。
上述方法中，步骤(7)中所述的平行双螺杆造粒机组的双螺杆各区段温度优选为140℃-170℃；
采用本发明方法所制备得到的塑料淀粉母粒的参数如下：
1.水分含量<1％；2.熔指：1-3g/10min；3.比重：1-1.2g/cm3；
本发明塑料淀粉母粒可按照本领域常规方法吹制成农业用的地膜、包装膜母料(保鲜袋、食品袋、垃圾袋等)等；其中，在吹制地膜或包装膜母料可视情况而定可加入本发明母料20wt％-40wt％，设备均采用普通吹膜设备，可以在温度为150℃-170℃的条件下吹制；所吹制的地膜表面光洁，分散均匀，透光率≥70％，经检测，所制备的地膜降解周期可控制在2月—8月。
其中，所吹制的地膜的各参数如下：
含水量≤1％
密度：1.1-1.2g/cm3
淀粉含量≥50％
熔体流动指数：1.5-8g/10mm
所吹制的包装膜的各参数如下：
含水量≤1％
密度：1.0-1.1g/cm3
淀粉含量≥70％
熔体流动指数：2-8g/10mm；
本发明塑料母料及由其制成的农地膜，是以淀粉或木粉为生物活性物质，添加光、氧、热降解促进剂，在光、氧、热和微生物作用下，具有多重降解的特性。其降解过程为诱导期(可控)过后，制品失去其原有的使用性能，力学性能急剧下降，继之降解为碎片和粉末，最后与环境同化，其中的合成高分子的分子量显著降低，可达10数量以下，在一定环境条件下(有氧)可继续降解，最终生成CO2和水，进入土壤中不会造成二次污染，降解周期(诱导期)视需要，可通过改变复合降解调节剂和生物活性物质的添加量加以调控。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
(1)按以下重量称取各组分(单位：Kg)：玉米原淀粉65、载体聚丙烯25、相容剂矿物油2、润滑剂硬脂酸的镁盐2、改性剂衣康酸3，降解促进剂玉米油3；
(2)将淀粉干燥后加入到高速加热/冷却混合机(承德吉农生物降解制品有限责任公司生产；规格：热混300L/冷混500L；型号：SRL-230/500A)中在175℃温度条件下混合18分钟；
(3)加入改性剂衣康酸，混合4分钟，混合温度是148℃；
(4)加入相容剂矿物油，混合4分钟，混合温度是154℃；
(5)加入载体聚丙烯、润滑剂硬脂酸的镁盐和降解促进剂玉米油，混合12分钟，混合温度是167℃；
(6)将混合物放入冷锅中冷却至碎后，备用；
(7)用平行双螺杆造粒机组(承德吉农生物降解制品有限责任公司生产；规格：螺杆长径比44：1，转速30-500r/min；型号：TE-65型)挤出、造粒，制成直径为2mm、长为3—4mm的圆柱型塑料母料，即得。
加入本实施例所制备的母料30wt％，采用普通吹膜设备，在温度为160℃的条件下吹制地膜；所吹制的地膜表面光洁，分散均匀，透光率≥70％，经检测，所制备的地膜放置在野外或地下2个月后已完全降解，无任何残留。
实施例2
(1)按以下重量称取各组分(单位：Kg)：玉米原淀粉60、载体聚丙烯30、相容剂植物油1、润滑剂聚乙烯蜡1、改性剂衣康酸3，降解促进剂环氧大豆油5；
(2)将淀粉干燥后加入到高速加热/冷却混合机(承德吉农生物降解制品有限责任公司生产；规格：热混300L/冷混500L；型号：SRL-230/500A)中在170℃温度条件下混合20分钟；
(3)加入改性剂衣康酸，混合5分钟钟，混合温度是149℃；
(4)加入相容剂植物油，混合5分钟，混合温度是155℃；
(5)加入载体聚丙烯、润滑剂聚乙烯蜡和降解促进剂环氧大豆油，混合15分钟，混合温度是166℃；
(6)将混合物放入冷锅中冷却至碎后，备用；
(7)用平行双螺杆造粒机组(承德吉农生物降解制品有限责任公司生产；规格：螺杆长径比44：1，转速30-500r/min；型号：TE-65型)挤出、造粒，制成直径为2mm、长为3—4mm的圆柱型塑料母料，即得。
加入本实施例所制备的母料20wt％，采用普通吹膜设备，在温度为150℃的条件下吹制地膜；所吹制的地膜表面光洁，分散均匀，透光率≥70％，经检测，所制备的地膜放置在野外或地下4个月后已完全降解，无任何残留。
实施例3
(1)按以下重量称取各组分(单位：Kg)：玉米原淀粉75、载体聚丙烯20、相容剂铝酸酯偶联剂1、润滑剂硬脂酸的镁盐1、改性剂衣康酸1，降解促进剂玉米油2；
(2)将玉米原淀粉干燥后加入到高速加热/冷却混合机(承德吉农生物降解制品有限责任公司生产；规格：热混300L/冷混500L；型号：SRL-230/500A)中在180℃温度条件下混合15分钟；
(3)加入改性剂衣康酸，混合3分钟，混合温度是145℃；
(4)加入相容剂铝酸酯偶联剂，混合3分钟，混合温度是152℃；
(5)加入载体聚丙烯、润滑剂硬脂酸的镁盐和降解促进剂玉米油，混合10分钟，混合温度是170℃；
(6)将混合物放入冷锅中冷却至碎后，备用；
(7)用平行双螺杆造粒机组(承德吉农生物降解制品有限责任公司生产；规格：螺杆长径比44：1，转速30-500r/min；型号：TE-65型)挤出、造粒，制成直径为2mm、长为3-4mm的圆柱型塑料母料，即得。
加入本实施例所制备的母料40wt％，采用普通吹膜设备，在温度为170℃的条件下吹制地膜；所吹制的地膜表面光洁，分散均匀，透光率≥70％，经检测，所制备的地膜放置在野外或地下4个月后已完全降解，无任何残留。
Claims (10)
1、一种全生物降解的塑料淀粉母粒，包括以下重量份的各组分组成：淀粉60-75份、载体20-30份、相容剂1-5份、润滑剂1-5份、改性剂1-5份和降解促进剂1-5份。
2、按照权利要求1所述的塑料淀粉母粒，其特征在于，所述的各组分的重量份是：淀粉65份、载体25份、相容剂2份、润滑剂2份、改性剂3份、降解促进剂3份。
3、按照权利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于：所述的淀粉选自玉米原淀粉或木粉。
4、按照权利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于：所述的载体为聚丙烯；所述的改性剂是衣康酸。
5、按照权利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于：所述的相容剂选自植物油、矿物油、白油或铝酸酯偶联剂中的任意一种或一种以上按任意比例所组成的混合物。
6、按照权利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂酸的镁、钙盐或聚乙烯蜡中的任意一种或一种以上按任意比例所组成的混合物。
7、按照权利要求1或2所述的塑料淀粉母粒，其特征在于：所述的降解促进剂为玉米油或环氧大豆油。
8、一种制备权利要求1或2述的塑料淀粉母粒的方法，包括：(1)按所述重量份称取各组分；
(2)将淀粉干燥后加入到高速加热/冷却混合机中在170-180℃温度条件下混合15-20分钟；
(3)加入改性剂，在145-150℃温度条件下混合3-5分钟；
(4)加入相容剂，在150-155℃温度条件下混合3-5分钟；
(5)加入载体、降解促进剂和润滑剂，在165-170℃温度条件下混合10-15分钟；
(6)将混合物放入冷锅中冷却至碎后，备用；
(7)用平行双螺杆造粒机组挤出、造粒，即得。
9、按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤(7)中所述的平行双螺杆造粒机组的双螺杆各区段温度为140℃-170℃。
10、权利要求1或2述的塑料淀粉母粒在制备地膜、包装膜母料中的应用，包括：加入20wt％-40wt％的本发明母料，吹制成地膜或包装膜母料。
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