CN104387621A - 一种热塑性淀粉材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，其特点是，淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：30～50:2～20。其制备工艺为，使用高速混料机，先将天然纤维素纤维与增塑剂混合，再放入高直连淀粉混合至15min，再使用双螺杆机塑化造粒机挤出造粒，输送段温度为120～125℃、熔融段温度为125～130℃、混炼段130～135℃、排气段135～134℃、均化段140℃挤出成品粒料，或经热压机模具压缩成型；也可高混后的混料送注塑机注射成型，或将粒料送入注塑机注射成型制成型料。具有组分科学合理，可再生，可完全生物降解，无污染，利于环保，用途广泛等优点。
Description
技术领域
本发明涉及天然环保可降解材料，是一种热塑性淀粉材料及其制备工艺。
背景技术
淀粉与石油化工原料相比具有廉价，可以再生，可生物降解，污染小和生产过程无毒害的特点。淀粉在生物基可降解环保材料领域的开发和利用引起世界上许多国家的重视，现有利用淀粉基及其衍生物制备的可降解塑料占整个可降解塑料的60%以上。
现有热塑性淀粉材料主要采用淀粉进行化学改性和添加耐水性树脂共混的两类方法进行制备,存在着制备过程有污染，不能够实现完全降解，环保效果欠佳等不足。
完全天然、环保、无毒和可完全生物降解的具有一定力学性能和防水性能的热塑性淀粉材料是发展的方向，有的研究从淀粉本身考虑选择材料性能优良的高直链淀粉制备热塑性淀粉[杨蔚宁.玉米高直链淀粉的特性及其成膜与醋酸酯化研究]；有的添加天然纤维进行增强提高力学性能，但是天然纤维组分复杂，如不处理与淀粉相容性差[ 姚东明.剑麻纤维增强热塑性淀粉复合材料的研究].。高直链淀粉市场主要是转基因淀粉如美国国民淀粉公司的高直链淀粉，而选择非转基因淀粉经组分分离制备高直链淀粉与高纯度纤维素纤维复合提高热塑性淀粉性能的研究没有报道。
发明内容
本发明的目的是，对现有技术进行实质性改进和创新，提供一种组分科学合理，可再生，可生物降解，无污染，利于环保，用途广泛的热塑性淀粉材料；并提供不采用化学改性，只通过物理组分分离，缩短流程，降低成本，生产过程无污染、无毒，产品质量好的制备方法。
实现本发明的目的采用的技术方案是：一种热塑性淀粉材料，它包括淀粉、增塑剂和天然纤维素，其特征是，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素的份比为100：30～50:2～20。
所述高直链淀粉包括玉米淀粉、土豆淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉的至少一种，其直链淀粉含量40%～90% ；
所述的增塑剂为甘油，或甘油和水的混合物。
所述的天然纤维素为纤维素含量98%～100%的木浆、棉浆、麻浆或竹浆的黏胶纤维浆粕。
实现本发明的另一目的采用的技术方案是：一种热塑性淀粉材料，它包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，其特征是，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：30～50:2～20。
所述的高直链淀粉包括通过组分分离的高直链含量的玉米淀粉、土豆淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉的至少一种，其中直链淀粉含量40%～90% ；
所述的增塑剂为甘油，或甘油和水的混合物。
所述的天然纤维素纤维为纤维素含量98%～100%的木浆、棉浆、麻浆或竹浆的黏胶纤维浆粕，经2mm孔径的旋转筛分粉碎机粉碎获得。
一种热塑性淀粉材料的制备工艺，其特征是，它包括以下步骤：
1）选择直链淀粉含量40%～90%的高直链淀粉、增塑剂和含量98%～100%的天然纤维素纤维为原料，按质量份比，所述的高直链淀粉100份、所述的增塑剂30～50份和所述的天然纤维素纤维2～20份，使用500～1000r/min高速混料机，先按所述的份比将天然纤维素纤维与增塑剂混合，混合时间5～8min，保证天然纤维素纤维充分溶胀，再按所述的份比放入高直连淀粉混合至15 min，使原料充分混合；
2）挤出造粒，使用双螺杆机塑化造粒机，螺杆转速50～600r/min，输送段温度为120～125℃、熔融段温度为125～130℃、混炼段130～135℃、排气段135～134℃、均化段140℃， 通过输送段进行输送物料，防止溢料；通过熔融段热传递和摩擦剪切，使物料充分熔融和均化；通过混炼段使物料组分尺寸进一步细化与均匀；通过排气段排出水汽、低分子量物质杂质；通过均化段输送和增压，建立设定压力，使模口处物料具有致密度，同时进一步混合，最终达到顺利挤出成品粒料，或通过热压机模具压缩成型，制成成品型料；
3）注塑加工，将步骤1）得到的混料送入注塑机直接注射成型制成成品型料；或将步骤2）挤出的成品粒料送入注塑机注射成型制成成品型料。
在所述的双螺杆塑化造粒机的螺杆和模具口喷涂特氟龙改性涂层。
在所述的模具表面喷涂特氟龙改性涂层。
本发明的热塑性淀粉材料组分科学合理，可再生，可生物降解，无污染，利于环保，用途广泛。
本发明的热塑性淀粉材料的制备方法，由于优选高直链含量淀粉，高直链淀粉为经过组分分离淀粉得到的含量40%～90%的高直链淀粉，也就是说不用对淀粉进行化学改性，用高直链淀粉作为热塑性淀粉与优选天然纤维素纤维和增塑剂通过高速混料机，再通过挤出造粒就能够制备热塑性淀粉材料，制备的热塑性淀粉材料的力学和防水性能好；由于天然纤维素纤维和高直链淀粉具有相同单体葡萄糖，所以容易被相同增塑剂塑化，只是塑化程度不同，所以在共混时容易相容，纤维素纤维分散均匀，保持了热塑性淀粉的透明性；由于在所述的双螺杆塑化造粒机的螺杆和磨具口喷涂特氟龙改性涂层，在所述的模具表面喷涂特氟龙改性涂层，有助于降低热塑性淀粉的粘附，提高材料加工流动性和加工表面的光滑效果；具有流程短，成本低，生产过程无污染、无毒，制备的产品质量好，可再生，可生物降解，无污染，无毒，利于环保，用途广泛等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明具体实施方式所给出的实施例并非穷举，但不应理解为对本发明的限制，在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明产品及其制备方法所作的不具有创造性劳动的修改或替换，均属于本发明权利要求保护的范围。
实施例1：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：30：2。
实施例2：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：35：2。
实施例3：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：40：2。
实施例4：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：45：2。
实施例5：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：50：2。
实施例6：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：30：5。
实施例7：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：35：5。
实施例8：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：40：5。
实施例9：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：45：5。
实施例10：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：50：5。
实施例11：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：30：10。
实施例12：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：35：10。
实施例13：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：40：10。
实施例14：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：45：10。
实施例15：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：50：10。
实施例16：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：30：15。
实施例17：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：35：15。
实施例18：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：40：15。
实施例19：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：45：15。
实施例20：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：50：15。
实施例21：一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：30：20。
实施例22：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：35：20。
实施例23：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：40：20。
实施例24：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：45： 20。
实施例25：实施例的一种热塑性淀粉材料，包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：50：20。
所述高直链淀粉包括玉米淀粉、土豆淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉的至少一种，其直链淀粉含量40%～90% ；直链淀粉含量进一步优选为60%～90%。
所述的增塑剂为甘油，或甘油和水的混合物。甘油和水的混合物中的水含量<20%。
所述的天然纤维素纤维为纤维素含量98%～100%的木浆、棉浆、麻浆或竹浆的黏胶纤维浆粕。
以实施例25为实施例的一种热塑性淀粉材料的制备工艺，它包括的步骤是：
1）选择高直链淀粉、增塑剂和含量天然纤维素纤维为原料，按质量份比，所述的高直链淀粉100份、所述的增塑剂50份和所述的天然纤维素纤维20份，使用500～1000r/min高速混料机，先按所述的份比将天然纤维素纤维与增塑剂混合，混合时间5～8min，保证天然纤维素纤维充分溶胀，再按所述的份比放入高直连淀粉混合至15 min，使原料充分混合；
2）挤出造粒，使用双螺杆机塑化造粒机，螺杆转速50～600r/min，输送段温度为120～125℃、熔融段温度为125～130℃、混炼段130～135℃、排气段135～134℃、均化段140℃， 通过输送段进行输送物料，防止溢料；通过熔融段热传递和摩擦剪切，使物料充分熔融和均化；通过混炼段使物料组分尺寸进一步细化与均匀；通过排气段排出水汽、低分子量物质杂质；通过均化段输送和增压，建立设定压力，使模口处物料具有致密度，同时进一步混合，最终达到顺利挤出成品粒料，或通过热压机模具压缩成型，制成成品型料；
3）注塑加工，将步骤1）得到的混料送入注塑机直接注射成型制成成品型料；或将步骤2）挤出的成品粒料送入注塑机注射成型制成成品型料。
其它实施例与实施例25的一种热塑性淀粉材料的制备工艺步骤相同，仅是物料配比为各自的实施例。
本发明的一种热塑性淀粉材料的制备工艺容易实施，其中：特氟龙改性涂料为靖江市昊华化工设备制造有限公司生产的产品；高直链淀粉采用中国发明专利公开号CN101899119A，名称为一种玉米淀粉的制备方法制备的高直链淀粉原料；增塑剂为甘油采用郑州百佳化工有限公司生产市售产品；天然纤维素纤维为山东太阳纸业股份有限公司生产市售产品。制备工艺所用的设备均采用市售产品。在市售产品的双螺杆塑化造粒机或注塑机的螺杆和模具口喷涂特氟龙改性涂层。在所述的模具表面喷涂特氟龙改性涂层。
Claims (7)
1.一种热塑性淀粉材料，它包括淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维，其特征是，所述的淀粉为高直链淀粉，高直链淀粉、增塑剂和天然纤维素纤维的份比为100：30～50:2～20。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性淀粉材料，其特征是，所述的高直链淀粉包括通过组分分离的高直链含量的玉米淀粉、土豆淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉的至少一种，其中直链淀粉含量40%～90% 。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性淀粉材料，其特征是，所述的增塑剂为甘油，或甘油和水的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性淀粉材料，其特征是，所述的天然纤维素纤维为纤维素含量98%～100%的木浆、棉浆、麻浆或竹浆的黏胶纤维浆粕，经2mm孔径的旋转筛分粉碎机粉碎获得。
5.一种热塑性淀粉材料的制备工艺，其特征是，它包括以下步骤：
1）选择直链淀粉含量40%～90%的高直链淀粉、增塑剂和含量98%～100%的天然纤维素纤维为原料，按质量份比，所述的高直链淀粉100份、所述的增塑剂30～50份和所述的天然纤维素纤维2～20份，使用500～1000r/min高速混料机，先按所述的份比将天然纤维素纤维与增塑剂混合，混合时间5～8min，保证天然纤维素纤维充分溶胀，再按所述的份比放入高直连淀粉混合至15 min，使原料充分混合；
2）挤出造粒，使用双螺杆机塑化造粒机，螺杆转速50～600r/min，输送段温度为120～125℃、熔融段温度为125～130℃、混炼段130～135℃、排气段135～134℃、均化段140℃， 通过输送段进行输送物料，防止溢料；通过熔融段热传递和摩擦剪切，使物料充分熔融和均化；通过混炼段使物料组分尺寸进一步细化与均匀；通过排气段排出水汽、低分子量物质杂质；通过均化段输送和增压，建立设定压力，使模口处物料具有致密度，同时进一步混合，最终达到顺利挤出成品粒料，或通过热压机模具压缩成型，制成成品型料；
3）注塑加工，将步骤1）得到的混料送入注塑机直接注射成型制成成品型料；或将步骤2）挤出的成品粒料送入注塑机注射成型制成成品型料。
6.根据权利要求5所述的一种热塑性淀粉材料的制备工艺，其特征是，在所述的双螺杆塑化造粒机的螺杆和模具口喷涂特氟龙改性涂层。
7.根据权利要求5所述的一种热塑性淀粉材料的制备工艺，其特征是，在所述的模具表面喷涂特氟龙改性涂层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150304 |