CN107746559A - 生物可降解塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料技术领域，具体涉及一种生物可降解塑料及其制备方法。本发明提供的生物可降解塑料包括聚乳酸颗粒、大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和聚乙二醇，能够降低聚乳酸塑料的生产成本，改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性，使生物可降解塑料具有良好的生物降解性能、耐水性、力学性能和加工性能，同时安全无污染。本发明的生物可降解塑料的制备方法，将各原料的混合物依次经过捏合、挤出和造粒，工艺简单，易于加工，成本低廉，具有广阔的应用前景。

Description

生物可降解塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料技术领域，尤其涉及一种生物可降解塑料及其制备方法。

背景技术

塑料制品已经广泛应用于人们的日常生活，为人们的生活提供了极大地方便。统计显示，全球每年塑料总消费量4亿吨，中国消费6000万吨以上。换言之，我国消费的塑料占全球总消费量的15％。然而，可回收利用的塑料却只占很小的比例。随着塑料制品的生产和应用的迅速发展，日益增长的塑料垃圾越来越严重地威胁到人类的生态环境。目前处理废旧塑料的方法，如填埋和焚烧等方法，需要占用较大的处理空间以及大量资金投入，同时也带来环保问题。

随着人们的环保意识的增强，解决塑料材料与环保的协调发展问题愈加凸显。可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂(如淀粉、改性淀粉或其它纤维素、光敏剂、生物降解剂等)，稳定性下降，较容易在自然环境中降解的塑料。可降解塑料的出现，不仅扩大了塑料功能，而且在一定程度上可缓解与环境的矛盾，节约和代替石油资源，有效地消除白色污染，保护环境。聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。尽管聚乳酸具有良好的生物降解性，但聚乳酸还存在生产成本高等问题，其力学和加工性能还有待进一步提高。

大豆蛋白作为一种天然材料，包含多种功能团，如氨基、羟基、酚基、羧基等，这些活性基团可作为化学改性或交联的位点，来合成具有各种功能的聚合物。由于大豆蛋白具有产量大、成本低和可再生的优点，成为塑料领域的研究热点，但是大豆蛋白塑料具有硬度大、脆性高和流动性差的特点，不易加工，且耐水性差。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物可降解塑料，通过将聚乳酸颗粒、大豆蛋白粉和大豆粉进行共混制备生物可降解塑料，能够降低聚乳酸塑料的生产成本，改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性，该生物可降解塑料具有良好的生物降解性能、机械性能和加工性能，安全无污染，是一款综合性能较为理想的生物可降解塑料。

本发明的另一目的在于提供一种生物可降解塑料的制备方法，工艺简单，易于加工，成本低廉，具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种生物可降解塑料，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒80-120份、大豆蛋白粉40-60份、大豆粉40-60份、水55-75份、甘油15-30份、聚乙二醇15-25份，以及任选的助剂。

进一步地，所述生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份，以及任选的助剂。

优选地，所述生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份、聚乙二醇20份，以及任选的助剂。

进一步地，所述助剂包括偶联剂、还原剂或抗菌剂中的一种或至少两种的组合。

优选地，所述助剂为偶联剂、还原剂和抗菌剂的组合，

进一步优选地，所述助剂为偶联剂6-9份、还原剂0.5-1.5份和抗菌剂0.5-1.5份。

进一步地，所述偶联剂为苯酐或马来酸酐，优选为苯酐。

进一步地，所述还原剂为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，优选为亚硫酸酸氢盐，进一步优选为亚硫酸氢钠。

进一步地，所述抗菌剂为有机抗菌剂，优选为山梨酸钾或苯甲酸钠，进一步优选为山梨酸钾。

所述生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份、苯酐7-8份、亚硫酸氢钠0.8-1.2份和山梨酸钾0.8-1.2份；

优选地，所述生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份、聚乙二醇20份、苯酐7.5份、亚硫酸氢钠1份和山梨酸钾1份。

上述生物可降解塑料的制备方法，包括以下步骤：

将各原料的混合物依次经过捏合、挤出和造粒，得到生物可降解塑料。

进一步地，先将各原料混合，待混合物温度上升至100-105℃时，保温8-15分钟后，得到各原料的混合物。

优选地，先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和助剂放入混料机中，加热至45-55℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至100-105℃时，保温8-15分钟后，得到各原料的混合物。

进一步优选地，先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和助剂放入混料机中，加热至50℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至102℃时，保温10分钟后，得到各原料的混合物。

进一步地，在各原料混合过程中混料机的转速为400-500转/分，优选为420-480转/分，进一步优选为450转/分。

进一步地，所述捏合的温度为105-115℃，优选为108-112℃，进一步优选为110℃。

进一步地，采用挤出机进行挤出造粒，挤出机送料口位置温度为90-110℃，优选为95-105℃，进一步优选为100℃；

和/或，中部压缩区温度为120-135℃，优选为125-130℃，进一步优选为128℃；

和/或，挤出成型区温度为90-110℃，优选为95-105℃，进一步优选为100℃；

和/或，挤出机的螺杆转速为250-350转/分，优选为280-320转/分，进一步优选为300转/分。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明的生物可降解塑料通过将聚乳酸颗粒、大豆蛋白粉和大豆粉进行共混制备生物可降解塑料，一方面可以降低聚乳酸塑料的生产成本，另一方面可以改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性，并且通过添加水、甘油和聚乙二醇，改善整体的力学性能和加工性能，进而获得综合性能较为理想的生物可降解塑料，该生物可降解塑料具有良好的生物降解性能、机械性能和加工性能，生产成本低，安全无污染。

2.本发明提供的生物可降解塑料的制备方法，工艺简单，易于加工，成本低廉，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

聚乳酸塑料和大豆蛋白塑料都具有良好的生物可降解性，但聚乳酸塑料生产升本高，大豆蛋白塑料硬度大、脆性高、耐水性差。本发明通过将聚乳酸、大豆蛋白粉和大豆粉进行共混制备生物可降解塑料，一方面可以降低聚乳酸塑料的生产成本，另一方面可以改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性，并且通过添加水、甘油和聚乙二醇，改善整体的力学性能和加工性能，进而获得综合性能较为理想的生物可降解塑料。

本发明提供了一种生物可降解塑料，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒80-120份、大豆蛋白粉40-60份、大豆粉40-60份、水55-75份、甘油15-30份、聚乙二醇15-25份，以及任选的助剂。

聚乳酸(PLA)也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分且可再生，生产过程无污染，而且产品可以生物降解。聚乳酸是使用可再生的植物资源如玉米、小麦、甘蔗等天然农作物所提取的淀粉原料制成，原料可经发酵过程制成乳酸，再通过化学方法合成得到聚乳酸。聚乳酸在堆肥条件下可以完全生物降解，是一种完全绿色材料，被认为是最具竞争力的可再生塑料。

本发明中，按重量份数计，聚乳酸颗粒典型但非限制性含量为：80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份或120份。

大豆蛋白粉，是经过一系列加工步骤从大豆中提取，得到的蛋白质粉。大豆粉，是由大豆制成的豆粉，也含有丰富的大豆蛋白质，含量高达40％。大豆蛋白质是由一条或多条多肽链按各自的特殊方式结合的分子，它含有多种活性侧基如氨基、羧基和羟基，能和许多物质发生化学反应，具有特定的初级结构和高级空间结构。大豆蛋白质是一种可生物降解的高分子，且可再生、成本低，制作的塑料具有优良的力学性能、耐水性以及可生物降解的优点。此外，大豆粉中还含有纤维素和淀粉等天然高分子，可通过氢键作用来提高材料的韧性。

本发明中，按重量份数计、大豆蛋白粉典型但非限制性含量为：40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份或60份。

本发明中，按重量份数计，大豆粉典型但非限制性含量为：40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份或60份。

聚合物共混改性的目的是能够综合均衡格聚合物组分的性能，取长补短，消除各单一组分性能上的弱点，改善材料的性能。将聚乳酸颗粒和大豆粉及大豆蛋白粉共混制备生物可降解塑料，一方面可以降低聚乳酸塑料的生产成本，另一方面可以改善大豆蛋白塑料的力学性能和耐水性。

甘油，又称丙三醇。一方面，甘油的极性基团与高聚物分子的极性基团相互作用，使聚合物溶胀，甘油中的非极性部分把聚合物分子的极性屏蔽起来，并增大了大分子之间的距离，渗入淀粉分子与羟基形成一种物理与化学作用，使体系原有的羟基量减少，从而逐渐降低了材料的吸水率。另一方面，甘油能有效渗入聚乳酸和蛋白质分子间，降低聚乳酸和蛋白质分子间作用力，对聚乳酸和蛋白质分子有增塑作用，能提高材料的韧性和延展性。因此，在塑料中加入甘油可以减少塑料制品的吸水率，同时增大塑料制品的拉伸强度。

本发明中，按重量份数计，甘油典型但非限制性含量为：15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份。

水含有羟基，可以进入聚乳酸分子或者蛋白质分子之间，减弱其分子间的作用力，提高熔体流动性能，并减小最终产品的脆性，进而提高材料的韧性和延展性，相应地改变着材料的力学性能和加工性能。

本发明中，按重量份数计，水典型但非限制性含量为：55份、56份、57份、58份、59份、60份、61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份、69份、70份、71份、72份、73份、74份或75份。

聚乙二醇，可以降低聚乳酸颗粒的熔融温度。由于聚乳酸的熔融温度高于大豆蛋白的熔融温度，加入聚乙二醇可以调解聚乳酸熔融温度，使聚乳酸颗粒和大豆蛋白粉及大豆粉能够更好的的熔融共混，同时降低加工温度。而且，聚乙二醇还可以减少大豆蛋白在高温状态下的降解。聚乙二醇还有一定的增塑作用。此外，聚乙二醇还可以作为润滑剂，方便塑料的挤压成型。

本发明中，按重量份数计，聚乙二醇典型但非限制性含量为：15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份。

本发明选用聚乳酸、大豆蛋白粉和大豆粉共混作为基础原料，同时水、甘油和聚乙二醇，改善整体的力学性能和加工性能，使制得的生物可降解塑料具有良好的生物降解性能，其废弃物在微生物的作用下，可完全分解为低分子化合物，避免污染环境，同时又具有良好的机械性能和加工性能，生产成本低，安全无污染。

为了更好地增加本发明的生物可降解塑料，可以向原料中加入助剂。

在本发明的可选实施方式中，所述助剂包括偶联剂、还原剂或抗菌剂中的一种或至少两种的组合，如偶联剂，还原剂，抗菌剂，偶联剂和还原剂的组合，偶联剂和抗菌剂的组合，还原剂和抗菌剂的组合，偶联剂、还原剂和抗菌剂的组合。

在本发明的可选实施方案中，助剂为偶联剂6-9份、还原剂0.5-1.5份和抗菌剂0.5-1.5份。

偶联剂，可以使聚乳酸颗粒和蛋白质之间容易相互分散，降低两组分间的界面张力，增加相容性。在本发明的可选实施方式中，偶联剂为苯酐或马来酸酐。苯酐或马来酸酐可引起蛋白质分子的亚基解离，使分子变得伸展而导致柔韧性增大，同时可以减少大豆分离蛋白分子所带的正电荷，使其结合水的能力减弱，有助于降低吸水率。在本发明的优选实施方式中，偶联剂为苯酐。

在本发明的可选实施方式中，还原剂可通过反应减少蛋白质分子或多肽分子中的二硫键而形成巯基(-SH基)，还可以用来提高大豆蛋白的溶解度及改善其乳化特性。在本发明的可选实施方式中，还原剂为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐。在本发明的优可选实施方式中，还原剂为亚硫酸氢钠。

抗菌剂，能够抑制塑料在加工过程中的微生物致病细菌，增加塑料使用的安全性。

在本发明的可选实施方式中，抗菌剂为山梨酸钾或苯甲酸钠。在本发明的优可选实施方式中，抗菌剂为山梨酸钾。

在本发明的可选实施方式中，生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份、苯酐7-8份、亚硫酸氢钠0.8-1.2份和山梨酸钾0.8-1.2份。

在本发明的一种优选实施方式中，生物可降解塑料主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份、聚乙二醇20份、苯酐7.5份、亚硫酸氢钠1份和山梨酸钾1份。

本发明选用聚乳酸、大豆蛋白粉和大豆粉共混作为基础原料，同时水、甘油和聚乙二醇，改善整体的力学性能和加工性能，使制得的生物可降解塑料具有良好的生物降解性能，其废弃物在微生物的作用下，可完全分解为低分子化合物，避免污染环境，同时又具有良好的机械性能和加工性能，生产成本低，安全无污染。

需要说明的是，本发明的生物可降解塑料良好的可降解性能、力学性能和加工性能是由其特定的原料组分及配比所决定的，若组分及其配比不相互协调，单个组分所带来的有益效果，很可能会被其他组分消减甚至消除，起不到整体综合作用。本发明通过大量的研究和反复验证，得到了生物可降解塑料的最优组合及配比，使得多个组分综合在一起、相互协调，产生积极协同作用，能够让最后制得的生物可降解塑料，具有良好的可降解性能、力学性能和加工性能。

本发明还提供了一种生物可降解塑料的制备方法，包括以下步骤：将各原料的混合物依次经过捏合、挤出和造粒，得到生物可降解塑料。

本发明的生物可降解塑料的制备方法，包括混料、捏合和挤出工艺步骤，工艺简单，易于加工，且成本低廉。

在本发明的一种可选实施方式中，先将各原料混合，待混合物温度上升至100-105℃时，保温8-15分钟后，各原料的混合物。

在本发明的一种优选实施方式中，先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和助剂放入混料机中，加热至50℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至102℃时，保温10分钟后，得到各原料的混合物。由于聚乳酸颗粒的熔融温度相对大豆蛋白粉和大豆粉而言较高，在加入聚乳酸颗粒的同时加入聚乙二醇能够降低聚乳酸的熔融温度，使各物质能够比较好的共混。

在本发明的一种可选实施方式中，混料机的转速为400-500转/分。混料机的转速典型但非限制性为：400转/分、410转/分、420转/分、430转/分、440转/分、450转/分、460转/分、470转/分、480转/分、490转/分或500转/分。在本发明的一种优选实施方式中，混料机的转速为450转/分。在本发明提供的转速范围内，各物质共混均匀且用时较短。

在本发明的一种可选实施方式中，捏合温度为105-115℃。捏合温度典型但非限制性为：105℃、106℃、107℃、108℃、109℃、110℃、111℃、112℃、113℃、114℃或115℃。在本发明的一种优选实施方式中，捏合时温度为110℃。捏合温度对塑料的成型有一定的影响，温度越高，反应原料越易结块或结团，不易均匀分散。

在本发明的一种可选实施方式中，采用挤出机进行挤出造粒，挤出机送料口位置温度为90-110℃。挤出机送料口位置温度典型但非限制性为：90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃或110℃。在本发明的一种优选实施方式中，挤出机送料口位置温度为100℃。送料口温度过低，会导致原料无法顺利地进入挤出机；送料口温度过高，原料不容易成型。

在本发明的一种可选实施方式中，中部压缩区温度为120-135℃。中部压缩区温度典型但非限制性为：120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃、126℃、127℃、128℃、129℃、130℃、131℃、132℃、133℃、134℃或135℃。在本发明的一种优选实施方式中，中部压缩区温度为为128℃。中部压缩区温度过低，熔体粘度大，不容易压缩成型；中部压缩区温度过高，原料成型的稳定性差。

在本发明的一种可选实施方式中，挤出成型区温度为90-110℃。挤出成型区温度典型但非限制性为：90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃或110℃。在本发明的一种优选实施方式中，挤出成型区温度为100℃。成型区温度低时塑化不完全，成型区温度高时容易老化。

在本发明的一种可选实施方式中，挤出机的螺杆转速为250-350转/分。挤出机的螺杆转速温度典型但非限制性为：250转/分、260转/分、270转/分、280转/分、290转/分、300转/分、310转/分、320转/分、330转/分、340转/分或350转/分。在本发明的一种优选实施方式中，挤出机的螺杆转速为300转/分。螺杆转速是控制挤出速率以及产量的重要参数。挤出机的螺杆转速增加，产量提高；但螺杆转速过高，电机负载过大，熔体压力过高，剪切速率过高，离模膨胀加大，表面变坏，且挤出量不稳。

本发明提供的生物可降解塑料的制备方法，工艺简单，易于加工，成本低廉，具有广阔的应用前景。

下面结合具体实施例对本发明进行具体解释。

实施例1

实施例1的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份和聚乙二醇20份。

实施例2

实施例2的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90份、大豆蛋白粉55份、大豆粉45份、水70份、甘油20份和聚乙二醇22份。

实施例3

实施例3的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒110份、大豆蛋白粉45份、大豆粉55份、水60份、甘油25份和聚乙二醇18份。

实施例4

实施例4的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份和聚乙二醇20份、苯酐7.5份、亚硫酸氢钠1份和山梨酸钾1份。

实施例5

实施例5的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒80份、大豆蛋白粉60份、大豆粉40份、水75份、甘油15份、聚乙二醇25份、马来酸酐6份、亚硫酸氢钠1.5份和山梨酸钾0.5份。

实施例6

实施例6的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒120份、大豆蛋白粉40份、大豆粉60份、水55份、甘油30份、聚乙二醇15份、苯酐9份、亚硫酸钠0.5份和苯甲酸钠1.5份。

实施例7

实施例7的生物可降解塑料的制备方法，包括如下步骤：

(a)混料：先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和助剂放入混料机中，保持混料机的转速为450转/分，加热至50℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至102℃时，保温10分钟后，得到各原料的混合物；

(b)捏合：将步骤(a)得到的混合物料送入捏合机，并对混合物料在110℃下进行捏合；

(c)挤出：将捏合后的混合物料送入挤出机，设置挤出机送料口位置温度为100℃，中部压缩区温度为128℃，挤出成型区温度为100℃，并保持转速为300转/分，制成颗粒，即得生物可降解塑料。

实施例1-6的生物可降解塑料均按照实施例7的制备方法制得。

实施例8

实施例8的生物可降解塑料的制备方法，包括如下步骤：

(a)混料：先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油、助剂放入混料机中，保持混料机的转速为400转/分，加热至45℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至100℃时，保温15分钟后，得到各原料的混合物；

(b)捏合：将步骤(a)得到的混合物料送入捏合机，并对混合物料在1℃下进行捏合；

(c)挤出：将捏合后的混合物料送入挤出机，设置挤出机送料口位置温度为90℃，中部压缩区温度为120℃，挤出成型区温度为90℃，并保持转速为250转/分，制成颗粒，即得生物可降解塑料。

实施例9

实施例9的生物可降解塑料的制备方法，包括如下步骤：

(a)混料：先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油、聚乳酸颗粒和聚乙二醇和助剂放入混料机中，保持混料机的转速为500转/分，待混合物温度上升至105℃时，保温8分钟后，各原料的混合物；

(b)捏合：将步骤(a)得到的混合物料送入捏合机，并对混合物料在115℃下进行捏合；

(c)挤出：将捏合后的混合物料送入挤出机，设置挤出机送料口位置温度为110℃，中部压缩区温度为130℃，挤出成型区温度为110℃，并保持转速为350转/分，制成颗粒，即得生物可降解塑料。

对比例1

对比例1的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒60份、大豆蛋白粉80份、大豆粉80份、水50份、甘油10份和聚乙二醇30份。

对比例2

对比例2的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒150份、大豆蛋白粉30份、大豆粉30份、水80份、甘油40份和聚乙二醇10份。

对比例3

对比例3与实施例1的区别在于不含有聚乳酸颗粒。

对比例4

对比例4与实施例1的区别在于不含有大豆蛋白粉和大豆粉。

对比例5

对比例5与实施例1的区别在于不含有大豆蛋白粉。

对比例6

对比例6与实施例1的区别在于不含有大豆粉。

对比例7

对比例7的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒40份、大豆蛋白粉80份、大豆粉70份、水65份、甘油22.5份和聚乙二醇20份。

对比例8

对比例8与实施例1的区别在于不含有甘油。

对比例9

对比例9与实施例1的区别在于不含有水。

对比例10

对比例10与实施例1的区别在于不含有聚乙二醇。

对比例11

对比例11的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水80份、甘油22.5份和聚乙二醇20份。

对比例12

对比例12的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油60份和聚乙二醇20份。

对比例13

对比例13的生物可降解塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份和聚乙二醇50份。

对比例1-13所述的可降解塑料采用实施例7所述的可降解塑料的制备方法制得。

试验例

(1)浸水性试验

将生物可降解塑料样品材料做成长为76.2mm、宽为25.4mm、高度为3.2mm的条形，把样品放到干燥箱中干燥，干燥温度为50℃，干燥24小时后拿出，在室温(20-25℃)下冷却，并进行初始称重；接着浸入蒸馏水中，浸泡24小时后再次称重，记录重量变化，计算吸水率，称重时需要擦干表面的水分，擦干水和称重过程最好不要超过2分钟。

(2)抗拉伸试验

拉伸强度测试用的是ASTM638标准，将生物可降解塑料样品材料做成长度为165mm、宽度为12.7和厚度为3.2mm的条形，拉伸速度为50mm/min，拉伸过程中，试件一直拉伸，直到拉断为止，记录最大拉伸力和断裂后的长度变化，并计算拉伸强度和断裂伸长率。

(3)样品材料的生物降解率

采用土埋的方法，测定样品材料30天、60天后的质量损失，并计算样品材料的生物降解率。

试验结果见表1。

表1试验结果

从表1中可以看出，采用实施例1-6提供的生物可降解塑料的拉伸强度在11MPa以上，断裂伸长率在140％以上，吸水率低于4％，样品材料30天的生物降解率高于28％，样品材料60天的生物降解率高于68％。同时，研究还发现在微生物的作用下，本发明的生物可降解塑料在3-6个月时间内完全降解为低分子化合物，避免环境污染。

通过对比例1-13与实施例1的比较发现，对比例1-6的拉伸强度远低于实施例1，断裂伸长率从远低于实施例1，吸水率远高于实施例1，样品材料30天和60天的生物降解率均低于实施例1，生物可降解塑料的力学性能、耐水性和生物降解性依赖于原料组分及配比，可见本发明提供的生物可降解塑料具有良好的力学性能、耐水性和生物降解性能，是一款综合性能较为理想的生物可降解塑料。通过对比例3-7与实施例1的比较可以看出，通过聚乳酸、大豆蛋白粉和大豆粉三者的共混能够明显提高生物可降解塑料的拉伸强度，降低吸水率，提高生物降解性能，聚乳酸、大豆蛋白粉和大豆粉的配比对生物可降解塑料的的拉伸强度，吸水率和生物降解性能也有较大影响。通过对比例8-13与实施例1的比较可以看出，水、甘油和聚乙二醇对生物可降解塑料的的拉伸强度，吸水率和生物降解性能也有较大影响。

综上所述，采用本发明提供的原料组成及配比的生物可降解塑料具有力学性能、耐水性和生物降解性能，是一款综合性能较为理想的生物可降解塑料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种生物可降解塑料，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒80-120份、大豆蛋白粉40-60份、大豆粉40-60份、水55-75份、甘油15-30份、聚乙二醇15-25份，以及任选的助剂。

2.根据权利要求1所述的生物可降解塑料，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份，以及任选的助剂；

优选地，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份、聚乙二醇20份，以及任选的助剂。

3.根据权利要求1所述的生物可降解塑料，其特征在于，所述助剂包括偶联剂、还原剂或抗菌剂中的一种或至少两种的组合，优选为偶联剂、还原剂和抗菌剂的组合，进一步优选为偶联剂6-9份、还原剂0.5-1.5份和抗菌剂0.5-1.5份。

4.根据权利要求3所述的生物可降解塑料，其特征在于，所述偶联剂为苯酐或马来酸酐，优选为苯酐；

和/或，所述还原剂为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，优选为亚硫酸酸氢盐，进一步优选为亚硫酸氢钠；

和/或，所述抗菌剂为有机抗菌剂，优选为山梨酸钾或苯甲酸钠，进一步优选为山梨酸钾。

5.根据权利要求1所述的生物可降解塑料，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒90-110份、大豆蛋白粉45-55份、大豆粉45-55份、水60-70份、甘油20-25份、聚乙二醇18-22份、苯酐7-8份、亚硫酸氢钠0.8-1.2份和山梨酸钾0.8-1.2份；

优选地，主要由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒100份、大豆蛋白粉50份、大豆粉50份、水65份、甘油22.5份、聚乙二醇20份、苯酐7.5份、亚硫酸氢钠1份和山梨酸钾1份。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将各原料的混合物依次经过捏合、挤出和造粒，得到生物可降解塑料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，先将各原料混合，待混合物温度上升至100-105℃时，保温8-15分钟后，得到各原料的混合物；

优选为，先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和助剂放入混料机中，加热至45-55℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至100-105℃时，保温8-15分钟后，得到各原料的混合物；

进一步优选为，先将大豆蛋白粉、大豆粉、水、甘油和助剂放入混料机中，加热至50℃后加入聚乳酸颗粒和聚乙二醇，待混合物温度上升至102℃时，保温10分钟后，得到各原料的混合物。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在各原料混合过程中混料机的转速为400-500转/分，优选为420-480转/分，进一步优选为450转/分。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述捏合的温度为105-115℃，优选为108-112℃，进一步优选为110℃。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，采用挤出机进行挤出造粒，挤出机送料口位置温度为90-110℃，优选为95-105℃，进一步优选为100℃；

和/或，中部压缩区温度为120-135℃，优选为125-130℃，进一步优选为128℃；

和/或，挤出成型区温度为90-110℃，优选为95-105℃，进一步优选为100℃；

和/或，挤出机的螺杆转速为250-350转/分，优选为280-320转/分，进一步优选为300转/分。