CN1081203C - 生物降解塑料母料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物降解塑料母料及其制备方法，由干燥后淀粉，工业白油或高沸点溶剂油，粒度阻聚剂，覆羟改性剂，氧化促降剂，润滑剂，增塑剂，树脂制成生物降解塑料母料。其制备方法包括变性淀粉的制备和降解母料的制备；变性淀粉的制备又包括干燥、微细化、离心分离和淀粉的覆羟改性处理；降解母料的制备包括冷混、造粒即可制得降解塑料用的生物降解塑料母料。本发明具有成本低，淀粉和树脂极易相容，制品中淀粉含量较高，降解容易的显著优点。

Description

生物降解塑料母料及其制备方法

本发明属于生物降解工程系列，特别涉及一种生物降解塑料母料及其制备方法。

解决塑料污染和公害早已成为国外许多专家研究和关注的问题，因此研究和开发降解塑料的新型产品已成为解决污染、治理环保的重要课题，逐渐被人们认识和接受。而目前开发的选用淀粉作为生物降解塑料原料的厂家，大多是对淀粉未进行改性处理或仅是进行简单处理后，作为添加剂添加到PE中，不利于淀粉与PE树脂相容，淀粉含水份较高，粒径较大，再则不进行细化覆羟改性处理，会造成制品中淀粉含量低，降解速度慢，物理性能相对成本较高的缺陷。

本发明的目的旨在提供一种淀粉和树脂极易相容，制品中淀粉含量相对较高，成本较低，降解容易，使用性能良好的生物降解塑料母料及其制备方法，以克服现有技术中不足。

本发明的技术方案是以如下方案实现的：一种生物降解塑料母料，它的组成包括100％重量干燥后淀粉，再加入所述淀粉重量的100-200％工业白油或高沸点溶剂油，1-5％粒度阻聚剂，1-5％覆羟改性剂，2-15％氧化促降剂，2-15％润滑剂，1-10％增塑剂，50-80％树脂制成生物降解塑料母料；上述的树脂采用低密度聚乙烯树脂，高密度聚乙烯树脂，线性低密度聚乙烯树脂或低分子聚乙烯。

上述的粒度阻聚剂，采用阴离子表面活性剂。

上述的覆羟改性剂，采用铝酸化合物。

上述的氧化促降剂，采用环氧乙酰蓖麻油、玉米油或环氧大豆油。

上述的润滑剂，采用白油、硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯。

上述的增塑剂采用己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯。

一种生物降解塑料母料的制备方法，其物征在于：它包括变性淀粉的制备和降解母料的制备：

(一)变性淀粉的制备方法依次如下：

(1)工业淀粉干燥处理，使其水份低于0.5％重量以下，它可选择两种干燥方式：

a、干式脱水法，采用强力干燥机脱水，加热温度160-170℃，干燥后的淀粉加入淀粉重量100-200％工业白油高或沸点溶剂油，加入淀粉重量1-5％的粒度阻聚剂，制成浆料待用；

b、液相脱水法，首先将淀粉重量100-200％工业白油或高沸点溶剂油与淀粉配制成浆料，同时加入淀粉重量1-5％的粒度阻聚剂，将浆料输送到真空夹套内通有导热油的反应釜内进行真空脱水；

(2)淀粉浆微细化处理，使其粒径达到10微米以下；

(3)淀粉浆离心分离：采用离心机将淀粉与油相液体分离，分离出淀粉滤饼；

(4)覆羟改性：将上述(3)的淀粉滤饼投放到高速混合机中，待温度达到100-120℃后加入淀粉重量1-5％的覆羟改性剂，同时分别加入淀粉重量1-10％的氧化促降剂和润滑剂，在温度130-170℃下，混合10-20分钟，出料后成为变性淀粉SMA。

(二)降解母料的制备方法依次如下：

(1)冷混：将上述变性淀粉加入到低速混合机中与淀粉重量的50-80％的树脂冷混，同时加入增塑剂、润滑剂和氧化促降剂，其加入量分别是淀粉重量的1-10％，1-5％，1-5％，搅拌10-30分钟后出料备造粒用，所述的树脂采用低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂或低分子聚乙烯；

(2)造粒：选用双螺杆挤出机将上述(二)(1)中备料进行造粒即可得到淀粉含量达75％重量以上的生物降解母料。

上述(一)(1)中的粒度阻聚剂采用的是阴离子表面活性剂。

上述(一)(1)中的反应釜真空系统压力为0.05-0.095兆帕，浆料温度90℃-180℃。

上述(一)(1)中淀粉浆微细化处理可选择两种方式：

a.均质机细化：均质机压力在400-800Kg，细化粒径达10微米以下；

b.砂磨机细化：经砂磨处理后淀粉细度达10微米以下。

上述(一)(4)中的覆羟改性剂采用铝酸化合物，氧化促降剂采用环氧乙酰蓖麻油、玉米油或环氧大豆油；润滑剂采用白油、硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯。

上述(二)(1)中所述的增塑剂采用己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯。

本发明的特点是：淀粉改性处理后成为变性淀粉SMA，其含水分低于0.5％，细度低于10微米，达到与聚乙烯树脂相容，极易在自然条件下被微生物侵蚀的目的。聚乙烯中改性淀粉加入量越大，微生物消耗淀粉并在塑料淀粉中产生空洞也越多，降解也就越容易。因此母料中淀粉含量可高达75％以上，成本大大低于PE树脂，同时在制品中母料加入量可高达80％左右，降解容易，且物理性能满足使用要求。

下面结合实施例详述本发明：

实施例1，称取2000公斤含水量12％左右的玉米淀粉加入到5000立升带导热油夹套的真空反应釜中，边搅拌边加入2000公斤白油，加入40公斤阴离子表面活性剂作为粒度阻聚剂，其作用是阻止淀粉在脱水过程中积聚及淀粉中的水分使淀粉糊化的发生。升温并打开真空系统，系统压力由0.05兆帕到0.095兆帕，温度逐步升高，最高温度掌握在90-180℃之间，待水份脱净后(水分低于0.5％以下)，停止抽空，冷却，将脱水后的浆料，放到砂磨机进行砂磨处理或经均质机进行微细化，均质机压力为400-800公斤，细化后的淀粉细度达10微米以下，其细化目的是增大淀粉表面活化面积，有利于淀粉覆羟改性及生产薄度为0.008毫米的超薄薄膜。选用三足离心机进行甩干，将淀粉与油相液体分离。分离出淀粉虑饼进行高混，高混釜内加入覆羟改性剂铝酸化合物40公斤进行覆羟改性，目的是改善聚乙烯与超细淀粉间的共混性，提高淀粉在基料中的分散性，保证淀粉与PE相容，同时加入氧化促降剂环氧乙酰蓖麻油100公斤，其作用是使制品与土壤或水中的盐类接触时，在阳光、热、氧以及自身氧化剂的作用下，变成过氧化物，产生侵袭塑料分子结构的游离基和生成多种含氧化合物，导致高聚物的氧化断裂，使高聚物分子量下降到能被微生物分解的水平。加入润滑剂白油100公斤混合10-20分钟，温度150℃，出料成为变性淀粉SMA。将上述变性淀粉SMA放入低速冷混釜内与1300公斤的PE树脂相混，PE树脂根据生产要求可选用低密度聚乙烯树脂(LDPE)、高密度聚乙烯树脂(HDPE)、线性低密度聚乙烯树脂(LLDPE)及低分子聚乙烯，加入100公斤增塑剂己二酸二辛酯，目的是增加制品的塑性，赋予制品柔韧性。分别加入40公斤的润滑剂和氧化促降剂，搅拌20分钟出料备造粒用。选用螺杆直径80厘米，长经比48∶1的双螺杆挤出机进行造粒，即可得到淀粉含量达75％以上的生物降解塑料母料。

实施例2，将2000公斤玉米淀粉连续向两组串联且带有导热油加热系统的强力干燥机内送料，加热温度160℃，经过两级干燥后再经冷却，使淀粉含水量低于0.5％以下。干燥后的淀粉，加入2000公斤高沸点溶剂油搅拌成浆料，通过砂磨机研磨微细化，使淀粉粒径达10微米以下，再进行离心甩干，所得滤饼进行高混，冷混，工艺配方同上例。选用长径比48∶1的双螺杆剂出机进行造粒，即可得到生物降解塑料母料。

Claims (12)

1、一种生物降解塑料母料，它的组成包括100％重量干燥后淀粉，再加入所述淀粉重量的100-200％工业白油或高沸点溶剂油，1-5％粒度阻聚剂，1-5％覆羟改性剂，2-15％氧化促降剂，2-15％润滑剂，1-10％增塑剂，50-80％树脂制成生物降解塑料母料；上述的树脂采用低密度聚乙烯树脂，高密度聚乙烯树脂，线性低密度聚乙烯树脂或低分子聚乙烯。

2、根据权利要求1所述的生物降解塑料母料，上述的粒度阻聚剂采用阴离子表面活性剂。

3、根据权利要求1所述的生物降解塑料母料，上述的覆羟改性剂采用铝酸化合物。

4、根据权利要求1所述的生物降解塑料母料，上述的氧化促降剂采用环氧乙酰蓖麻油、玉米油或环氧大豆油。

5、根据权利要求1所述的生物降解塑料母料，上述的润滑剂采用白油、硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯。

6、根据权利要求1所述的生物降解塑料母料，上述的增塑剂采用己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯。

7、根据权利要求1所述的一种生物降解塑料母料的制备方法，它包括变性淀粉的制备和降解母料的制备：

(一)变性淀粉的制备方法依次如下：

(1)工业淀粉干燥处理，使其水份低于0.5％重量以下，它可选择两种干燥方式：a.干式脱水法，采用强力干燥机脱水，加热温度160-170℃，干燥后的淀粉加入淀粉重量100-200％工业白油或高沸点溶剂油，加入淀粉重量1-5％的粒度阻聚剂，制成浆料待用；

b.液相脱水法，首先将淀粉重量100-200％的工业白油或高沸点溶剂油与淀粉配制成浆料，同时加入淀粉重量1-5％的粒度阻聚剂，将浆料输送到真空夹套内通有导热油的反应釜内进行真空脱水；

(2)淀粉浆微细化处理，使其粒径达到10微米以下；

(3)淀粉浆离心分离：采用离心机将淀粉与油相液体分离，分离出淀粉滤饼；

(4)覆羟改性：将上述(3)的淀粉滤饼投放到高速混合机中，待温度达到100-120℃后加入淀粉重量1-5％的覆羟改性剂，同时分别加入淀粉重量1-10％的氧化促降剂和润滑剂，在温度130-170℃下，混合10-20分钟，出料后成为变性淀粉SMA。

(二)降解母料的制备方法依次如下：

(1)冷混：将上述变性淀粉加入到低速混合机中与淀粉重量的50-80％的树脂冷混，同时加入增塑剂、润滑剂和氧化促降剂，其加入量分别是淀粉重量的1-10％，1-5％，1-5％，搅拌10-30分钟后出料备造粒用，所述的树脂采用低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂或低分子聚乙烯；

(2)造粒：选用双螺杆挤出机将上述(二)(1)中备料进行造粒即可得到淀粉含量达75％重量以上具有生物降解用的母料。

8、根据权利要求7所述的生物降解塑料母料的制备方法，上述(一)(1)中的粒度阻聚剂采用的是阴离子表面活性剂。

9、根据权利要求7所述的生物降解塑料母料的制备方法，上述(一)(1)中的反应釜真空系统压力为0.05-0.095兆帕，浆料温度90℃-180℃。

10、根据权利要求7所述的生物降解塑料母料的制备方法，上述(一)(2)中的淀粉浆微细化处理可选择两种方式：

a.均质机细化：均质机压力在400-800Kg，细化粒径达10微米以下；

b.砂磨机细化：经砂磨处理后淀粉细度达10微米以下。

11、根据权利要求7所述的生物降解塑料母料的制备方法，上述(一)(4)中的覆羟改性剂采用铝酸化合物，氧化促降剂采用环氧乙酰蓖麻油、玉料油或环氧大豆油；润滑剂采用白油、硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯。

12、根据权利要求7所述的生物降解塑料母料的制备方法，上述(一)(4)和(二)(1)中的增塑剂采用己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯。