專利名稱：一種用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料的制備方法。具體地說(shuō)，涉及一種以淀粉和甘油為主要原料，將其以高含量填充到聚丁ニ酸丁ニ醇酯(PBS)基質(zhì)中，并用玻璃纖維增強(qiáng)淀粉/PBS合金來(lái)提高材料性能最終用于一次性餐具的制備方法。
背景技術(shù)：
如今，盡管塑料以其優(yōu)異的性能廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，但由于其大量的使用以及自身的不可降解性給環(huán)境造成了嚴(yán)重的白色污染，加上石油資源的緊缺引起了價(jià)格的上漲，ー些來(lái)源豐富、可降解、價(jià)格低廉的高分子材料就收到了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注。淀粉綜合了價(jià)格和降解性的優(yōu)勢(shì)，成為備受青睞的天然高分子之一。但由于天然 淀粉無(wú)法加工，而經(jīng)過(guò)水、甘油、甲酰胺等塑化劑塑化后的淀粉(熱塑性淀粉)力學(xué)性能和耐水性較差，在很大程度上限制了其應(yīng)用。常用來(lái)提高熱塑性淀粉性能的有效方法是與疏水性的聚合物共混，聚丁ニ酸丁ニ醇酯(PBS)力學(xué)性能優(yōu)異，同時(shí)由于分子鏈中含有酯鍵，在自然環(huán)境中容易受到進(jìn)攻而發(fā)生斷鏈進(jìn)而降解，是ー種可完全降解的脂肪族聚酷，此外PBS還具有較高的分子量，加工性能、強(qiáng)度及弾性。但由于其價(jià)格明顯高于淀粉，目前基本都是在性能下降程度不高的前提下將淀粉少量填充到PBS中來(lái)降低成本，但若在PBS中高含量填充淀粉和甘油即熱塑性淀粉，則PBS的拉伸強(qiáng)度、耐熱性、吸水性等則會(huì)出現(xiàn)大幅度地下降，故在此方面的研究報(bào)道還很少。也可在材料中加入少量增強(qiáng)劑來(lái)提高材料的性能，一些無(wú)機(jī)材料常作為增強(qiáng)劑用于聚合物中，但這些材料種類繁多，選擇合適的增強(qiáng)劑來(lái)增強(qiáng)則成為了關(guān)鍵的要點(diǎn)，因此如何解決這ー問(wèn)題，制備高性能的用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料成為了科研人員研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種成本低、高填充、性能優(yōu)異的可降解的淀粉塑料，通過(guò)加入無(wú)機(jī)增強(qiáng)填料玻璃纖維(EC-06，杭州高科復(fù)合材料有限公司)來(lái)提高高填充淀粉塑料的力學(xué)性能，制備出ー種用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料，最終使其能夠用于制備一次性餐具，滿足要求，并且環(huán)保。本發(fā)明提出的一種用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料，其特征在于，所述的淀粉塑料的組分包括淀粉、聚丁ニ酸丁ニ醇酷、增塑劑、增強(qiáng)劑、助劑，由以下方法制備而成(I)將所述淀粉塑料配方中的淀粉、聚丁ニ酸丁ニ醇酷、增塑劑、增強(qiáng)劑、助劑按如下質(zhì)量百分比進(jìn)行配比淀粉40 80
聚丁ニ酸丁ニ醇酯5 50
增塑劑I 30
玻璃纖維I 30
助劑O. I 10其總量滿足100%
其中，所述天然淀粉為玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉中的ー種，優(yōu)先選用玉米淀粉，所述聚丁ニ酸丁ニ醇酯的熔體流動(dòng)速率為I. 5g/10min或25g/10min，優(yōu)先選用的聚丁ニ酸丁ニ醇酯熔體流動(dòng)速率為I. 5g/10min,所述增塑劑為丙三醇、甲酰胺、水中的ー種或多種，所述的玻璃纖維長(zhǎng)度為4 6mm，所述助劑為潤(rùn)滑劑和分散劑，潤(rùn)滑劑為聚こ烯蠟、硬脂酸，分散劑為こ撐雙硬脂酸酰胺；(2)首先將淀粉、增塑劑按上述質(zhì)量百分比于20 30°C下均勻混合，放置I 48h，使增塑劑充分滲入到淀粉分子中；(3)將聚丁ニ酸丁ニ醇酯、玻璃纖維及助劑與步驟(2)的混料再次混合后，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，速率為10 lOOrpm，溫度為100 200°C ；(4)將步驟(3)所得的共混物在I 50MPa，100 200°C下熱壓I lOmin，IOMPa下冷壓I IOmin成型，即得所述的淀粉塑料。有益效果本發(fā)明的一種用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料可通過(guò)各種成型エ藝加エ為板材、片材薄膜以及其他成型制品，所得制品拉伸強(qiáng)度為5 50MPa，沖擊強(qiáng)度為I 10KJ/m2,制成一次性餐具，土理法得到最終降解率高達(dá)50%以上。本發(fā)明通過(guò)將增塑劑與淀粉預(yù)先混合，使其與淀粉之間產(chǎn)生一定的相互作用，然后與聚丁ニ酸丁ニ醇酯以及增強(qiáng)劑共同混合均勻，通過(guò)哈克扭矩流變儀制備淀粉塑料，通過(guò)玻璃纖維的增強(qiáng)作用提高材料的性能。淀粉價(jià)格低廉，但力學(xué)性能和耐水性較差，將其高含量填充到聚丁ニ酸丁ニ醇酯后，盡管耐水性有所改善，但由于淀粉和甘油為主要成分，力學(xué)性能仍不理想，因而再向體系中加入一定量的增強(qiáng)填料玻璃纖維進(jìn)一歩改善材料的性能，所得到的淀粉塑料具有成本低廉、成型加工容易、組分簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于一次性餐具等日常用品中。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但所述實(shí)施例僅用于本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。實(shí)施例I準(zhǔn)確稱取50份淀粉，20份甘油，預(yù)先攪拌均勻，密封保存，放置24h后，然后再與20份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，5份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸酰胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉(zhuǎn)速為60rpm，熔融共混15min，得到高填充的淀粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下，冷壓3min成型，最后按ASTM標(biāo)準(zhǔn)裁成各種標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行性能測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度為20. 5MPa，沖擊強(qiáng)度為4. 9KJ/m2，將其制成一次性餐具，三個(gè)月降解率達(dá)86%。實(shí)施例2
準(zhǔn)確稱取50份淀粉，20份甘油，預(yù)先攪拌均勻，密封保存，放置24h后，然后再與15份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，10份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸酰胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉(zhuǎn)速為60rpm，熔融共混15min，得到高填充的淀粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下,冷壓3min成型,最后按ASTM標(biāo)準(zhǔn)裁成各種標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行性能測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度為22. 6MPa，沖擊強(qiáng)度為4. 3KJ/m2，將其制成一次性餐具，三個(gè)月降解率達(dá)78%。實(shí)施例3準(zhǔn)確稱取45份淀粉，15份甘油，預(yù)先攪拌均勻，密封保存，放置24h后，然后再與30份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，5份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸酰胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉(zhuǎn)速為60rpm，熔融共混15min，得到高填充的淀粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下，冷壓3min成型，最后按ASTM標(biāo)準(zhǔn)裁成各種標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行性能測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度為26. 8MPa，沖擊強(qiáng)度為4. lKJ/m2，將其制成一次性餐具，三個(gè)月降解率達(dá)80%。實(shí)施例4準(zhǔn)確稱取45份淀粉，15份甘油，預(yù)先攪拌均勻，密封保存，放置24h后，然后再與20份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，15份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸酰胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉(zhuǎn)速為60rpm，熔融共混15min,得到淀粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酷/玻纖共混物,再在IOMPa壓カ下，140で下熱壓5min,IOMPa壓カ下，冷壓3min成型，最后按ASTM標(biāo)準(zhǔn)裁成各種標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行性能測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度為35. 2MPa，沖擊強(qiáng)度為3. 8KJ/m2，將其制成一次性餐具，三個(gè)月降解率達(dá)78%。實(shí)施例5準(zhǔn)確稱取80份淀粉，5份份甘油，預(yù)先攪拌均勻，密封保存，放置24h后，然后再與10份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，5份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸酰胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉(zhuǎn)速為60rpm，熔融共混15min，得到高填充的淀粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下，冷壓3min成型，最后按ASTM標(biāo)準(zhǔn)裁成各種標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行性能測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度為12. 8MPa，沖擊強(qiáng)度為3. OKJ/m2，將其制成一次性餐具，三個(gè)月降解率達(dá)88%。實(shí)施例6準(zhǔn)確稱取60份淀粉，20份份甘油，預(yù)先攪拌均勻，密封保存，放置24h后，然后再與10份聚丁ニ酸丁ニ醇酷，10份玻璃纖維，2份聚こ烯蠟，I份硬脂酸，2份こ撐雙硬脂酸酰胺混合均勻，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，溫度為140°C，轉(zhuǎn)速為60rpm，熔融共混15min,得到高填充的淀粉/聚丁ニ酸丁ニ醇酯/玻纖共混物，再在IOMPa壓カ下，140°C下熱壓5min, IOMPa壓カ下,冷壓3min成型,最后按ASTM標(biāo)準(zhǔn)裁成各種標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行性能測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度為17. 8MPa，沖擊強(qiáng)度為3. 4KJ/m2，將其制成一次性餐具，三個(gè)月降解率達(dá) 87%。
權(quán)利要求
1.一種用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料，其特征在于，所述的淀粉塑料的組分包括淀粉、聚丁二酸丁二醇酯、增塑劑、玻璃纖維、助劑，是由以下方法制備而成的 (1)將所述淀粉塑料配方中的淀粉、聚丁二酸丁二醇酯、增塑劑、玻璃纖維、助劑按如下質(zhì)量百分比進(jìn)行配比淀粉40 80%聚丁二酸丁二醇酯5 50%增塑劑I 30%玻璃纖維I 30%助劑0.1 10% 其中，所述淀粉為玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉中的一種， 所述聚丁二酸丁二醇酯的熔體流動(dòng)速率為I. 5g/10min或25g/10min, 所述增塑劑為丙三醇、甲酰胺、水中的一種或多種， 所述的玻璃纖維長(zhǎng)度為4 6mm, 所述助劑為潤(rùn)滑劑和分散劑，潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟和硬脂酸，分散劑為乙撐雙硬脂酸酰胺； (2)將淀粉、增塑劑按步驟(I)所述的質(zhì)量百分比于20 30°C下均勻混合，放置I 48h，使增塑劑充分滲入到淀粉分子中； (3)按步驟(I)所述比例將聚丁二酸丁二醇酯、玻璃纖維及助劑混合，并與步驟(2)的混料再次混合后，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，速率為10 IOOrpm，溫度為100 200 0C ； (4)將步驟(3)所得的共混物在I 50MPa，100 200°C下熱壓I lOmin，IOMPa下冷壓I IOmin成型，即得所述的淀粉塑料。
2.一種如權(quán)利要求I所述的淀粉塑料，其特征在于，所述的淀粉為玉米淀粉。
3.—種如權(quán)利要求I所述的淀粉塑料，其特征在于，所述的聚丁二酸丁二醇酯熔體流動(dòng)速率為I. 5g/10min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料。該淀粉塑料包括淀粉、增塑劑、聚丁二酸丁二醇酯、玻璃纖維、助劑，由以下方法制備而成各組分質(zhì)量比淀粉35～90％，聚丁二酸丁二醇酯5～50％，增塑劑1～50％，玻璃纖維1～50％，助劑0.1～10％；將淀粉、塑化劑按比例混合均勻，放置1～48h，將聚丁二酸丁二醇酯、玻璃纖維及助劑與上述混料再次混合后，加入到哈克扭矩流變儀中熔融共混，速率為10～100rpm，溫度為100～200℃。將共混物在1～50MPa，100～200℃下熱壓1～10min，于10MPa下冷壓1～10min成型。本發(fā)明成本低廉，組分簡(jiǎn)單，加工容易，制成的一次性餐具環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C08K5/053GK102731840SQ20121022211
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者周玉麗, 張唯舟, 李幼辰, 汪濟(jì)奎, 王偉, 程艷, 肖鵬程, 郭衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)