阅读说明：本技术 一种淀粉基可生物降解塑料及其制备方法及应用 (Starch-based biodegradable plastic and preparation method and application thereof ) 是由 张兆平 张乃庆 张苗苗 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了本发明提供的一种淀粉基可生物降解塑料组合物,其特征在于,由包括酰基肌氨酸盐、磷酸、蒙脱土制备而成,其有效成分重量份数比为：酰基肌氨酸盐100、磷酸50-100、蒙脱土300-500。采用本发明制备的淀粉基可生物降解塑料组合物,可促进塑料制品的生物分解性能,增强淀粉基的物理强度和拉伸性能。本发明还提供了一种含上述淀粉基可生物降解塑料组合物的淀粉基可生物降解塑料,包括淀粉；聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；淀粉基可生物降解塑料组合物；多元醇；海藻酸钠制备面成。(The invention provides a starch-based biodegradable plastic composition, which is characterized by being prepared from acyl sarcosinate, phosphoric acid and montmorillonite, wherein the weight parts of the effective components are as follows: 100 parts of acyl sarcosinate, 50-100 parts of phosphoric acid and 300-500 parts of montmorillonite. The starch-based biodegradable plastic composition prepared by the invention can promote the biological decomposition performance of plastic products and enhance the physical strength and tensile property of starch base. The invention also provides a starch-based biodegradable plastic containing the starch-based biodegradable plastic composition, which comprises starch; polybutylene succinate (PBS); starch-based biodegradable plastic compositions; a polyol; the sodium alginate is used for preparing the flour.)

一种淀粉基可生物降解塑料及其制备方法及应用

技术领域

本发明属于塑料技术领域，具体地，涉及一种淀粉基可降解塑料及其制备方法及应用。

背景技术

上世纪90年代以来，由于方便、价廉等原因，塑料制品应用于包装领域快速增长。而塑料制品的原料诸如PP、PE、PVC、PS等待几乎全是石油的产物，消费后弃置于环境中，无法自然降解，如何处理这些塑料废弃物成了一个全球性的难题。通过填埋处理塑料废弃物显然会对环境造成很大负担，而通过回收再处理和焚烧也会对环境造成一定的影响。

基于上述这些原因，开发绿色环保的可降解塑料材料有很大的现实意义，可降解塑料的研究和应用应该引起研发机构、企业和政府相关职能部门的关注和支持。

可生物降解塑料是指在自然环境或特定条件下，由自然界存在的微生物作用，并最终完全降解变成二氧化碳、甲烷、水和无机矿物质以及新的生物质的塑料。

发明内容

鉴于以上内容，本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

为实现上述目的，本发明提供的一种淀粉基可生物降解塑料组合物，其特征在于,由包括酰基肌氨酸盐、磷酸制备而成，

上述酰基肌氨酸盐选自椰油酰肌氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠中的一种或几种混合物。酰基肌氨酸盐是良好的阴离子表面活性剂，利于填充物表面形成活性而均匀分布于淀粉基塑料中，同时由于分子结构中存在微生物生命体必需-NH-基的存在，可促进有机物的生物分解。

所述磷酸可选有效成分不小于50％的工业磷酸。磷酸可以在加工淀粉基材料时和淀粉的-OH反应形成磷酸酯，改善淀粉基塑料的延展度和拉伸强度，元素P的存在也有利于微生物的降解。

本发明提供的一种淀粉基可生物降解塑料组合物，其特征在于,还包括蒙脱土。

所述蒙脱土最好选择粒径不大于100nm的纳米级蒙脱土。蒙脱土可以改善淀粉基塑料的结晶性和物理性能，增强淀粉塑料的抗拉伸强度。

本发明提供的一种淀粉基可生物降解塑料组合物，所述的酰基肌氨酸盐、磷酸、蒙脱土的有效成分重量份数比为：酰基肌氨酸盐100、磷酸50-100、蒙脱土300-500。

制备所述的淀粉基可生物降解塑料组合物时，最好加入组合物总重量的2-3倍水。

本发明还提供了一种淀粉基可生物降解塑料组合物的制备方法：称取酰基肌氨酸盐、磷酸、蒙脱土加入研磨机或均质机中，研磨或均质搅拌30-60分钟，使组合物形成粘稠状物，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。或称取酰基肌氨酸盐、磷酸、蒙脱土、水加入研磨机或均质机中，研磨或均质搅拌30-60分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

上述制备方法中为了使悬浊液更加稳定，搅拌过程中还可以加入酰基肌氨酸盐、磷酸、蒙脱土总重量的1-2％的非离子表面活性剂。

所述的非离子表面活性剂优选脂肪醇聚氧乙烯醚，更优选商品AEO-9、AEO-10、AEO-12、AEO-15中的一种或几种混合物。

另外，本发明还提供了一种含上述淀粉基可生物降解塑料组合物的淀粉基可生物降解塑料，其特征在于，由以下重量份数比的组分制造而成：

所述的淀粉可以选择玉米淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉中的一种或几种，优选玉米淀粉。

所述多元醇选自甘油、三羟甲基丙烷、甘露醇、葡萄糖、山梨醇中的一种或几种混合物。提供增塑功能。

所述的聚丁二酸丁二醇酯可以采用1,4-丁二醇和1,4丁二酸直接进行酯化反应制备而成。具体制备方法如下：

称取等摩尔比的琥珀酸、1,4-丁二醇一起加入反应釜中，搅拌加热至210-230℃，充分反应8-10小时，反应中间和反应后共减压排出水分2-3次，即为聚丁二酸丁二醇酯。

为了加快上述反应过程，可以加入催化剂促进反应，所述的催化剂可以选择阳离子交换树脂、质子酸、相转移催化剂中的一种或几种混合物。

上述催化剂优选浓度85％的磷酸，当选用磷酸作为催化剂时，还有一个好处是参与催化反应生成的磷酸酯化合物无需进行分离处理，可减少因分离催化剂所造成的环境污染和水、电、化学试剂等消耗。

上述催化剂选用磷酸时，使用量为磷酸有效成分占琥珀酸、1,4-丁二醇总重量的0.2-0.5％。

所述的此外，本发明提供了上述淀粉基可生物降解塑料组合物制备的淀粉基可生物降解塑料的制备方法：将淀粉、淀粉基可生物降解塑料组合物、去离子水(离子水用量一般为淀粉重量的2-3倍，以能浸润淀粉为宜)中加热到85-95℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丁二酸丁二醇酯、多元醇、海藻酸钠搅拌后，使用螺杆挤出机挤出(挤出端温度一般控制在165-175℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种淀粉基可生物降解塑料。

此外，本发明提供了上述淀粉基可生物降解塑料组合物制备的淀粉基可生物降解塑料的使用方法：将淀粉基可生物降解塑料直接或加入其他塑料(如PP或PE)注入模具中可以制备快餐盒，一次性水杯、方便食品包装盒等。

发明的作用与效果

采用本发明制备的淀粉基可生物降解塑料组合物,可促进塑料制品的生物分解性能，增强淀粉基的物理强度和拉伸性能。

淀粉来源广泛，可降解性能好，不足之处为抗拉伸强度差，物理弹性较差，抗酸碱性较差，需要加入其他组分加强其理化性能。

在本发明中，聚丁二酸丁二醇酯是良好的可生物降解塑料原料，加入淀粉基可生物降解塑料中可增强抗拉伸性、熔融加热性、耐热性和耐腐蚀性。

在本发明中的多元醇是良好的增塑改性助剂，可以改善淀粉基可生物降解塑料的性能。

在本发明中的海藻酸钠可生物降解，是良好的分散剂和稳定剂，可以提高淀粉和PBS的弹性胶凝化和成膜性，同时可以提高塑料的加工延展性。

在本发明的配方中，上述各组分混合后，基于其各自的结构特点，可发生分子间弱键作用力，经相溶相促后，提高和激发彼此的抗拉伸性，物理强度、耐腐蚀性，生物可降解性等性能。

具体实施方式

实施例一

称取月桂酰肌氨酸钠100g、磷酸100g(有效含量50％)、蒙脱土300g加入研磨机中，研磨或均质搅拌30分钟，使组合物形成粘稠状物，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将淀粉基可生物降解塑料组合物300g、玉米淀粉10000g、去离子水30000g中加热到85℃中搅拌糊化60分钟，加入聚丁二酸丁二醇酯3000g、甘油100g、海藻酸钠20g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度一般控制在165℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种淀粉基可生物降解塑料。

将上述制备的淀粉基可生物降解塑料注入模具中进行热塑成型，制备一种快餐食品盒。

实施例二

称取椰油酰肌氨酸钠100g、磷酸100g(有效含量85％)、蒙脱土500g、水1400g加入均质机中，均质搅拌30分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将淀粉基可生物降解塑料组合物500g(含水)、玉米淀粉10000g、去离子水20000g中加热到95℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丁二酸丁二醇酯1000g、三羟甲基丙烷300g、海藻酸钠30g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度一般控制在175℃以内)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种淀粉基可生物降解塑料。

上述聚丁二酸丁二醇酯的制备方法为：称取琥珀酸1180.9g(10mol)、1,4-丁二醇901.21g(10mol)、磷酸10g一起加入反应釜中，搅拌加热至220℃，充分反应9小时，反应中间减压排水2次和反应后再减压排出水分，即为聚丁二酸丁二醇酯。

按重量百分比将上述制备的淀粉基可生物降解塑料80％，聚丙烯(PP)20％混合后，注入模具中进行热塑成型，制备一种一次性水杯。

实施例三

称取月桂酰肌氨酸钠100g、磷酸150g(有效含量50％)、蒙脱土400g、水1300g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)5.8g加入均质机中，均质搅拌40分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将淀粉基可生物降解塑料组合物600g(含水)、马铃薯淀粉10000g、去离子水25000g中加热到90℃中搅拌糊化约45分钟，加入聚丁二酸丁二醇酯2000g、甘露醇200g、海藻酸钠40g搅拌后，使用螺杆挤出机挤出(挤出端温度一般控制在170℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种淀粉基可生物降解塑料。

上述聚丁二酸丁二醇酯的制备方法为：称取琥珀酸1180.9g(10mol)、1,4-丁二醇901.21g(10mol)、磷酸8g一起加入反应釜中，搅拌加热至230℃，充分反应8小时，反应中间减压排水2次和反应后再减压排出水分，即为聚丁二酸丁二醇酯。

按重量百分比将上述制备的淀粉基可生物降解塑料90％，聚乙烯(PE)10％混合后，注入模具中进行热塑成型，制备一种方便食品包装盒。

实施例四

称取椰油酰肌氨酸钠100g、磷酸160g(有效含量50％)、蒙脱土350g、水1500g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-10)7.5g加入均质机中，均质搅拌30分钟，使之形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将淀粉基可生物降解塑料组合物700g(含水)、红薯淀粉10000g、去离子水23000g中加热到约90℃中搅拌糊化约45分钟，加入聚丁二酸丁二醇酯1500g、葡萄糖250g、海藻酸钠50g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在170℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种淀粉基可生物降解塑料。

上述聚丁二酸丁二醇酯的制备方法为：称取琥珀酸1180.9g(10mol)、1,4-丁二醇901.21g(10mol)、磷酸6g一起加入反应釜中，搅拌加热至210℃，充分反应10小时，反应中间减压排水2次和反应后再减压排出水分，即为聚丁二酸丁二醇酯。

上述制备的淀粉基可生物降解塑料性能测试如下：熔融温度158℃；断裂伸长率282％；拉伸强度76MPa。

实施例五

称取月桂酰肌氨酸钠100g、磷酸110g(有效含量85％)、蒙脱土450g、水1500g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-12)8g加入均质机中，均质搅拌30分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将淀粉基可生物降解塑料组合物650g(含水)、玉米淀粉10000g、去离子水26000g中加热到90℃中搅拌糊化约45分钟，加入聚丁二酸丁二醇酯1600g、山梨醇180g、海藻酸钠35g搅拌后，使用螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在170℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种淀粉基可生物降解塑料。

上述制备的淀粉基可生物降解塑料性能测试如下：熔融温度161℃；断裂伸长率299％；拉伸强度78MPa。

实施例六

称取椰油酰肌氨酸钠100g、磷酸140g(有效含量50％)、蒙脱土420g、水1400g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-15)9g加入均质机中，均质搅拌30分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将淀粉基可生物降解塑料组合物550g(含水)、玉米淀粉10000g、去离子水23000g中加热到90℃中搅拌糊化约45分钟，加入聚丁二酸丁二醇酯2600g、三羟甲基丙烷210g、海藻酸钠25g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在170℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种淀粉基可生物降解塑料。

上述制备的淀粉基可生物降解塑料性能测试如下：熔融温度160℃；断裂伸长率321％；拉伸强度69MPa。

上述制备的淀粉基可生物降解塑料经测试符合GB/T27868-2011(可生物降解淀粉树脂)国家标准。