一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料及其制备方法 (Full-biodegradable film blowing material with high starch content and preparation method thereof ) 是由 曾勤 王继鑫 任超 白娟 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于生物基复合材料领域,具体涉及一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料,包括按质量百分含量计的如下组分：淀粉50-80％、生物降解聚酯5-30％、相熔剂3-10％、增塑剂3-10％、淀粉改性剂3-10％、无机填料5-20％；其制备方法为：先将淀粉和淀粉改性剂、增塑剂加入到高混机中加热并高速搅拌均匀,制得改性淀粉；再将生物降解聚酯、相熔剂、无机填料加入改性淀粉中,通过高混机加热低速搅拌均匀,制得混合母料；最后将混合母料加入拉伸流变机中塑化挤出,再进行造粒。本发明通过增塑剂、淀粉改性剂对淀粉进行改性后,与生物降解聚酯、相熔剂、无机填料混合进行造粒制得高淀粉含量的全生物降解吹膜料,可以将淀粉含量提高至50-80％,降低成本,同时还能保证其加工性能和材料强度。(The invention belongs to the field of bio-based composite materials, and particularly relates to a full-biodegradable film blowing material with high starch content, which comprises the following components in percentage by mass: 50-80% of starch, 5-30% of biodegradable polyester, 3-10% of phase flux, 3-10% of plasticizer, 3-10% of starch modifier and 5-20% of inorganic filler; the preparation method comprises the following steps: adding starch, a starch modifier and a plasticizer into a high-speed mixer, heating and uniformly stirring at a high speed to prepare modified starch; adding the biodegradable polyester, the phase flux and the inorganic filler into the modified starch, and heating and uniformly stirring at a low speed by a high-speed mixer to prepare a mixed master batch; and finally adding the mixed master batch into a stretching rheometer for plasticizing and extruding, and then granulating. The invention modifies starch by plasticizer and starch modifier, then mixes with biodegradable polyester, phase flux and inorganic filler for granulation to prepare the full-biodegradable blown film material with high starch content, which can improve the starch content to 50-80%, reduce cost and ensure the processing performance and material strength.)
技术领域
本发明属于吹膜材料技术领域，具体涉及一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料及其制备方法。
背景技术
随着塑料工业的发展，塑料品种的开发，越来越多塑料制品已经成为人们成活中不可缺少的材料。塑料膜袋类产品广泛应用于食品包装、医用包装、工业包装等领域，尤其是一次性购物袋，一次性垃圾袋等产品有着广阔的应用市场，但是传统的塑料很难生物降解，塑料废弃物的大量堆放对环境的污染严重。因此，全生物降解材料特别是全生物降解吹膜料的研究是目前的热点课题。由于国外形势的变化，生物降解材料的原材料价格居高不下，甚至无法满足市场供应，因此淀粉基全生物降解材料应运而生。淀粉，作为一种价格低廉，来源丰富的农产品，成为了生物降解材料开发的主要原料，但是当前市场上的全降解吹膜料中的淀粉含量一般都低于50％，无法起到降低成本的作用。淀粉含量超过50％又存在加工性能变差，材料强度降低等一系列问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料，能够在降低成本的同时，保证其加工性能和材料强度。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：淀粉50-80％、生物降解聚酯5-30％、相熔剂3-10％、增塑剂3-10％、淀粉改性剂3-10％、无机填料5-20％；所述增塑剂为丙三醇、乙二醇、甲酰胺、尿素、乙二撑二甲酰胺中的一种或几种；所述淀粉改性剂为油酸、马来酸酐、液体石蜡中的一种或几种。
进一步地，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉中的一种或几种。
进一步地，所述生物降解聚酯为聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种。
进一步地，所述相熔剂为乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物的任意一种。
进一步地，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、蒙脱石的一种。
优选地，所述高淀粉含量的全生物降解吹膜料包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉70％、聚乳酸10％、乙烯-醋酸乙烯共聚物5％、丙三醇5％、马来酸酐5％、碳酸钙5％。
优选地，所述高淀粉含量的全生物降解吹膜料包括按质量百分含量计的如下组分：木薯淀粉40％、马铃薯淀粉40％、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5％、乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯3％、乙二醇1％、甲酰胺2％、油酸3％、滑石粉6％。
优选地，所述高淀粉含量的全生物降解吹膜料包括按质量百分含量计的如下组分：红薯淀粉50％、聚丁二酸丁二醇酯10％、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5％、乙烯-醋酸乙烯共聚物10％、乙二撑二甲酰胺7％、油酸4％、马来酸酐4％、碳酸钙4％、滑石粉6％。
本发明还提供上述的高淀粉含量的全生物降解吹膜料的制备方法，包括如下步骤：
1)将淀粉和增塑剂、淀粉改性剂加入到高混机中加热并高速搅拌均匀，高混机的加热温度为100℃，转速为500rpm，混料时间为15-30min，制备成改性淀粉；
2)将生物降解聚酯、相熔剂、无机填料加入上述改性淀粉中，通过高混机加热低速搅拌均匀，高混机的加热温度为100℃，转速为200rpm，混料时间为1-5min，制备成混合母料；
3)将混合母料加入拉伸流变机中塑化挤出，再进行造粒，制得高淀粉含量的全生物降解吹膜料。
进一步地，步骤3)中拉伸流变机中塑化的加工温度为150-190℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过增塑剂、淀粉改性剂对淀粉进行改性后，与生物降解聚酯、相熔剂、无机填料混合进行造粒制得高淀粉含量的全生物降解吹膜料，不仅可以将淀粉含量提高至50-80％，降低成本，同时还能保证其加工性能以及材料强度；其中淀粉改性剂不仅可以使淀粉的亲水性改为疏水性，改善淀粉的加工性能，而且可以提高与生物降解聚酯的相容性；适当添加无机填料可以改善生物降解聚酯的加工性能，而且能够作为聚酯结晶的成核剂改善整体材料的性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：淀粉50-80％、生物降解聚酯5-30％、相熔剂3-10％、增塑剂3-10％、淀粉改性剂3-10％、无机填料5-20％。
其中，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉中的一种或几种；所述生物降解聚酯为聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种；所述相熔剂为乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物的任意一种；所述增塑剂为丙三醇、乙二醇、甲酰胺、尿素、乙二撑二甲酰胺中的一种或几种；所述淀粉改性剂为油酸、马来酸酐、液体石蜡中的一种或几种；所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、蒙脱石的一种。
下面通过具体实施例说明本发明高淀粉含量的全生物降解吹膜料的技术效果。
实施例1
本实施例提供一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉70％、聚乳酸10％、乙烯-醋酸乙烯共聚物5％、丙三醇5％、马来酸酐5％、碳酸钙5％。
本实施例的高淀粉含量的全生物降解吹膜料的制备方法，包括如下步骤：
1)将玉米淀粉和丙三醇、马来酸酐加入到高混机中加热并高速搅拌均匀，高混机的加热温度为100℃，转速为500rpm，混料时间为30min，制备成改性淀粉；
2)将聚乳酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物、碳酸钙加入上述改性淀粉中，通过高混机加热低速搅拌均匀，高混机的加热温度为100℃，转速为200rpm，混料时间为5min，制备成混合母料；
3)将混合母料加入拉伸流变机中塑化挤出，再进行造粒，制得高淀粉含量的全生物降解吹膜料。
实施例2
本实施例提供一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：木薯淀粉40％、马铃薯淀粉40％、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5％、乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯3％、乙二醇1％、甲酰胺2％、油酸3％、滑石粉6％。
本实施例的高淀粉含量的全生物降解吹膜料的制备方法，包括如下步骤：
1)将木薯淀粉、马铃薯淀粉和乙二醇、甲酰胺、油酸加入到高混机中加热并高速搅拌均匀，高混机的加热温度为100℃，转速为500rpm，混料时间为15min，制备成改性淀粉；
2)将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、滑石粉加入上述改性淀粉中，通过高混机加热低速搅拌均匀，高混机的加热温度为100℃，转速为200rpm，混料时间为3min，制备成混合母料；
3)将混合母料加入拉伸流变机中塑化挤出，再进行造粒，制得高淀粉含量的全生物降解吹膜料。
实施例3
本实施例提供一种高淀粉含量的全生物降解吹膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：红薯淀粉50％、聚丁二酸丁二醇酯10％、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5％、乙烯-醋酸乙烯共聚物10％、乙二撑二甲酰胺7％、油酸4％、马来酸酐4％、碳酸钙4％、滑石粉6％。
本实施例的高淀粉含量的全生物降解吹膜料的制备方法，包括如下步骤：
1)将红薯淀粉和乙二撑二甲酰胺、油酸、马来酸酐加入到高混机中加热并高速搅拌均匀，高混机的加热温度为100℃，转速为500rpm，混料时间为20min，制备成改性淀粉；
2)将聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物、碳酸钙、滑石粉加入上述改性淀粉中，通过高混机加热低速搅拌均匀，高混机的加热温度为100℃，转速为200rpm，混料时间为1min，制备成混合母料；
3)将混合母料加入拉伸流变机中塑化挤出，再进行造粒，制得高淀粉含量的全生物降解吹膜料。
对比例1
本对比例提供了一种全生物降解吹膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：玉米淀粉70％、聚乳酸10％、乙烯-醋酸乙烯共聚物5％、丙三醇10％、碳酸钙5％；其制备方法与实施例1大致相同，所不同之处在于，将实施例1中的马来酸酐替换为丙三醇。
对比例2
本对比例提供了一种全生物降解吹膜料，包括按质量百分含量计的如下组分：红薯淀粉50％、聚丁二酸丁二醇酯10％、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯5％、乙烯-醋酸乙烯共聚物10％、乙二撑二甲酰胺15％、碳酸钙4％、滑石粉6％；其制备方法与实施例3大致相同，所不同之处在于，将实施例3中的油酸和马来酸酐替换为乙二撑二甲酰胺。
对采用上述实施例1～3以及对比例1～2制得的全生物降解吹膜料制得的塑料膜袋产品的性能进行检测，其结果如表1所示。
表1塑料膜袋产品的性能
由表1可知，本发明采用增塑剂、淀粉改性剂对淀粉进行改性，相比于只采用增塑剂对淀粉进行改性，制得的塑料膜袋的力学性能更优越，且可以将淀粉的含量提高至50-80％，大大降低成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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