CN104910426A - 一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：玉米淀粉60-65、纳米蒙脱土7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、乙酰柠檬酸三丁酯13-15、液体石蜡2-3、碳酸钙4-6、冰醋酸1-2、PE蜡1.5-2.5、硬脂酸锌2-3、黄原胶2-3；本发明针对现有技术中以单纯淀粉为基料制成的塑料薄膜存在的力学性能不足的问题，通过改进成分配比以及工艺，可以制成力学性能优良的产品，能够满足食品包装袋或者保鲜膜所需耐水性良好；而且可以完全降解对环境零负担。
Description
技术领域
本发明涉及塑料薄膜技术领域，特别是一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜及其制备方法。
背景技术
近年来，由于废弃塑料难以降解带来的“白色污染”日趋严重，引起了全世界的广泛关注，世界各国陆续出台了限制或禁止使用非降解塑料包装物的相关法规。另一方面，由于制造传统塑料的原料石油是不可再生资源，随着人类的大量使用必将枯竭，因而发展以可再生资源为原料、可降解的环境友好型塑料迫在眉睫。
目前传统的高分子材料工业因石油资源的日益减少导致成本上升而发展速度减缓，与此同时，高分子材料产生的环境污染问题日益凸显，引起社会的极大重视。天然高分子材料是可循环利用的一种资源，它能够被微生物分解为对环境无污染的物质，如无机小分子物质、水和二氧化碳等，而且天然高分子材料具有极强的可塑性，可以通过多种改性方法使之成为所希望的具有某种特殊性质的功能材料，利用可生物降解的淀粉材料来制备可降解包装膜已成为世界各国研究的热点。但是淀粉在提高塑料可降解性能的同时，一方面会造成其物理机械性能的下降，使其加工困难，另一方面还存在亲水性太强，与大部分通用树脂之间的相容性很差，致使制成的薄膜力学性能大幅下降，阻水性能差，从而阻碍了淀粉塑料在工业化推广过程中的广泛应用。
聚乙烯醇是一种用途广泛的高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间，含有大量的极性基团羟基，毒性很低，分子链结构对称规整，具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性以及经特殊处理具有的耐水性，同时还具有一定的生物降解性，在湿环境中有细菌存在的条件下6个月内可以完全分解成水和二氧化碳，是完全生物降解材料，但是降解过程中对降解环境要求较高，使降解速度还是显得相对较慢。
苎麻是极具中国特色的传统纤维作物，我国常年苎麻种植面积达到 20 万公顷左右，除了苎麻韧皮提取作为纺织产品之外，苎麻麻骨很少被利用。苎麻麻骨利用率低下，处理难等问题一直是各级政府和有关部门普遍关注的问题，也是农民极其关心的问题。苎麻骨作为苎麻产业的规模化生产加工的副产物，是重要的生物资源，其中富含纤维素、半纤维素，其纤维素含量和纤维形态类似阔叶树种，理论上是理想的植物纤维餐具的制备原料，且对其合理高效的开发利用对于提高苎麻综合价值、促进苎麻产业发展都意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜及其制备方法。本发明使用高含量的表面疏水改性的淀粉作为基体，配合添加将苎麻麻骨作为淀粉基全降解塑料薄膜的增强材料，能够提高薄膜的强度以及防水、防油性能，而且成本低、不会产生污染；添加适量比例的聚乙烯醇以及乙酰柠檬酸三丁酯，安全无毒，能够降低聚乙烯醇的熔点，便于与淀粉基体进行共混，可提高薄膜的力学性能以及耐水性。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜，由下列重量份的原料制备制成：玉米淀粉60-65、纳米蒙脱土7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、乙酰柠檬酸三丁酯13-15、液体石蜡2-3、碳酸钙4-6、冰醋酸1-2、PE蜡1.5-2.5、硬脂酸锌2-3、黄原胶2-3；
本发明所述一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜，由以下具体步骤制成：
（1）将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130℃的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡30-40分钟（控制水浴温度为30℃，超声功率为100W），然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75℃，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120℃的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末；
（2）将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后与碳酸钙混合后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，再与黄原胶混合，混合均匀后放入捏合机中，控温130℃，捏合15分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料；
（3）将步骤（1）得到的表面疏水改性的混合粉末与液体石蜡、PE蜡混合，通过胶体磨机分散60-90分钟，然后加入步骤（2）得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180℃的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6mm的淀粉母料；
（4）将步骤（3）得到的淀粉母料、聚乙烯醇、乙酰柠檬酸三丁酯、冰醋酸以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在 170-180℃的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
本发明的有益效果是：本发明针对现有技术中以单纯淀粉为基料制成的塑料薄膜存在的力学性能不足的问题，通过改进成分配比以及工艺，可以制成力学性能优良的产品，能够满足食品包装袋或者保鲜膜所需耐水性良好；而且可以完全降解对环境零负担。
本发明首先对淀粉、纳米蒙脱土进行疏水化表面处理，超声振荡使淀粉的粒径下降，比表面积增大，钛酸四丁酯与疏水剂花生油有效的屏蔽了淀粉表面羟基，形成高疏水层；同时纳米蒙脱土具有良好的气体阻隔性能以及良好的远红外反射性，抗老化，同时耐热、耐磨、强度高；其次利用苎麻麻骨作为全降解塑料薄膜的增强材料，具有良好的耐水、耐油性能，强度高，提高了薄膜的强度，使用之后能够被环境消纳，且成本低，变废为宝，不会产生污染；最后将聚乙烯醇以及乙酰柠檬酸三丁酯、冰醋酸配合，安全无毒，能够降低聚乙烯醇的熔点，便于与淀粉基体进行共混，达到产品力学性能与耐水性的双重改性。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜，由下列重量份（公斤）的原料制备制成：玉米淀粉60、纳米蒙脱土7、花生油0.6、钛酸四丁酯1.2、苎麻麻骨12、聚乙烯醇30、乙酰柠檬酸三丁酯13、液体石蜡2、碳酸钙4、冰醋酸1、PE蜡1.5、硬脂酸锌2、黄原胶2；
本发明所述一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜，由以下具体步骤制成：
（1）将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130℃的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡30分钟（控制水浴温度为30℃，超声功率为100W），然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75℃，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120℃的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末；
（2）将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成80目的粉末，然后与碳酸钙混合后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，再与黄原胶混合，混合均匀后放入捏合机中，控温130℃，捏合15分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料；
（3）将步骤（1）得到的表面疏水改性的混合粉末与液体石蜡、PE蜡混合，通过胶体磨机分散60分钟，然后加入步骤（2）得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180℃的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6mm的淀粉母料；
（4）将步骤（3）得到的淀粉母料、聚乙烯醇、乙酰柠檬酸三丁酯、冰醋酸以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在 170-180℃的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
将本发明产品按照GB/T 20197-2006的标准进行讲解试验，经过4个月的土埋实验，生物降解率可以达到65.1%。按照 GB/T 1040.3-2006进行力学性能测试，横向拉伸强度为26.0MPa，断裂伸长率为659.76%；纵向拉伸强度为23.5 MPa，断裂伸长率为456.10%，符合标准。
Claims (2)
1.一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：玉米淀粉60-65、纳米蒙脱土7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、乙酰柠檬酸三丁酯13-15、液体石蜡2-3、碳酸钙4-6、冰醋酸1-2、PE蜡1.5-2.5、硬脂酸锌2-3、黄原胶2-3。
2.根据权利要求1所述一种以表面疏水改性淀粉为基料的全降解塑料薄膜，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130℃的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡30-40分钟（控制水浴温度为30℃，超声功率为100W），然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75℃，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120℃的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末；
（2）将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后与碳酸钙混合后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，再与黄原胶混合，混合均匀后放入捏合机中，控温130℃，捏合15分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料；
（3）将步骤（1）得到的表面疏水改性的混合粉末与液体石蜡、PE蜡混合，通过胶体磨机分散60-90分钟，然后加入步骤（2）得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180℃的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6mm的淀粉母料；
（4）将步骤（3）得到的淀粉母料、聚乙烯醇、乙酰柠檬酸三丁酯、冰醋酸以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在 170-180℃的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
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Application publication date: 20150916 |