CN101311209A - 高强度淀粉基降解环保材料及制造方法 - Google Patents
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Abstract
高强度淀粉基降解环保材料及制造方法。本发明涉及一种用于制造一次性餐具和一次性包装物的可快速降解原材料及其制造方法。目前的一次性发泡塑料餐具，生产过程中不易保温、工艺线路复杂、生产成本高，产品质量达不到要求，造成白色污染。本发明产品组成包括：高分子天然淀粉、聚乙烯醇、植物塘、聚乙烯醇、降解控制剂、聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，淀粉的重量份数为51～80，聚乙烯醇的重量份数为12～20，植物糖的重量份数为2～10.5，增塑剂的重量份数为2.5～8，降解控制剂的重量份数为0.2～1，聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物的重量份数为5～9，己丁酯己丁聚糖的重量份数为0.2～0.5。本品用于制造一次性餐具和一次性包装物。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于制造一次性餐具和一次性包装物的可快速降解原材料及其制造方法。
背景技术：
目前一次性发泡塑料餐具应用比较普遍，虽然给人们的生活带来方便，但同时也给环境造成了严重的白色污染，这种发泡餐具在土壤中要经过几十年甚至上百年才能够降解，其燃烧后还能产生二恶英这种致癌物，发泡餐具在60℃的温度下会产生毒素，可见其对人们生活的环境与健康有多大的损害。近几年来出现的一些淀粉基降解材料虽然解决了发泡塑料造成的白色污染问题，但是这些降解材料由于机械强度差、可塑性差，在生产中要用两套混炼装置，生产过程中不易保温、工艺线路复杂、生产成本高，产品质量达不到要求，因而不能广泛的应用
发明内容：
本发明的目的是采用高分子淀粉及衍生物为基料的一种工艺线路短、成本低的高强度降解环保材料及制造方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
高强度淀粉基降解环保材料，其组成包括：高分子天然淀粉、聚乙烯醇、植物糖、聚乙烯醇、降解控制剂、聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，所述的淀粉的重量份数为51～80，所述的聚乙烯醇的重量份数为12～20，所述的植物糖的重量份数为2～10.5，所述的增塑剂的重量份数为2.5～8，所述的降解控制剂的重量份数为0.2～1，所述的聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物的重量份数为5～9，所述的己丁酯己丁聚糖的重量份数为0.2～0.5。
所述的高强度淀粉基降解环保材料，所述的淀粉的重量份数为61～76，所述的聚乙烯醇的重量份数为14～18，所述的植物糖的重量份数为3～8，所述的增塑剂的重量份数为2～7，所述的降解控制剂的重量份数为0.2～0.8，所述的聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物的重量份数为4～8，所述的己丁酯己丁聚糖的重量份数为0.2～0.4。
所述的高强度淀粉基降解环保材料，所述的增塑剂为色拉油，所述的植物糖为淀粉糖或者麦芽糖。
所述的高强度淀粉基降解环保材料的制造方法，按照以上权利要求中的重量份数淀粉、聚乙烯醇、植物糖、增塑剂、降解控制剂、聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，将原料进行聚合反应共混共聚改性，然后将原料放入积木式平行双螺杆挤出机中进行三级混炼，挤出机中螺杆的长度与直径的比为44～56∶1，在螺杆上分布有三个混炼段，将从积木式平行双螺杆挤出机中出来的原料经增压装置，在120～190℃下制成板材。
所述的高强度淀粉基降解环保材料的制造方法，所述的原料进行聚合反应共混共聚改性过程中，采用的设备是油加热高混与冷混一体机，温度在70～90℃时加入淀粉和聚乙烯醇，并高速混合，至80～110℃再加入聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物并高速混合，继续加热至100～120℃时分2～5次将植物糖、增塑剂、降解控制剂和己丁酯几丁聚糖加入，进行聚合反应共混共聚改性，温度为120～150℃，时间为35～40分钟，最后放料至冷混中混合，并降温至70～90℃。
所述的高强度淀粉基降解环保材料的制造方法，所述的增压装置为熔体泵。
技术方案有以下有益效果：
1.通过实验和测算，本产品对产品中的辅料含量进行了较大的调整，使得机械强度较原有产品有较大提高、平均提高30％以上，可塑性强，并能控制降解速度和降解时间。
2.传统方法中采用两条混炼装置才能完成，本发明的生产方法中只需用一套混炼装置，与以往相比节省了一套混炼装置，并且利于生产过程中的保温，简化并缩短了工艺线路，降低了生产成本，提高了产品质量。
3.本发明的降解机理是通过微生物和各种细菌及酶的作用，将材料分解成二氧化碳和水，降低分子量，使分子链断裂成低分子量碎片及多孔破坏结构，增大材料的表面积，在细菌和酶的作用下发生各种分解反应，从而达到被多种微生物代谢的程度，由多种微生物参加和光合作用的综合作用，最终完全分解。
4.本发明的材料是成本适中、可控制降解速度和降解时间的新型全降解材料，降解后可改良土壤，进行良性的循环。
5.用本发明制造的一次性餐具具有无毒、无害、无异味、耐水、耐油、耐热(+150℃)、耐冷(-20℃)、不软化、不变形、抗压，并可以在蒸锅、微波炉中加热使用，百分之百适应自然环境降解，并可控制降解周期，提高其适应性。
6.本发明材料所生产的制品质地细腻、色泽宜人，其制品废弃后一方面可回收再加工制成有机肥料，或制成工业包装制品，或者制成蘑菇生长基；另一方面可降解成肥料，进行良性循环，使之回归大自然。
7.本发明的材料制成餐盒的成本是纸浆制品餐盒成本的40％，是植物纤维制品成本的50％。
8.本发明以微生物发酵法生产的生物柔脂加纤维素、多元醇等物质组合成生物降解添加剂，为降低生物聚酯的成本，采用最新的发酵工艺，利用廉价的炭源生产，缩短发酵周期的优良菌株选育、破壁、萃酵方法确定添加剂各组成成分的最佳配比，生产出多用途的添加剂。
9.本发明采用发酵-聚合工艺，45天内降解91％-97％以上；添加纳米化处理，制品在60℃环境恒温30min负重3kg，高度变化≤5％，对折15次无断裂。
本发明的具体实施方式：
实施例1：
一种高强度淀粉基降解环保材料，其组成包括：淀粉、聚乙烯醇、植物塘、增塑剂、降解控制剂、聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，所述的淀粉的重量份数为51～80，所述的聚乙烯醇的重量份数为12～20，所述的植物糖的重量份数为2～10.5，所述的增塑剂的重量份数为2.5～8，所述的降解控制剂的重量份数为0.2～1，所述的聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物的重量份数为5～9，所述的己丁酯己丁聚糖的重量份数为0.2～0.5。
实施例2：
一种高强度淀粉基降解环保材料，其制备工艺是：取51kg的天然高分子淀粉、12kg的聚乙烯醇、2kg的植物糖、2.5kg的增塑剂、0.2kg的降解控制剂、5kg的聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、0.2kg的己丁酯己丁聚糖，将原料进行聚合反应共混共聚改性，采用的设备是油加热高混与冷混一体机，温度在70℃时加入天然高分子淀粉和聚乙烯醇聚乙烯醇，并高速混合，至80℃再加入聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物并高速混合，继续加热至100℃时分2次将植物糖(木糖、麦芽糖或淀粉糖)、增塑剂(色拉油)、降解控制剂和己丁酯几丁聚糖加入，进行聚合反应共混共聚改性，温度为120℃，时间为35分钟，最后放料至冷混中混合，并降温至70℃。然后将原料放入积木式平行双螺杆挤出机中进行三级混炼，挤出机中螺杆的长度与直径的比为44∶1，在螺杆上分布有三个混炼段。将从积木式平行双螺杆挤出机中出来的原料经增压装置即熔体泵，在120℃下制成板材。
实施例3：
一种高强度淀粉基降解环保材料，其制备工艺是：取60kg的天然高分子淀粉、18kg的聚乙烯醇、8kg的植物糖、6kg的增塑剂、0.8kg的降解控制剂、8kg的聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、0.4kg的己丁酯己丁聚糖，将原料进行聚合反应共混共聚改性，采用的设备是油加热高混与冷混一体机，温度在80℃时加入天然高分子淀粉和聚乙烯醇聚乙烯醇，并高速混合，至100℃再加入聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物并高速混合，继续加热至110℃时分3次将植物糖(木糖、麦芽糖或淀粉糖)、增塑剂(色拉油)、降解控制剂和己丁酯几丁聚糖加入，进行聚合反应共混共聚改性，温度为140℃，时间为38分钟，最后放料至冷混中混合，并降温至80℃。然后将原料放入积木式平行双螺杆挤出机中进行三级混炼，挤出机中螺杆的长度与直径的比为48∶1，在螺杆上分布有三个混炼段。将从积木式平行双螺杆挤出机中出来的原料经增压装置即熔体泵，在170℃下制成板材。
实施例4：
一种高强度淀粉基降解环保材料，其制备工艺是：取80kg的天然高分子淀粉、20kg的聚乙烯醇、10.5kg的植物糖、8kg的增塑剂、1kg的降解控制剂、9kg的聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、0.5kg的己丁酯己丁聚糖，将原料进行聚合反应共混共聚改性，采用的设备是油加热高混与冷混一体机，温度在90℃时加入天然高分子淀粉和聚乙烯醇聚乙烯醇，并高速混合，至110℃再加入聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物并高速混合，继续加热至120℃时分5次将植物糖(木糖、麦芽糖或淀粉糖)、增塑剂(色拉油)、降解控制剂和己丁酯几丁聚糖加入，进行聚合反应共混共聚改性，温度为150℃，时间为40分钟，最后放料至冷混中混合，并降温至90℃。然后将原料放入积木式平行双螺杆挤出机中进行三级混炼，挤出机中螺杆的长度与直径的比为56∶1，在螺杆上分布有三个混炼段。将从积木式平行双螺杆挤出机中出来的原料经增压装置即熔体泵，在190℃下制成板材。上述的材料可以由正压成型机、负压成型机(包括双倍、双面加热正、负压成型机)、注塑机制成各种一次性食品包装物、工业包装物、药用包装物、日用品包装物。
本发明产品达到的技术性能指标和参数：
(1)使用性能要求：
容积偏差±5％；耐温试验(p5±5℃)水无变形皱渗
(2)60℃环境恒温30min时强度指标：
餐具负重试验(3kg) 高度变化≤5％
餐具对折试验15次 无断裂
跌落试验一次 无裂损
(3)理化指标：
天然制品含水＜7％；降解时限(45天)
降解91％-97％以上。
Claims (6)
1.一种高强度淀粉基降解环保材料，其组成包括：高分子天然淀粉、聚乙烯醇、植物糖、聚乙烯醇、降解控制剂、聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，其特征是：所述的高分子天然淀粉的重量份数为51～80，所述的聚乙烯醇的重量份数为12～20，所述的植物糖的重量份数为2～10.5，所述的增塑剂的重量份数为2.5～8，所述的降解控制剂的重量份数为0.2～1，所述的聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物的重量份数为5～9，所述的己丁酯己丁聚糖的重量份数为0.2～0.5。
2.根据权利要求1所述的高强度淀粉基降解环保材料，其特征是：所述的淀粉的重量份数为61.5～76，所述的聚乙烯醇的重量份数为10～15，所述的植物糖的重量份数为6～9，所述的增塑剂的重量份数为1.5～4，所述的降解控制剂的重量份数为0.7～1，所述的聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物的重量份数为5～8.5，所述的己丁酯己丁聚糖的重量份数为0.8～0.1。
3.根据权利要求1或2所述的高强度淀粉基降解环保材料，其特征是：所述的增塑剂为色拉油，所述的植物糖为淀粉糖或者麦芽糖。
4.一种权利要求1或2或3所述的高强度淀粉基降解环保材料的制造方法，其特征是：按照以上权利要求中的重量份数淀粉、聚乙烯醇、植物糖、增塑剂、降解控制剂、聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物、己丁酯己丁聚糖，将原料进行聚合反应共混共聚改性，然后将原料放入积木式平行双螺杆挤出机中进行三级混炼，挤出机中螺杆的长度与直径的比为44～56∶1，在螺杆上分布有三个混炼段，将从积木式平行双螺杆挤出机中出来的原料经增压装置，在120～190℃下制成板材。
5.根据权利要求4所述的高强度淀粉基降解环保材料的制造方法，其特征是：所述的原料进行聚合反应共混共聚改性过程中，采用的设备是油加热高混与冷混一体机，温度在70～90℃时加入淀粉和聚乙烯醇，并高速混合，至80～110℃再加入聚己内酯与聚羟基丁酸酯共聚物并高速混合，继续加热至100～120℃时分2～5次将植物糖、增塑剂、降解控制剂和己丁酯几丁聚糖加入，进行聚合反应共混共聚改性，温度为120～150℃，时间为35～40分钟，最后放料至冷混中混合，并降温至70～90℃。
6.根据权利要求5或6所述的高强度淀粉基降解环保材料的制造方法，其特征是：所述的增压装置为熔体泵。
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