[发明专利]植物纤维增强生物降解薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产降解薄膜材料与工艺，更具体地说，它是一种低成本植物纤维增强生物降解薄膜材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们对资源与环境问题的日益关注，以可再生资源生产完全生物降解膜制品，使用后可在自然状态下为微生物分解成水和二氧化碳已经成为人们的研究重点，在这些研究中，淀粉以其来源广泛，价格低廉而成为世界性的研发热点。

起先人们的开发重点是以Griffin，C.J.L.(Adv，Chem，Sci，134(1974)159-170)技术为核心的热塑性塑料，淀粉掺混型生物崩解塑料，由于这类产品中仅是淀粉可生物降解，而其它热塑性树脂(如PE等)仍不可能在使用后为生物降解，因此这类材料从本质上说是一种生物崩解型塑料，从上个世纪九十年代起，就逐渐为国外主流研究机构所抛弃。

此类研究重大技术进展是由意大利Ferruxxi公司完成的，他们使用其相对量为70％的淀粉与30％的变性聚乙烯醇来制备的生物降解膜(MPI1991，100，9，P7)，称为Mater-Bi，具有完全降解的能力，且价格相对较低，被列为国际上驰名的三大可完全生物降解塑料品牌之一。其市场化的宣传与推广活动吸引了大量的研究机构和企业开展类似工作，但这类材料有一个最大的弱点是耐温性，耐候性及耐水性不够而严重地限制了它的使用范围，如Mater-Bi它不能在0-50℃以外，相对湿度30-80％以外的低温、高温及高湿环境条件下使用。这是由于淀粉和聚乙烯醇中大量的羟基吸水造成的，而单纯的共混改性无法解决这一难题。

为此人们通过各种不同途径来完善Mater-Bi的性能，但是这种改性通常是从调整淀粉与耐水聚合物比例来完成的，如中国科学院长春应化所白福臣(中国发明专利02155324.6)等人提供了一种淀粉型全降解塑料的制备方法，他们就是利用超细化淀粉与可生物降解聚酯及聚烯烃共混制备，该材料可以用来制备薄膜并且具有很好的利用耐水性能。目前，很少有人考虑使用接枝变性淀粉来实现改性目的，这一方面是因为传统的化学法制备的接枝淀粉接枝度较低，达不到降低淀粉吸水率的目的，另一方面传统接枝淀粉本身依然无法进行热塑性加工，欲想制备淀粉薄膜还需要大量的增塑剂，这就会使制品的吸水率增加。而辐射接枝技术生产疏水性变性淀粉恰洽能够克服上述缺点，对此Fanta在其综述文章中(George F.Fanta Polymeric MaterialsEncyclopedia Vol(10)，7901，CRC Press，1996)有专门论述。由于过去工业化大规模辐照加工成本的高昂，降低了辐射改性接枝淀粉的性价比，因此迄今为至，没有看到利用辐射改性后淀粉制备可生物降解薄膜的报道。但是目前随着石油价格的不断高涨，以及辐射加工成本的降低，使得利用辐射改性淀粉技术制备可生物降解薄膜的工业化应用成为可能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的弊端，提供一种利用淀粉辐射接枝后既能降低吸水性，又能在水含量较低条件下可以直接热塑加工这一特性，充分利用可生物降解塑料机械力学性能以及植物纤维的增强作用，克服传统淀粉塑料的应用局限，开发出成本低、强度高、可生物降解的薄膜材料，以满足新世纪人类社会可持续发展的需要。

本发明另一个目的是提供该降解薄膜的制备方法。

本发明的植物纤维增强生物降解薄膜材料的原料重量组成如下：

植物纤维20-45    淀粉30-50  乙烯基单体20-35

可生物降解塑料20-30  增塑剂10-15，水3-5

热稳定剂0.5-3。

所述植物纤维为甘蔗渣，木粉或秸秆粉，其粒径范围在100-300目之间；

所述淀粉为玉米、马铃著、小麦淀粉或木薯淀粉，粒径在80-300目之间；

所述的乙烯基单体为甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，醋酸乙烯酯或苯乙烯中的一种或其混合物；

所述的可生物降解塑料为聚己内酯或乙烯乙烯醇共聚物；

所述的增塑剂为聚酯多元醇或十二碳醇酯；

所述的聚酯多元醇为丁二酸至葵二酸的乙二醇或一缩乙二醇的缩聚酯；

所述的热稳定剂为环氧大豆油。

将上述各组分制务成本发明——植物纤维增强生物降解薄膜材料的制备方法，其主要技术在于制备方法为先将一定量的植物纤维、淀粉、乙烯基单体以及水混合均匀后，利用辐射源辐照接枝，将接枝后的物料再与可生物降解塑料、增塑剂以及热稳定剂混合(按上述比例)，然后利用双螺杆制备薄膜专用料，最后用单螺杆吹塑成膜。