[发明专利]一种淀粉类完全生物降解材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能在堆肥条件下淀粉类完全生物降解材料及其制备方法。

背景技术

近年来，生物降解塑料的发展与日俱增，应用不断扩大，在包装材料，一次性餐具，农用地膜和日用制品等领域开始逐步取代传统塑料。目前，从性能和价格格方面而言，与传统塑料相比生物降解塑料的性能过于单一，价格过于昂贵，这都极大的限制了生物降解塑料的进一步发展。

在生物降解高分子塑料中，目前使用较多的有淀粉、聚乳酸PLA、聚己内酯PCL，聚β-羟基烷基酸酯PHA等等，聚乳酸经由淀粉发酵、单体聚合等过程得到，为一类脂肪族聚酯，力学性能与PET树脂相当，较脆，热变形温度低，对加工成型设备需要特殊的要求。聚β-羟基烷基酸酯可由生物工程或者化学工程合成得到，虽然热变形温度较高，但同样存在脆性缺陷。淀粉作为填充剂使用，具有良好生物降解性能，同时在经过加工处理后和聚酯树脂具有良好相容性，还具有成本优势，但是其加工存在局限性。综上所述，目前的生物降解高分子塑料存在降解时间长，降解不彻底，力学性能差，综合性能不能满足实际应用中多种实用要求。

如中国专利200410081265.5公开了一种完全生物降解淀粉/聚酯塑料及其制备方法。该塑料材料是先对淀粉作机械力-化学改性处理和热塑性处理后,再与脂肪-芳香嵌段聚酯材料及引发剂、改性剂、稳定剂在高混机内进行熔融混合和接枝反应和混炼,冷却并粉碎后经二阶式双螺杆反应挤出机反应挤出造粒制得。该塑料材料具有优异的物理力学性能,且可完全生物降解。但是其在挤出机加工过程中，淀粉填充剂的分散效果和塑化效果不尽理想，制品的综合性能有待进一步提高。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种淀粉类完全生物降解材料，该材料不仅具有完全的生物降解性能，而且具有优异力学性能和良好的挤出成型加工性。

本发明的另一目的在于提供上述淀粉类完全生物降解材料的制备方法，解决了淀粉填充剂在双螺杆挤出机中的分散问题、塑化问题和排气问题。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种淀粉类完全生物降解材料，其特征在于，按重量百分比计，包含以下组分：

长支链化脂肪族聚酯或长支链化脂肪族－芳香族共聚酯：50-70%；

淀粉：20-30%；

扩链剂：0.1~3%；

其余为各种助剂9-17%；

其中，所述各种助剂包括改性剂、增塑剂、抗氧剂和润滑剂。

所述长支链化脂肪族聚酯为重均分子量在80000以上，其分子链由重均分子量在4000以上的脂肪族聚酯共聚物通过多元醇或多元酸等多官能团连接而成的长支链化脂肪族聚酯，且其含有有机二元酸残基和有机二元醇残基。

所述长支链化脂肪族－芳香族共聚酯为重均分子量在8万以上，其分子链由重均分子量在4000以上的脂肪族－芳香族聚酯共聚物通过多元醇等多官能团机构连接而成的长支链化脂肪族－芳香族共聚酯，且其含有有机二元酸残基和有机二元醇残基；具体包括聚（丁二酸丁二醇酯共对苯二甲酸丁二醇酯）PBSA、聚己内酯PCL，聚β-羟基烷基酸酯 PHA、聚-β-羟丁酸PHB、聚（己二酸丁二醇共对苯二甲酸丁二醇酯）PBAT中的一种或一种以上的混合物。

所述淀粉为支化或未支化的淀粉，选自玉米粉、木薯淀粉、土豆淀粉、高直链淀粉中的任意一种。

所述扩链剂选自1，4一苯基一双(2一恶哇琳)、二缩水甘油酯、双(2一恶哇琳)、甲苯二异氰酸酯、均苯四酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、二氯甲酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、间苯二酞基双己内酞胺、新型扩链剂ADR-4370、异氰尿酸三缩水甘油酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。

所述改性剂选自表面活化碳酸钙、非活化碳酸钙、纳米级碳酸钙、滑石粉中的一种或一种以上的混合物。

所述增塑剂选自环氧大豆油、聚乙二醇、己二酸二辛酯、水、甘油、偏苯三酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的二种以上的混合物；

所述抗氧剂选自双酚A、1、4-双叔丁基过氧异丙基苯、N,N’-六亚甲基双[3，5－二叔]基－4－羟基苯丙酰胺]、亚磷酸双酚A酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯、四[β(3,5一二叔丁基一4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯、4’4’-双-（αα’-二甲基苄基）二苯胺、十二硫代丙酯、1、4-双叔丁基过氧异丙基苯中的两种或两种以上的混合物；