[发明专利]一种淀粉/聚丙烯可降解复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料材料领域，具体涉及一种淀粉/聚丙烯可降解复合材料及其制备方法。

背景技术

塑料工业迅速发展，其用途已经渗透到国民经济的各个领域，用途十分广泛。中国每年产生的废弃塑料约为500万吨，其中大多数废弃塑料为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)材料，这些材料不能够自然分解。因此，由PP材料、PE材料、PS材料制备的一次性塑料包装废弃物及其相应的农用薄膜和一次性餐具，如果被随意丢弃将会因其非降解性堆积在土地上，从而造成严重的白色污染，而且这种潜在的污染同时也会随着人们使用量的增加和时间的积累而加剧，目前我国白色污染严重，已经引起政府有关部门和社会的普遍关注，相关法律法规已经出台，尤其是在欧美市场，非可降解塑料的使用受到严格的限制。

随着人们环保意识的不断提高，可生物降解的环境友好材料将会受到越来越多的关注，相关产业链和研发的投入已经形成，据报道2013年，美国的生物可降解需求量将会有26亿美元的市场空间，我国目前可降解塑料的需求量也是巨大的，据相关行业分析为300万吨，然而真正意义的可降解塑料如聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等价格非常昂贵而且性能较传统塑料如PP和PE有一定差距，导致其在近几年内发展的市场认可度不高，而淀粉基塑料(主要是淀粉对PP、PE和PS等等传统塑料的填充而得到的复合可降解塑料)，由于其是在与传统的塑料填充共混的基础上发展起来的，不仅具有传统塑料的性能，而且价格便宜及具有生物可降解性，目前发展迅速且备受工业界和市场的认可。

虽然淀粉是可以完全生物降解的天然高分子化合物，但由于其结构上与塑料存在明显差异，导致两者之间相容性差，因而在这方面也限制其进一步的应用。目前，改善塑料与淀粉相容性的方法主要包括对淀粉的物理改性和化学改性、对塑料的接枝改性以及添加合适的相容剂。相容剂的引入是目前使用最为广泛也是最有效的方法之一。最常使用的相容剂是乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-醋酸乙烯的共聚物(EVA)、聚丙烯/缩水甲基丙烯酸甘油酯(PP/GMA)接枝物和淀粉/丙烯酸甲酯接枝共聚物等。湖南大学陈宪宏在引发剂存在下使用缩水甲基丙烯酸甘油酯(GMA)及GMA/淀粉接枝物作为聚丙烯/淀粉共混体系的相容剂，使用双螺杆挤出实现了淀粉的热塑化及淀粉与聚丙烯的共混增容，制备了性能优良的可生物降解的聚丙烯/淀粉共混材料(功能材料2009年第五期(40)卷)。但是该共混材料没有加入增韧剂，共混材料在双螺杆中很难塑化挤出且会非常脆。

另外在解决淀粉与聚丙烯相容性的同时还需要解决整个复合体系的韧性太差的缺陷，由于淀粉是刚性粒子，一般文献和专利报道均是对其实行塑化填充，采用的方法是加入多元醇、多元胺、醇胺或者单甘酸酯等小分子化合物与淀粉进行熔融共混来进行塑化。Yu等使用尿素和乙醇胺混合物作为制备热塑性淀粉的增塑剂，并在螺杆中进行熔融共混挤出。通过实验发现体系中15wt％尿素和15wt％乙醇胺复配使用后，淀粉塑化后相对于使用甘油塑化淀粉具有更好的热性能和机械性能(Carbohydrate Polymers 64(2006)267-273)。不过采用小分子对淀粉进行塑化，塑化的淀粉性能不稳定，小分子易析出造成塑化淀粉重结晶导致产品性能下降，且小分子塑化的淀粉不耐高温，产品易变黄。公开号为CN 101805463A的中国发明专利申请公开了一种淀粉填充可生物降解聚丙烯及其制备方法，该淀粉填充可生物降解聚丙烯由重量百分比30％～70％的淀粉、5％～15％的增塑剂、10％～50％的聚丙烯、0.5％～1％的分散剂、5％～8％的增韧剂以及0.5％～1％的光降解剂，虽然该淀粉填充可生物降解聚丙烯的力学性能较好，但是使用的增塑剂为山梨醇和甘油中的一种或两种的混合物，山梨醇和甘油均为小分子增塑剂，仍存在上述的问题。

发明内容

本发明提供了一种淀粉/聚丙烯可降解复合材料，淀粉与聚丙烯在相容剂和植物油增塑剂的改善下，力学性能优异，抗褶皱能力强，植物油增塑剂不易析出。

一种淀粉/聚丙烯可降解复合材料，由以下重量百分含量的原料制成：

淀粉                        50％～70％；

植物油增塑剂              5％～15％；

聚丙烯或改性聚丙烯        15％～30％；

相容剂                    5％～30％。