[发明专利]可控型双降解改性淀粉及其制造工艺

说明书

本发明涉及新型塑料改性淀粉添加剂及其制造方法。

当今塑料行业发展面临二大困扰：一是其原料大部分来自石油，而石油资源是不可再生和有限的;二是现行塑料在自然环境下很难自行分解。大家不难看到一个极为普遍的现象：不论在大都市或者在小城镇，不论在街头或巷尾，不论在铁路、公路两旁还是在大江湖畔，都可看到用聚苯乙烯制成的一次性餐具（碗、盒、碟、盆），泡沫绝缘材料，泡沫包装材料，大量垃圾严重危害社会环境，成为社会的一大公害。为解决上述问题，一些国家提出了能接生物降解的某些淀料塑料，但有在着成本高，工艺复杂，性能指标不够理想等问题，难以进入市场。

本发明的目的是提出一种集光氧和生物降解于一体的双降解改性淀粉及其制造方法，且淀粉和辅料的添加量占60%，并且无需造粒，改性淀粉可直接作为添加剂与聚苯乙烯共混后经吸塑抗拉成片材，使用该材料制成的产品能够自动降解和消失，从而解决了对社会生存环境的污染问题。

本发明是这样实现的：众所周知，塑料制品的都是以全合成聚合物为基础，其分子是由许多相同的单元构成，与极性相差悬殊，故相容性很差，为使它相客对淀粉改性，其方法是接枝共聚法和掺合法合二为一。淀粉接枝其聚反应主要采用游离基引发共聚法，其反应机理是通过Fanta试剂H₂O₂/Fe²⁺或硝酸铈铵引发作用，从转移出一个活泼分子在主链上产生一个活化中心，进而与接枝单体形成接枝共聚物，接枝聚合物的形成，导致转移体的分子量增大，同时引入其它异种高分子的特性出现其它衍生物所从未有过的重要变性效果。

淀粉接枝聚合性结构表示如下：

M是在反应用所使用的接枝单体的重复单元，其中以淀粉这个亲水的刚性链为骨架，淀粉作为接枝共聚物的主干，母体，不仅对最终产物的性能有决定性的意义，并对接枝反应的进行和接枝产物的结构形态都具有直接关键性的影响。

淀粉是一种天然高分子化合物，其分子上由许多脱水葡萄糖残基（AGC）重糖甙键连接而成，每个AGC单元的第2、4、6三个碳原子上各有一个醇羟基，其中C-6上的伯醇最活泼，于是分子存在的-OH-，-O-等亲水性基团，既提供了中能，也给基团转移提供了反应点，同时以是生物的营养源，具备了微生物的趋集的条件和可能。

可控型双降解改性淀粉及制造工艺工艺采用接枝共聚法和掺合法使变性后的淀粉料可不经过造粒直接作为添加剂与聚苯乙烯共混后在吸型机上拉成泡沫片材，制造工艺流成为改性淀粉加入聚苯乙烯再行混合及吸塑机拉成片材。且淀粉和辅料的添加量达40-60%并可利用现有淀粉厂及吸塑厂设备制作。

一、淀粉改性的生产工艺

淀粉改性属物理变性

1.设备：a.反应罐（带搅拌器）b.温度控制器  c.氮气钢瓶  d.热风干燥房;

2.原料：a.玉米淀粉（优级品）b.改性试剂（单体）c.引发剂  d.偶联剂、加速剂  e.防老剂  f.光敏剂  g.促进剂等;

3.淀粉改性操作

称取一定量的玉米淀粉放入反应罐中，再加入适量偶联剂，在一定温度下加入引发剂、单体等，反应一定时间，放料送入烘房干燥。

二、改性淀粉与聚苯乙烯共混

1.设备：a.高速加热混合机  b.冷却混合机  c.塑料吸塑机;

将改性淀粉、聚苯乙烯、助剂放入高速加热混合机混合一段时间，放料冷却后，即可送入吸塑机上拉成规定的片材。

本发明是改性淀粉具有双降解功能，当改性淀粉添加剂聚苯乙烯之后，同时具有光氧降解和生物降解双重效果。光氧降解是加入光敏剂和促进剂使其在紫外线下分子链断裂而形成降解，而生物降解呢，因为淀粉是微生物的营养源，受到微生物如真菌和细菌的侵蚀后直到完全被降解。淀粉被微生物侵蚀而使片材成多孔结构，这样减弱了聚苯乙烯基体的强度，其次是由于在淀粉料中添加的辅料与土壤中的金属盐发生反应形成过氧化物，这些物质会破坏乙烯链，引起分子链断成分子量小的，这些分子量小的能被微生物分解成二氧化碳和水。

由于降解属于光氧降解和生物降解，所以降解速率就极大地取决于加入淀粉的量，降解促进剂、湿度、紫外线的强弱、微生物的多少及金属盐类、PH值、制品的厚度等因素。

该改性淀粉粉料可以应用在众多领域，如一次性餐具（盒、碗、碟、盆），绝缘泡沫制品，各类泡沫包装制品等。