CN1454925A

CN1454925A - 全生物降解塑料及其产品制备方法

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Publication number: CN1454925A
Application number: CN 02149623
Authority: CN
Inventors: 张沛生; 叶建滨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2003-11-12
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: CN1297598C

Abstract

本发明涉及降解塑料技术领域，特指一种全生物降解塑料及其产品制备方法，其技术方案为：其由淀粉混合物和助剂构成，且淀粉混合物和助剂的成分比为：淀粉混合物62～90％，助剂10～38％；其中助剂是由水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂几类物质中的若干物质组合构成。其制备方法为模塑热压成型的方法。由于其采用的原料大部分是利用自然界中再生物质，因此使的本发明时候后的废弃物在自环境中彻底分化降解。

Description

全生物降解塑料及其产品制备方法

技术领域：

本发明涉及降解塑料技术领域，特指一种全生物降解塑料及其产品制备方法。

背景技术：

塑料在通常的自然环境条件下，其分子结构能保持几十年甚至几百年不变。随着塑料消耗量的逐年增加，特别是一次性塑料制品的大量使用，给环境带来极大的危害。而研制、生产及使用可降解的塑料一种解决与保护环境的好方法。

可降解塑料是指通过太阳光紫外线的辐射或土壤中的微生物的作用，能够将其分解成低分子物塑料。根据降解机理的不同其可分为光降解型、涵盖引入型、添加型、光-生物双重降解型、生物降解型等，而近年来国内外进入工业化生产的代表产品主要有一以下几种：

1、光降解引入型其指的是将光增感基团引入高分子结构，在光的作用下促使物质的分子链断裂，使物质脆化、细化。光增感基团分子结构式为“-N＝N-”，常用的有二苯甲酮等。其代表产品为农用地膜等。

2、光-生物降解型其指的是在光增感基团存在的前提下，又引入了变性淀粉，增加了微生物对塑料的吸收过程，起到双重作用的效果，其代表产品为垃圾袋。

生物降解型其指变性淀粉在一定量的范围内添加至塑料里，进行共聚反应，而形成不完全降解的塑料，其主要代表产品为地膜等。

3、天然高分子型代表产品有意大利Montedison集团Novamo公司开发的Master Bi，此产品由淀粉/聚烯，其主要用于医学包装领域；美国Waner Lambert公司开发的Nonvon以及Ampacet公司开发的Poly GradeII产品是添加了淀粉和强氧化剂的有机金属化合物的复合材料。

4、复合高分子型加拿大St LanrencI淀粉公司采用硅烷处理淀粉，使其与聚合物的相容性提高，采用添加Ecostar的有机金属化合物后生产母料/PE/淀粉合成生物降解塑料。其产品中淀粉只是作为辅助原料料，而PE仍在原料中占50％以上，其主导作用。此种产品主要用于垃圾袋和农用地膜。

5、微生物生产型自从聚3-羟基丁酸脂即P3HB或PHB被发现后，有许多微生物可用于合成PHB，此种产品可用于吹塑瓶、膜、妇女卫生用品、一次性尿布及作为医学应用等。但是由于微生物生成、合成、加工制造等诸多环节致使市场销售价格比通常塑料树脂生产的相同的产品高出5-8倍。

6、掺合型其代表产品是德国生物技术公司生产的Biofiex降解塑料。这种聚合物是植物淀粉和聚乙脂以及具有同PE相近结构的单体接技经疏水处理后的掺合物。其主要用于农业地膜、土木地膜、垃圾袋和一次性包装袋等。

综上所述，以上种类降解塑料虽然在降解的方式、降解百分比、降解速度上存在差别，其生产的产品仍然存在材料资源受到限制、制造过程产生污染、实用性差、价格昂贵、降解时间过长、降解不彻底以及卫生安全性能难以保障等问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种旨在克服上述产品缺点的全生物降解塑料及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：其由淀粉混合物和助剂构成，且淀粉混合物和助剂的成分比为：淀粉混合物62～90％，助剂10～38％；其中助剂是由水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂几类物质中的若干物质组合构成。

全生物降解塑料产品的制备方法，首先将淀粉混合物以62～90％的成分比例放入搅拌器中，在常温下搅拌300～600秒，接着在不停止搅拌运动过程中加入10～38％的助剂，然后在常温下再搅拌300～600秒至搅拌均匀，其中助剂由水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂几类物质中的若干物质组合构成的混合物，淀粉混合物是由淀粉同附加粉构成，附加粉为谷类、薯类、植物干茎纤维中的一种或若干种物质的混合物，淀粉同附加粉在成品中的成分百分比为：淀粉30～60％，附加粉20～50％；然后将搅拌均匀的物料在加热状态下利用液压机采用模板塑压，使其成型，其中液压机上下模板的温度在98℃～180℃之间，且上下模板之间温差范围在5℃～30℃之间，同时液压机的工作压强应在0.018Mpa以内，上下模板和模后压制的时间在30～180秒之间，且在压制保压的过程中可瞬间开模排气的过程为1-6次，每次排气的时间在0.5～2秒之间。

本发明采用这种成分后，由于其采用的原料大部分是利用自然界中再生物质，因此其所需材料可以保障供给，而其还具有往复循环利用的特性；淀粉除具有价格低廉以外，作为一种多糖类物质，其属于右旋葡萄糖的聚合物，是大多数植物积蓄的碳水化合物，也是繁殖、发酵、制取细菌类微生物必不可少的基本营养物质，本发明时候后的废弃物在自环境中可以被微生物彻底分化降解。

具体实施方式：

本发明包括：淀粉混合物和助剂，淀粉混合物和助剂的成分比为：淀粉混合物62～90％，助剂10～38％；其中助剂由水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂几类物质中的若干物质组合构成的混合物。

淀粉混合物是由淀粉同附加粉构成，附加粉为谷类、薯类、植物干茎纤维中的一种或若干种物质的混合物；淀粉同附加粉在成品中的成分百分比为：淀粉30～60％，附加粉20～50％。

下列具体说明助剂中各物质具体种类：

树脂可以是丙烯酸树脂、聚乙二醇树脂、MBS树脂、氨基树脂、松香树脂模塑物、酚醛树脂、乙烯基树脂、尿醛树脂、三聚氰胺树脂、双氰胺甲醛树脂；

防腐剂可以是N-＜三氯甲基硫代＞邻苯二甲酰胺、五氯苯酚月桂酸脂、双<三正丁基锡>硫代物、带咪唑基团和季胺基团的双胍类大分子化合物。

开口剂可以是羟基硬脂酸、三氧化硅、氮(N)、N’乙撑双硬脂酰胺、陶土、月桂酸脂肪酮、硬脂酸酰胺。

交联剂可以是甲基丙烯酸甲脂、邻苯二甲酸二烯丙脂、乙烯基三乙氧基硅烷、顺丁烯二酸酐。

增塑剂可以是蓖麻醇酸甲脂、三梨糖醇、分子蒸馏单甘脂、聚乙烯醇、对邻甲苯硫磺胺、聚乙醇酸。

脱模剂可是是乙基硅油、甲基硅油、284乳化硅油、201甲基硅油、202含氯基硅油。

助剂是由水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂几类物质中的若干物质组合构成的混合物，其中单独的一项物质不能构成助剂。下面是助剂中各物质成分百分比的实施例：

例1 水40％、树脂10％、防腐剂4％、开口剂15％、交联剂8％、增塑剂18％和脱模剂5％；

例2 水20％、树脂8％、防腐剂6％、开口剂10％、交联剂15％、增塑剂40％和脱模剂7％；

本发明在具体的实施过程中可有下列具体实施方案：

1、由纯淀粉、谷类粉和助剂构成，其百分比为：纯淀粉51％、谷类粉29％、助剂20％；

2、由纯淀粉、薯类粉和助剂构成，其百分比为：纯淀粉56％、薯类粉34％、助剂10％；

3、由纯淀粉、植物纤维粉和助剂构成，其百分比为：纯淀粉48％、植物纤维粉36％、助剂16％；

4、由纯淀粉、谷类粉、薯类粉、植物纤维粉和助剂构成，其百分比为：纯淀粉44％、谷类粉15％、薯类粉15％、植物纤维粉15％、助剂11％。

本发明的产品制备方法为：

首先将淀粉混合物按照淀62～90％的比例放入搅拌器中，在常温下搅拌300-600秒，接着在不停止搅拌运动过程中加入10～38％的助剂，然后在常温下再搅拌300-600秒至搅拌均匀，其中助剂由水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂几类物质中的若干物质组合构成的混合物，淀粉混合物是由淀粉同附加粉构成，附加粉为谷类、薯类、植物干茎纤维中的一种或若干种物质的混合物，淀粉同附加粉在成品中的成分百分比为：淀粉30～60％，附加粉20～50％；然后将搅拌均匀的物料在加热状态下采用模具塑压成型，其中液压机上下模板的温度在98-180之间，且上下模板之间温差范围在5-30之间，同时液压机的工作压强应在0.018Mpa以内，模具和模后压制的时间在30-180秒之间，且在压制保压的过程中瞬间开模排气的过程为1-6次，每次排气的时间限定在0.5-2秒之间。

在制备助剂时，采用的加热反应的器皿为带有搅拌器的夹层不锈钢器皿，加热常温下开始，加热的温度限定在100℃-200℃之间，加热的时间为1小时以内。

下面是本发明的四个具体实施例的制备的简单工艺过程：

1.纯淀粉306kg玉米粉174kg搅拌600秒，然后加助剂120kg搅拌600秒后，卸料、上机、热压成型。

2.纯淀粉448kg土豆粉272kg搅拌400秒，然后加助剂80kg搅拌600秒，卸料、上机、热压成型。

3.纯淀粉768kg揶壳粉576kg搅拌300秒，然后加助剂256kg搅拌600秒，卸料、上机、热压成型。

4.纯淀粉792kg大米粉270kg木薯粉270kg麦杆粉270kg搅拌600秒，然后加助剂198kg搅拌600秒，卸料、上机、热压成型。

以上四个实施例的具体制备过程参考前面所述，这里不在一一赘述。

先从以下八个方面将本发明与现有降解塑料比较，阐述本发明的优点：

1、环保方面。由于本发明源于自然、取之自然、面归自然，其环保价值本发明中尤为显的突出。并且其所采用的原料在自然环境中具有的全降解属性以及本发明的生产工艺的简便，使其极易得到广泛推广与应用。

2、原料供给方面。本发明的原料具有往复循环、资源再生、价格低廉、易于获得等优点。

3、配制加工方面。助剂配制以及成品料配制的过程优于其它降解塑料配制过程。具有生产工序节省，原料按计量混合后仅需常规搅拌、搅拌后不需要特殊处理，且整个过程不会产生任何三废现象，根本上杜绝塑料制品对生产者的危害，对生产环境和生产人员的健康都有充分的保障。

4、设备条件方面。本发明所采用的生产设备均为目前技术已经十分成熟、普及的设备，其价格性能比远高于其他同类产品。

5、操作性能方面。从原料的购入直至完成产品配制，本发明都具有充分的可实施性，其简单的操作过程使得产品各方面的质量和精度都可以得到保证。

6、控制性能方面。本发明对于其生产的各种工业产品都可以通过生产设备输入的指令完成。例如：当需要生产出的产品具有不同的柔韧性或很好的抗冲击强度，可以通过调整保压时间和热量予以满足。

7、产品能耗方面。本发明采用的生产设备相对目前注塑机来说，其功率大大降低，节约了能源。

8、废旧产品的再利用方面。采用本发明生产的产品，在经过使用后，其废弃物可自然降解，同时其也可用语家居植物肥料和进行堆肥化处理。

Claims

1、全生物降解塑料，包括：淀粉混合物和助剂，其特征在于：淀粉混合物和助剂的成分比为：淀粉混合物62～90％，助剂10～38％；其中助剂是由水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂几类物质中的若干物质组合构成。

2、根据权利要求1所述的全生物降解塑料，其特征在于：淀粉混合物是由淀粉同附加粉构成，附加粉为谷类、薯类、植物干茎纤维中的一种或若干种的混合物；淀粉同附加粉在成品中的成分百分比为：淀粉30～60％，附加粉20～50％。

3、根据权利要求1所述的全生物降解塑料，其特征在于：助剂中水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂的成分百分比为水20～40％、树脂8～10％、防腐剂4～6％、开口剂10～15％、交联剂8～15％、增塑剂18～40％、脱模剂5～7％。

4、全生物降解塑料产品的制备方法，其特征在于：首先将淀粉混合物以62～90％的成分比例放入搅拌器中，在常温下搅拌300～600秒，接着在不停止搅拌运动过程中加入10～38％的助剂，然后在常温下再搅拌300～600秒至搅拌均匀，其中助剂由水、树脂、防腐剂、开口剂、交联剂、增塑剂和脱模剂几类物质中的若干物质组合构成的混合物，淀粉混合物是由淀粉同附加粉构成，附加粉为谷类、薯类、植物干茎纤维中的一种或若干种物质的混合物，淀粉同附加粉在成品中的成分百分比为：淀粉30～60％，附加粉20～50％；然后将搅拌均匀的物料在加热状态下利用液压机采用模板塑压，使其成型，其中液压机上下模板的温度在98℃～180℃之间，且上下模板之间温差范围在5℃～30℃之间，同时液压机的工作压强应在0.018Mpa以内，上下模板和模后压制的时间在30～180秒之间，且在压制保压的过程中可瞬间开模排气的过程为1-6次，每次排气的时间在0.5～2秒之间。

5、根据权利要求5所述的全生物降解塑料产品的制备方法，其特征在于：在制备助剂时，采用加热煮熬反应，且所采用的器皿为带有搅拌器的夹层不锈钢器皿，加热常温下开始，且加热的温度限定在100℃～200℃之间，加热的时间为1小时以内。