专利名称：一种高分子环保降解材料及其制备方法
一种高分子环保降解材料及其制备方法技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种高分子环保降解材料及其制备方法。
技术背景
淀粉填充型生物分解塑料是目前国内外研究最充分的生物分解塑料，在我国尤其受青睐。作为填充剂淀粉可以是原淀粉、物理改性淀粉或化学改性淀粉，也可以是与单体反应形成的共聚物，可与淀粉共混的合成树脂有聚乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等。其中聚乙烯或聚乙烯醇添加淀粉的降解塑料为主要研究对象。加拿大Lawrance公司将淀粉用硅烷偶联剂进行疏水处理后与聚乙烯共混，制成商品名为E-costar的母料出售，其中淀粉含量40% -60% ο其它的如Agr-Tech公司、Coloroll和Ampact公司，国内的长春应化所、华南理工大学、四川联合大学、天津大学等单位也均用淀粉填充聚乙烯制备淀粉分解材料。
我国也正在开展全淀粉塑料的研究，浙江大学、天津大学和江西科学院等对淀粉的改性和塑性做了一些研究工作，但均未进入全淀粉塑料产品开发阶段。综观而言，目前国内生物降解塑料的研究全部集中在淀粉填充型或共混型塑料方面，但基本属于生物崩解型塑料。
目前大多数都采用的是淀粉与增塑剂、分散剂、稳定剂等共混，制成可塑性淀粉胶，再将可塑性淀粉胶与聚乙烯类材料接枝单体和引发剂混合，经高压挤出机挤出，制成淀粉基生物降解料，通过吹塑和注塑等来制备淀粉生物全降解片材或膜材，来提高淀粉的亲水性，塑性和热稳定性等。但由于加入塑料成分，不属于完全降解，对环境仍然有不利影响。发明内容
本发明的目的是提供一种高分子环保降解材料。
具体的技术方案如下
—种高分子环保降解材料，其原料组成及质量百分含量为
淀粉50-70%
甘蔗渣25-45%
钛酸酯偶联剂1_10%，所述原料的组成为100%。
优选地，其原料组成及质量百分含量为
玉米淀粉 60%
甘蔗渣35%
钛酸酯偶联剂5%。
本发明的另一目的是提供上述高分子环保降解材料的制备方法。
具体的技术方案如下
上述高分子环保降解材料的制备方法，包括如下步骤
(1)甘蔗渣预处理将甘蔗渣粉碎成10-25 μ m的粉末，然后进行蒸汽爆破处理，优选工艺条件为压力为1. 5-2. 2MPa，时间为5-lOmin ；
(2)将淀粉预干燥，然后与钛酸偶联剂一起加入高速混合机混合，温度为 75 0C -85 0C ；
(3)将步骤(1)得到的甘蔗渣粉末加到步骤O)的高速混合机中混合，温度为 80 0C -90 0C ；
(4)将步骤(3)得到的物料倒入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机加热区温度范围为130°C -200°C，主机转速为14-18r/min，进料速度为6-lOr/min，鼓风切粒即得所述高分子环保降解材料。
制备高分子环保降解材料的技术原理是根据淀粉和甘蔗渣纤维的反应挤出加工特性，在系统研究高粘度淀粉原料的熔融强度和流变特性的基础上，应用计算机模拟方法设计出适合淀粉和甘蔗渣材料生产的反应挤出设备，并对国内通用塑料加工设备进行改造，制造出适用于淀粉和甘蔗渣加工的挤出和成型设备，利用反应型挤出机的流动原理和拖曳原理在高于玻璃化温度和熔点温度下，使淀粉分子和甘蔗渣纤维分子经过热处理和化学反应，结构交联，形成了具有热塑性能的衍生物，其熔体在一定的温度范围内表现出塑料通常加工过程中的化学与流变学稳定性。
本发明的优点
1、本发明首先把甘蔗渣超细粉碎，使之成为10-25 μ m的粉末，再进行蒸汽爆破处理技术，使纤维的结构疏松，大大增加了纤维的表面积和孔隙度，有利于与淀粉的交联结I=I O
2、本发明开发出性能与普通塑料相当的淀粉/甘蔗渣纤维全降解高分子材料，对环境友好，无污染，达到完全生物降解，可以加工成一次性餐具，特定包装材料等产品，实现了用塑料加工机械加工降解材料，简化了工艺，降低了成本。
具体实施方式
实施例1
—种高分子环保降解材料，其原料组成及质量百分含量为
玉米淀粉 60%
甘蔗渣35%
钛酸酯偶联剂5%。
上述高分子环保降解材料的制备方法，包括如下步骤
(1)甘蔗渣预处理将甘蔗渣粉碎成10-25 μ m的粉末，然后进行蒸汽爆破处理，压力为2. OMPa，时间为IOmin ；
(2)将淀粉预干燥，然后与钛酸偶联剂一起加入高速混合机混合，温度为80°C ；
(3)将步骤(1)得到的甘蔗渣粉末加到步骤O)的高速混合机中混合，温度为 85 0C ；
(4)将步骤(3)得到的物料倒入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机加热区温度范围为130°C _200°C，主机转速为16r/min，进料速度为8r/min，鼓风切粒即得本实施例所述高分子环保降解材料。
粒料降解性能符合国际认可的ASTMD 5338-92, IS0/DIS14855标准及国内GB/4T19277-2003标准，属于生物全降解型材料。淀粉/甘蔗渣共混降解粒料制成片材，拉伸模量达1900Mpa，拉伸强度达22. 3Mpa,断裂伸长率达38. 5 %，生物分解率达97%。在堆肥情况下，3个月内可以完全降解。
实施例2
一种高分子环保降解材料，其原料组成及质量百分含量为
薯类淀粉 50%
甘蔗渣 45%
钛酸酯偶联剂5%。
上述高分子环保降解材料的制备方法，包括如下步骤
(1)甘蔗渣预处理将甘蔗渣粉碎成10-25 μ m的粉末，然后进行蒸汽爆破处理，压力为1. 5MPa，时间为8min ；
(2)将淀粉预干燥，然后与钛酸偶联剂一起加入高速混合机混合，温度为85°C ；
(3)将步骤⑴得到的甘蔗渣粉末加到步骤(2)的高速混合机中混合，温度为 80 0C ；
(4)将步骤C3)得到的物料倒入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机加热区温度范围为130°C _200°C，主机转速为14r/min，进料速度为lOr/min，鼓风切粒即得本实施例所述高分子环保降解材料。
粒料降解性能符合国际认可的ASTMD 5338-92, IS0/DIS14855标准及国内GB/ T19277-2003标准，属于生物全降解型材料。淀粉/甘蔗渣共混降解粒料制成片材，拉伸模量达1986Mpa，拉伸强度达24. 5Mpa,断裂伸长率达33. 4%，生物分解率达97%。在堆肥情况下，3个月内可以完全降解。
实施例3
一种高分子环保降解材料，其原料组成及质量百分含量为
土豆淀粉 70%
甘蔗渣25%
钛酸酯偶联剂5%。
上述高分子环保降解材料的制备方法，包括如下步骤
(1)甘蔗渣预处理将甘蔗渣粉碎成10-25 μ m的粉末，然后进行蒸汽爆破处理，压力为2. 2MPa，时间为5min ；
(2)将淀粉预干燥，然后与钛酸偶联剂一起加入高速混合机混合，温度为75°C ；
(3)将步骤⑴得到的甘蔗渣粉末加到步骤(2)的高速混合机中混合，温度为 90 0C ；
(4)将步骤(3)得到的物料倒入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机加热区温度范围为130°C _200°C，主机转速为18r/min，进料速度为6r/min，鼓风切粒即得本实施例所述高分子环保降解材料。
粒料降解性能符合国际认可的ASTMD 5338-92, IS0/DIS14855标准及国内GB/ T19277-2003标准，属于生物全降解型材料。淀粉/甘蔗渣共混降解粒料制成片材，拉伸模量达1640Mpa，拉伸强度达17. 2Mpa,断裂伸长率达30. 5 %，生物分解率达97%。在堆肥情况下，3个月内可以完全降解。
以上是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。
权利要求
1.一种高分子环保降解材料，其特征在于，其原料组成及质量百分含量为淀粉50-70%甘蔗渣25-45%钛酸酯偶联剂1_10%，所述原料的组成为100%。
2.根据权利要求1所述的高分子环保降解材料，其特征在于，其原料组成及质量百分含量为玉米淀粉 60%甘蔗渣 35%钛酸酯偶联剂5%。
3.一种制备权利要求1-2任一项所述的高分子环保降解材料的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)甘蔗渣预处理将甘蔗渣粉碎成10-25μ m的粉末，然后进行蒸汽爆破处理，得甘蔗渣粉末；(2)将淀粉预干燥，然后与钛酸偶联剂一起加入高速混合机混合，温度为75°C-85°C ；(3)将步骤⑴得到的甘蔗渣粉末加到步骤(2)的高速混合机中混合，温度为 80 0C -90 0C ；(4)将步骤C3)得到的物料倒入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机加热区温度范围为 1300C -200°C，主机转速为14-18r/min，进料速度为6-lOr/min，鼓风切粒即得所述高分子环保降解材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的蒸汽爆破处理工艺条件为压力为1. 5-2. 2MPa,时间为5-10min。
全文摘要
本发明公开了一种高分子环保降解材料，其原料组成及质量百分含量为淀粉50-70％；甘蔗渣25-45％；钛酸酯偶联剂1-10％。该高分子环保降解材料，对环境友好，无污染，达到完全生物降解，可以加工成一次性餐具，特定包装材料等产品，实现了用塑料加工机械加工降解材料，简化了工艺，降低了成本。
文档编号C08L97/02GK102504342SQ201110301538
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者刘柏楠, 刘立国, 杨尉, 林香瑶 申请人:广州优锐生物科技有限公司