本发明属于可降解材料制备技术领域，具体涉及一种应用于食品包装的淀粉基生物可降解塑料的制备方法。
背景技术：
塑料产业的高速发展给人们的生产生活带来了极大的方便，但由塑料废弃物引起的“白色污染”问题也日益严重，难降解的塑料引发的环境污染问题越来越受到世界各国的关注和重视，使用可降解塑料是解决塑料污染的一个根本途径。在寻求可降解塑料解决塑料垃圾污染的研究过程中，以淀粉为基础原料得到的可降解塑料得到了迅速的发展。在可降解塑料中，淀粉这种天然高分子物质具有来源广泛、价格低廉、再生周期短、能在多种环境下完全降解、不会对环境产生任何污染等优点，是发展前景很好的天然降解材料。淀粉基材料被广泛地开发成可降解的包装材料、一次性餐具、薄膜和垃圾袋等。其中淀粉与合成树脂或其他天然高分子共混而成的淀粉材料，是目前商业上开发最为成功的降解塑料。
意大利novamont公司的mater-bi塑料系列产品就属于淀粉基材料产品。mater-bi-a级的产品是将连续的乙烯-乙烯醇共聚物(evoh)相和淀粉相的物理交联网络形成的高分子合金，但此系列产品成本过高，难以大范围产业化、市场化。德国biotec公司研发和生产的以淀粉和脂肪族聚酯为主要原料的全生物降解塑料，其中淀粉的含量在55%～75%之间，该产品力学性能、热性能等较差。而国内对可完全生物降解的淀粉塑料的研究多停留在基础研究或实验室阶段。
淀粉基可降解塑料的机械、力学等性能较差，在实际应用中受到很大限制。本发明制备的淀粉基生物可降解塑料中淀粉、植物纤维、聚丁二酸丁二醇酯的综合含量最高可达80%，在土壤和自然环境下可以自然降解，节约了石油等不可再生资源，各项卫生理化指标均可达到国家标准，是目前餐饮市场上普遍使用却饱受争议的“不可降解食品包装材料”的理想替代品。本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种应用于食品包装的淀粉基生物可降解塑料的制备方法。采用该方法制备的淀粉基生物可降解塑料提高了可降解塑料的拉伸强度、冲击韧性、断裂伸长率和撕裂强度，提高了材料的物理性能，增加了实用性，在环境保护以及资源开发等方面都具有重要意义。
技术实现要素：
本发明克服现有技术中的不足，提供一种成本低、配比合理，力学性能好，降解时间短的可降解塑料。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
其原料组分按重量计，配方如下：淀粉50-60份、聚丙烯18-26份、聚丁二酸丁二醇酯6-12份、玻璃纤维2-12份、硬脂酸钙1.2-2.0份、植物纤维2.4-4.8份、分散剂1.2-3.6份、增塑剂6-14份、偶联剂0.6-2.6份。
一种应用于食品包装的淀粉基生物可降解塑料的制备方法，其方法包括以下步骤：
(1)称取18-26份聚丙烯、6-12份聚丁二酸丁二醇酯、2.4-4.8植物纤维，加入高混机，高混1-3min；
(2)淀粉预处理，80℃烘干4个小时。称取50-60份淀粉，加入步骤（1）所述的高混机中，高混2-4min；继续加入硬脂酸钙1.2-2.0份、分散剂1.2-3.6份、增塑剂6-14份、偶联剂0.6-2.6份，高混2-4min，取出备用；
(3)将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-190℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，挤出过程中加入2-12份玻璃纤维，制备本发明所述的淀粉基生物可降解塑料。
本发明采用的淀粉、植物纤维、聚丁二酸丁二醇酯均为可降解材料，很大程度的提升了材料的降解性能；通过偶联剂与分散剂协同作用，在提升淀粉、植物纤维与聚丙烯、聚丁二酸丁二醇酯的相容性的同时，控制了淀粉的凝聚以及植物纤维之间的团聚；同时，本发明中添加了增塑剂、偶联剂以及玻璃纤维，提高了可降解塑料的拉伸强度、冲击韧性、断裂伸长率、撕裂强度，提高了可降解塑料的物理性能，提高了实用性。
具体实施方式
实施例中所用的原材料，除特殊说明外，实施例中各组分都为重量份。
实施例1
（1）按重量份称取以下各种原料：淀粉50份、聚丙烯20份、聚丁二酸丁二醇酯8份、玻璃纤维6份、硬脂酸钙1.5份、植物纤维3.6份、分散剂2.6份、增塑剂8份、偶联剂1.8份；所述淀粉为马铃薯淀粉，预处理80℃烘干4个小时；所述植物纤维为竹纤维；所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺；所述增塑剂为柠檬酸三丁酯；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-570；
（2）将步骤（1）中称取后的聚丙烯、聚丁二酸丁二醇酯、植物纤维加入高混机，高混1-3min；
（3）将预处理的淀粉加入步骤（2）所述的高混机中，高混2-4min；继续加入硬脂酸钙、分散剂、增塑剂、偶联剂，高混2-4min，取出备用；
（4）将步骤（3）所得物料加入双螺杆挤出机，在加料段、熔融段、均化段、排料段的温度依次为170℃、180℃、185℃、190℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，挤出过程中加入6份玻璃纤维，得到直径约3mm的淀粉基生物可降解塑料的挤出物。
对本实施例中制得的淀粉基生物可降解塑料进行检测，包括拉伸强度、抗摆锤冲击能、断裂伸长率、撕裂强度等体现产品物理机械性能在内的质量指标，检测结果如下：
实施例2
（1）按重量份称取以下各种原料：淀粉55份、聚丙烯24份、聚丁二酸丁二醇酯10份、玻璃纤维8份、硬脂酸钙1.8份、植物纤维4.2份、分散剂3.0份、增塑剂10份、偶联剂2.2份；所述淀粉为玉米淀粉，预处理80℃烘干4个小时；所述植物纤维为秸秆纤维；所述分散剂为硬脂酸单甘油酯；所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-570；
（2）将步骤（1）中称取后的聚丙烯、聚丁二酸丁二醇酯、植物纤维加入高混机，高混1-3min；
（3）将预处理的淀粉加入步骤（2）所述的高混机中，高混2-4min；继续加入硬脂酸钙、分散剂、增塑剂、偶联剂，高混2-4min，取出备用；
（4）将步骤（3）所得物料加入双螺杆挤出机，在加料段、熔融段、均化段、排料段的温度依次为170℃、180℃、185℃、190℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，挤出过程中加入8份玻璃纤维，得到直径约3mm的淀粉基生物可降解塑料的挤出物。
对本实施例中制得的淀粉基填充可降解塑料进行检测，包括拉伸强度、抗摆锤冲击能、断裂伸长率、撕裂强度等体现产品物理机械性能在内的质量指标，检测结果如下：
实施例3
（1）按重量份称取以下各种原料：淀粉60份、聚丙烯18份、聚丁二酸丁二醇酯12份、玻璃纤维12份、硬脂酸钙1.4份、植物纤维4.8份、分散剂2.8份、增塑剂8份、偶联剂1.8份；所述淀粉为木薯淀粉，预处理80℃烘干4个小时；所述植物纤维为稻壳纤维；所述分散剂为三硬脂酸甘油酯；所述增塑剂为二甘醇二苯甲酸酯；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550；
（2）将步骤（1）中称取后的聚丙烯、聚丁二酸丁二醇酯、植物纤维加入高混机，高混1-3min；
（3）将预处理的淀粉加入步骤（2）所述的高混机中，高混2-4min；继续加入硬脂酸钙、分散剂、增塑剂、偶联剂，高混2-4min，取出备用；
（4）将步骤（3）所得物料加入双螺杆挤出机，在加料段、熔融段、均化段、排料段的温度依次为170℃、180℃、185℃、190℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，挤出过程中加入12份玻璃纤维，得到直径约3mm的淀粉基生物可降解塑料的挤出物。
对本实施例中制得的淀粉基生物可降解塑料进行检测，包括拉伸强度、抗摆锤冲击能、断裂伸长率，撕裂强度等体现产品物理机械性能在内的质量指标，检测结果如下：
通过实施例1~3检测结果对比，实施例1中断裂伸长率最优，实施例2中降解性能最优，实施例3中拉伸强度、抗摆锤冲击能、直角撕裂强度最优。本发明所制备的淀粉基生物可降解塑料的拉伸强度、冲击韧性、断裂伸长率、直角撕裂强度、降解性能等均优于市场同类材料，在各项性能上均有显著提升。
以上所述，仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明技术方案范围内，对技术内容进行些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。