專利名稱：可生物降解纖維級樹脂組合物及其生產方法
技術領域：
本發明涉及生物降解技術領域，特別是可生物降解纖維級樹脂組合物及其生產方法。
目前工業上研究和開發可生物降解的新型產品和技術，已成為解決環境污染和可持續發展戰略的重要課題。日本智索公司(中國專利申請號96193278．3)公布了一種可生物降解纖維級樹脂組合物，該組合物包含淀粉樹脂、包含醋酸乙烯脂與沒有任何官能團的不飽和單體的共聚物的部分水解產物、脂族聚脂、分解促進劑和增塑劑。該發明的缺點在于組分和工藝路線復雜、成本高。
另外，美國Cargill Dow聚合物公司(CDP)和日本尤尼契卡公司生產的可生物降解樹脂分別為聚乳酸樹脂(PLA)和聚己內脂(PCL)，該樹脂雖可完全生物降解，但其缺點在于生產流程長，工藝流程復雜，成本高。
本發明旨在克服上述產品和方法存在的缺點，提供一種淀粉含量高、生物降解性能優良，且適用于不同紡速下熔融紡絲工藝路線生產的非織造布可生物降解樹脂組合物和一種該組合物工藝流程簡單、生產成本較低的制備方法。
本發明的技術方案是通過以下方式實現的可生物降解纖維級樹脂組合物，為包括變性淀粉、高分子聚合物的組合物，本發明的組合物重量比組成為變性淀粉15—50％，鈦酸脂系列偶聯劑0．1—3．0％，潤滑劑0．015—2．5％，聚丙烯46—84％。
所述組合物中的淀粉是指經過淀粉與工業白油混合后脫水、微細化、離心分離白油后得到的淀粉濾餅。
所述組合物中的鈦酸脂系列偶聯劑為三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯及鈦酸酯系列偶聯劑。
所述組合物中的潤滑劑為硬脂酸。
上述組合物的生產方法，主要包括以下三個制備過程(1)淀粉的預處理將含水量12—16％的淀粉和工業白油以重量比為1∶0．8—1．4的比例投入到均料罐中混合均勻，放入脫水釜中，升溫，打開真空系統，在溫度低于170℃的條件下進行真空脫水至淀粉含水量5‰以下，冷卻至60℃以下；然后將淀粉顆粒細化至5微米以下；再經離心機進行撇濾、分離出白油，得到預處理的淀粉濾餅；(2)淀粉改性將(1)得到淀粉濾餅投入高混釜內，攪拌，升溫至100℃以上時，加入淀粉重量比0．1—3．0％的偶聯劑，升溫至140℃以上時，加入淀粉重量比0．01 5—2．5％的潤滑劑，攪拌20分鐘，反應溫度控制在170℃以下；(3)熔融共混將(2)得到的變性淀粉以15—50％的重量比與聚丙烯樹脂混合均勻，在熔體壓力≤12兆帕，溫度150—200℃條件下，將改性淀粉與聚丙烯樹脂進行熔融共混，得到本發明產品。聚丙烯樹脂熔融流動指數MFI=20—40，分子量分布≤3．5。擠出造粒是將交性淀粉與聚丙烯樹脂共混體用雙螺桿擠出機加熱，使熔融、混煉、軟化，加工成可生物降解纖維級樹脂組合物。
上述組合物的生產方法中，淀粉與工業白油的混合比例為1∶0．8—1．4。
上述組合物的生產方法，真空脫水溫度為130—170℃，真空度為0．06—0．10兆帕，最適宜真空度為0．096兆帕。
上述組合物的生產方法，淀粉顆粒細化至5微米以下是采用砂磨微細化處理方法，將淀粉漿料用直徑為φ1—φ3．5毫米玻璃珠將淀粉顆粒多級破碎細化得到的。將經微細化的淀粉漿料輸送到離心機，經進料、撇濾、分離、甩干、刮料5個工序，時間約50分鐘，將漿料中的白油分離出去，留下經過處理的淀粉—濾餅。
上述組合物的生產方法，淀粉改性加入偶聯劑時的溫度為100—140℃，升溫至140—170℃時加入潤滑劑。
上述組合物的生產方法，偶聯劑為鈦酸脂系列偶聯劑，如三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯。
上述組合物的生產方法，潤滑劑使用硬脂酸。
上述組合物的生產方法，熔融共混是在熔體壓力為8—12兆帕，溫度為150—200℃，采用雙螺桿擠出機熔融擠出造粒完成的。
本發明的優點和積極效果在于在本產品和生產方法中加入了改性助劑，它是一類具有兩性結構的偶聯劑，它們分子中的一部分偶聯基團可與共混材料表面的化學基團形成牢固的化學鍵，另一部分則有親高聚物的性質，因而把兩種不同性質的材料牢固結合起來。三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯含有一個烷氧基和三個長鏈分子結構單元，當其與淀粉作用時，烷氧基奪取淀粉表面質子，該質子來源于淀粉中的結合水，包括結晶水、化學吸附水和物理吸附水而形成化學鍵，在淀粉表面覆蓋偶聯劑分子層。而另一端三個長鏈分子結構單元可與聚合物分子發生化學交聯或物理纏繞，最終把淀粉和聚合物很好地結合起來，提高了材料的拉伸強度和伸長率。同時偶聯劑的作用降低了淀粉的表面能，提高了淀粉在樹脂中的分散能力，降低了共混體系的粘度，增加了淀粉添加量，減小了機械磨損，節約了能源消耗，降低了生產成本。而且，由于淀粉添加量的增加，在自然條件下，微生物消耗淀粉使本發明樹脂組合物生物降解的性能更加優良。
下面結合實施例對本發明做進一步說明
2．淀粉改性將1得到的淀粉濾餅120千克投入高混釜內，攪拌，升溫至100℃時，加入1．5千克三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯，升溫至140℃，加入1千克的硬脂酸，攪拌20分鐘，反應溫度控制在170℃以下。
3．熔融共混將2得到的變性淀粉與聚丙烯樹脂按重量比1∶5的比例混合均勻，聚丙烯樹脂熔融流動指數MFI=35，分子量分布=3．0。用雙螺桿擠出機加熱，在熔體壓力10兆帕，溫度180℃條件下，將改性淀粉與聚丙烯樹脂進行熔融共混，經熔融、混煉、軟化，擠出造粒完成。
經過以上三個工藝過程，即可得到本發明保護的可生物降解纖維級樹脂組合物。
實施例2實施例1中，將熔融共混的變性淀粉與聚丙烯樹脂按重量比1∶3的比例混合均勻，其他條件同實施例1，可得到本發明保護的可生物降解纖維級樹脂組合物。
實施例3實施例1中，將熔融共混的變性淀粉與聚丙烯樹脂按重量比1∶1的比例混合均勻，其他條件同實施例1，可得到本發明保護的可生物降解纖維級樹脂組合物。
權利要求
1．一種可生物降解纖維級樹脂組合物，為包括變性淀粉、高分子聚合物的組合物，其特征在于組合物重量比組成為變性淀粉濾餅15—50％，偶聯劑0．1—3．0％，潤滑劑0．015—2．5％，聚丙烯46—84％。
2．根據權利要求1所述的組合物，其特征在于淀粉濾餅是經過淀粉與工業白油混合后脫水、微細化、離心分離白油后得到的。
3．根據權利要求1所述的組合物，其特征在于偶聯劑為三(二辛基焦酰氧基)鈦酸異丙酯及鈦酸酯系列偶聯劑。
4．根據權利要求1所述的組合物，其特征在于潤滑劑為硬脂酸。
5．根據權利要求1或2所述組合物的生產方法，是由淀粉和高分子聚合物加工而成，其特征在于生產包括以下三個過程(1)淀粉的預處理將淀粉和工業白油以1∶0．8—1．4的比例混合均勻，在溫度低于170℃的條件下進行真空脫水至淀粉含水量5‰以下，冷卻；然后將淀粉顆粒細化至5微米以下；再經離心機進行撇濾、分離出白油，得到預處理的濾餅淀粉；(2)淀粉改性在溫度≥100℃時，向(1)得到淀粉中加入淀粉重量比0．1—3．0％的偶聯劑，升溫至≥140℃時，加入淀粉重量比0．015—2．5％的潤滑劑，攪拌，反應溫度控制在170℃以下；(3)熔融共混將(2)得到的變性淀粉以15—50％的重量比與聚丙烯樹脂混合均勻，在熔體壓力≤12兆帕，溫度150—200℃下，將改性淀粉與聚丙烯樹脂進行熔融共混，得到本發明產品。
6．根據權利要求5所述組合物的生產方法，其特征在于淀粉與工業白油的混合比例為1∶0．8—1．4。
7．根據權利要求5所述組合物的生產方法，其特征在于真空脫水溫度為130—170℃，真空度為0．06—0．10兆帕，最適宜真空度為0．096兆帕。
8．根據權利要求5所述組合物的生產方法，其特征在于淀粉顆粒細化至5微米以下是采用砂磨微細化處理方法，將淀粉漿料用直徑為φ1—φ3．5毫米玻璃珠將淀粉顆粒多級破碎細化得到的。
9．根據權利要求5所述組合物的生產方法，其特征在于淀粉改性加入偶聯劑時的溫度為100—140℃，升溫至140—170℃時加入潤滑劑。
10．根據權利要求5所述組合物的生產方法，其特征在于偶聯劑為三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯。
11．根據權利要求5所述組合物的生產方法，其特征在于潤滑劑為硬脂酸。
12．根據權利要求5所述組合物的生產方法，其特征在于熔融共混采用的是雙螺桿擠出機熔融擠出造粒完成的。
全文摘要
本發明涉及可生物降解纖維級樹脂組合物及其生產方法。可生物降解纖維級樹脂組合物重量比組成為變性淀粉15—50%,鈦酸脂系列偶聯劑0.1—3.0%,潤滑劑0.015—2.5%,聚丙烯46—84%,其生產降解的性能優良。生產方法包括淀粉的預處理、淀粉改性和熔融共混擠出造粒三個工藝過程。流程簡單、節能降耗,生產成本低。
文檔編號C08L3/00GK1280146SQ0011937
公開日2001年1月17日 申請日期2000年7月13日 優先權日2000年7月13日
發明者劉嘉藩, 全世普 申請人:天津丹海股份有限公司