專利名稱：全生物降解接枝淀粉母粒的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種全生物降解的接枝淀粉母粒。
背景技術：
淀粉在自然界中分布很廣，是高等植物中常見的組分，也是碳水化合物貯藏的主要形式。玉米淀粉屬于谷類淀粉，它作為淀粉塑料早在20世紀70年代就被開發。由于天然淀粉為一種強極性結晶性聚合物，分子間存在極強的氫鍵，其熱塑性極差，而且淀粉內又含有大量的羥基，極易吸水，因此親水性和強極性使其不能與其它樹脂相容，得不到較好的共同體，難于實現常規塑化加工。為此，必須對用于生物降解樹脂的淀粉進行改性。改性的方法為表面物理改性及淀粉的接枝等化學改性，其目的為提高淀粉的熱穩定性；改善淀粉的加工性能，使淀粉增大可塑性；提高淀粉的疏水性，增大與其它樹脂的相容性。
20世紀80年代，人們開始對淀粉進行大量改性研究工作，盡管在淀粉處理上動足了腦筋，但這期間開發的淀粉塑料產品都存在下列的共同缺點1.淀粉與聚烯烴通用樹脂粘附不良，影響成品的力學性能；2.淀粉在配混料中難以分散均勻；3.淀粉的親水性有害于成品的尺寸穩定性，吸濕后強度迅速降低，影響使用；4.淀粉熱穩定性不強，加工溫度不能高于200℃以上；5.添加淀粉數量較少，一般只有7～15％，而成本卻比通用塑料貴25％以上。
鑒于淀粉不具熱塑性、流動性，不能熔融成型性，其強度又極低，因而給淀粉塑料的應用帶來困難。人們為了改善改性淀粉塑料不足，應用淀粉接枝共聚物，如淀粉接枝聚烯烴、淀粉接枝甲基丙烯酸甲酯等以賦予淀粉樹脂一定的力學性、相容性和加工性。這些產品與一般改性淀粉塑料相比，雖然各方面性能有所改善，但由于石油樹脂的介入，使材料的生物降解不能完全。
發明內容
本發明的目的是用淀粉接枝技術生產出能全生物降解的淀粉母粒，其更具有實用價值，促使人們在設計全生物降解產品時更多地使用該材料。
本發明的實施方案如下使淀粉和順丁烯二酸酐(馬來酸酐)在高速加熱/冷卻SRL型混合機中完成接枝化學反應，再將各種自身能降解和能促進降解的組分在共轉雙螺桿擠出機(用模面熱切方式成粒)中完成母粒共混造粒，其具體配方(以重量百分比計)如下玉米原淀粉45～80％聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 10～30％增韌劑天然橡膠(NR) 2～4％引發劑二異丙苯過氧化物(DCP) 0.1～0.2％接枝劑順丁烯二酸酐(MA) 0.45～0.8％增塑劑單硬酯酸甘油酯(GMS) 1～8％活性劑硬脂酸(HSt) 0.5～1％內外潤滑劑低分子臘和石臘3～10％。
其具體配方(以重量百分比計)還可以是玉米原淀粉32～50％聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 20～30％聚乳酸(PLA) 10％-20％增韌劑天然橡膠(NR) 3～5％引發劑二異丙苯過氧化物(DCP) 0.1～0.2％接枝劑順丁烯二酸酐(MA) 0.45～0.8％
增塑劑單硬酯酸甘油酯(GMS) 1～8％活性劑硬脂酸(HSt) 0.5～1％內外潤滑劑低分子臘和石臘 5～10％。
下面對各種組份作概略的說明其中的淀粉是由D-葡萄糖組成的天然高分子聚合物，其分子量可達數十萬以上，使用時選用東北產的玉米淀粉，平均直徑10-15μm，密度1.5g/cm3，比表面積300m2/kg；其中的聚丁二酸丁二醇脂(PBS)玻璃化轉度溫度-30～-46℃，熔點92～115℃，熔融指數1～30g/10min；其中的聚乳酸(PLA)玻璃化轉變溫度48～58℃，熔點150～160℃，熔融指數，2～15g/10min；其中的天然橡膠(NR)玻璃化溫度-72℃，粘流溫度130℃。
在接枝反應過程中，使用順丁烯二酸酐(MA)作為功能聚合物，與淀粉中的羥基產生化學反應，即利用二異丙苯過氧化物(DCP)作引發劑，把順丁烯二酸酐移接(graft)到聚合物內，使接枝后的聚合物的功能得以實現。接枝化學反應在高速加熱/冷卻SRL型混合機中完成，反應溫度115-125℃，壓力為常壓。
全生物降解接枝淀粉功能聚合物化學反應與造粒所用設備為共轉雙螺桿擠出機，用模面熱切方式成粒，加工溫度為150-185℃。
具體實施例方式
下面通過優選實施例詳細描述本發明，但不限制本發明的范圍。本領域的普通專業人員根據本發明的內容，對本發明所作出的一些非本質的改進和調整，仍屬本發明的保護范圍。
實施例1全生物降解接枝淀粉母粒1#配方(質量份數)淀粉80 PBS 20 DCP 0.15MA 1 GMS 8 HSt 1NR 3 石臘+低分子臘 10接枝反應在高速加熱/冷卻SRL混合機中完成，接枝淀粉制粒在共轉雙螺桿擠出機中完成；經測試拉伸強度15MPa，伸長率90％，降解率≥90％。
實施例2全生物降解接枝淀粉母粒2#配方(質量份數)淀粉70 PBS 30 DCP 0.15MA 1 GMS 8 HSt 1NR 5 石臘+低分子臘 10接枝反應在高速加熱/冷卻SRL混合機中完成，接枝淀粉制粒在共轉雙螺桿擠出機中完成造粒；經測試拉伸強度20MPa，伸長率100％，降解率≥90％。
實施例3全生物降解接枝淀粉母粒3#配方(質量份數)淀粉50 PBS 30 PLA 20NR 5 DCP 0.2 MA 1GMS 5 HSt 1 石臘+低分子臘 10接枝反應在高速加熱/冷卻SRL混合機中完成，接枝淀粉制粒在共轉雙螺桿擠出機中完成；經測試拉伸強度25MPa，伸長率200％，降解率≥90％。
比較例非完全降解接枝淀粉母粒配方(質量份數)淀粉 70 低密度聚乙烯(LDPE) 20MA1 高密度聚乙烯(HDPE) 10GMS 4 石臘+低分子臘 10乙烯丙烯酸共聚物(EAA)5
接枝反應在高速加熱/冷卻SRL混合機中完成，接枝淀粉制粒在共轉雙螺桿擠出機中完成；經測試拉伸強度8MPa，伸長率43％，降解率≤60％。
表一對本發明與其它非完全降解接枝淀粉在力學性能、熱性能和生物降解性能方面的差異進行了比較。
表一本發明與其它非完全降解接枝淀粉的性能差異 從表一中的對比可以看出，本發明的測試指標與非完全降解接枝淀粉指標相比普遍較好，特別是生物降解率更高，與脂肪族聚酯相容性更好，摻用量可達50-70％，降低了全生物降解樹脂成本，更具有推廣應用的實用價值。
權利要求
1.一種全生物降解接枝淀粉母粒，其特征在于由如下重量百分比成分接枝、混合造粒而成玉米原淀粉45～80％聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 10～30％增韌劑天然橡膠(NR) 2～4％引發劑二異丙苯過氧化物(DCP) 0.1～0.2％接枝劑順丁烯二酸酐(MA) 0.45～0.8％增塑劑單硬酯酸甘油酯(GMS) 1～8％活性劑硬脂酸(HSt) 0.5～1％內外潤滑劑低分子臘和石臘3～10％。
2.一種全生物降解接枝淀粉母粒，其特征在于由如下重量百分比成分接枝、混合造粒而成玉米原淀粉32～50％聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 20～30％聚乳酸(PLA) 10％-20％增韌劑天然橡膠(NR) 3～5％引發劑二異丙苯過氧化物(DCP) 0.1～0.2％接枝劑順丁烯二酸酐(MA) 0.45～0.8％增塑劑單硬酯酸甘油酯(GMS) 1～8％活性劑硬脂酸(HSt) 0.5～1％內外潤滑劑低分子臘和石臘5～10％。
全文摘要
本發明的全生物降解接枝淀粉母粒包括如下組分玉米原淀粉、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸和天然橡膠(NR)為主要原料，添加少量的兼容劑、順丁烯二酸酐(馬來酸酐)作為功能合成聚合物、二異丙苯過氧化物(DCP)作引發劑，上述組分在高速加熱/冷卻SRL型混合機中完成接枝化學反應，在共轉雙螺桿擠出機(用模面熱切方式成粒)中完成母粒共混造粒。獲得的生物降解接枝淀粉母粒在力學性能、熱性能，生物降解性能發面都優于其它的改性淀粉，而且與其它生物降解聚合物相容性更好，成本低廉，更具有推廣應用的實用價值。
文檔編號C08J3/24GK1834139SQ200610025008
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月23日 優先權日2006年3月23日
發明者鄧國權, 莫啟民 申請人:鄧國權, 莫啟民