專利名稱：用于生產餐飲具的高淀粉含量生物降解塑料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種含有淀粉的生物降解塑料及其制備方法，具體涉及用于生產餐飲具的 高淀粉含量生物降解塑料及其制備方法。二、 背景技術隨著經濟的高速發展，人們生活節奏逐步加快，健康意識也大大加強，對衛生一次性 餐飲具的需求量飛速增長。目前市場上一次性餐飲具(含食品商業外包裝)主要有發泡塑 料(主要為發泡聚苯乙烯)和紙制品兩大類。發泡塑料類快餐具存在三類問題 一，發泡 塑料在生產工藝過程中或者產品配方中需要大量使用對人類健康有一定危害的化學添加 劑，生產工藝過程中的添加劑會危害環境衛生，而產品中的大量化學添加劑可能被油脂(尤 其高溫油脂)溶出而進入人體內，危害人體健康；二，發泡塑料的直接來源為日益稀缺的 石油產品，在能源危機日益嚴重的今天，大量使用寶貴的石油制品用于一次性用具是對地 球資源的極大浪費；三，發泡塑料不能生物降解，光化學降解的速度也極其漫長(長達300 年)，化學降解產物也具有生物毒性，發泡塑料類一次性用品的大量拋棄并在環境中的累積 已經造成嚴重的環境污染，這就是所謂的"白色污染"，其問題的嚴重性已廣為人知。紙制 品快餐具雖然本身是可生物降解的，但是紙張在生產過程中會產生嚴重的污染問題，紙廠 廢水排放早已成為眾矢之的；另外，紙張類快餐用具的大量使用必然會造成木材資源的大 量減少，危害環境安全。因此生產周期短、可循環再生產、產品本身及產品在生物鏈循環 各環節的衍生物均"綠色"環保的農作物產品成為一次性餐飲具原料的最佳選擇，綠色植 物利用二氧化碳和水在光合作用下生成的淀粉因為來源廣泛而成為其中的首選材料。使用淀粉作為原材料生產一次性餐飲具、方便袋等的研究在國內外己經開展幾十年， 大量研究表明，淀粉用于一次性餐飲具等的生產存在很多難以克服的問題，歸根結底的一 個根本問題是熱塑性問題，淀粉不具備熱塑性，高溫下會交聯、脫水、碳化等，為了適應 工業生產工藝，必須添加熱塑性塑料成分用于制成品，這又衍生出很多問題 一是由于需 要添加塑料，親油性塑料與親水性淀粉的界面相容性問題，二是選用塑料的生物可降解性 問題，三是淀粉添加量問題，如果淀粉單純作為填料加入，大量添加淀粉會顯著降低產品機械性能，或者造成制成品次品率大大上升，沒有工業使用價值。未改性淀粉直接添加到聚合物中制備生物降解塑料，主要依據Gerald J. L. Griffin 的專利(美國專利4，218，350)，該方法工藝簡單、節約能源，但由于未改性淀粉與聚合物 相容性不好，直接添加未改性淀粉時，添加量不能太大，添加后塑料機械性能會受到顯著 影響，該專利中使用淀粉添加量只有5-6%。據文獻報道，對淀粉進行物理或化學改性以增 加淀粉-塑料相容性，淀粉含量可以提高到40%-60%，但未改性淀粉在塑料中的添加量會更 低[參見楊明山，現代塑料加工應用，1992， 3， 54]。但是不考慮產品正品率而單純追求增 加淀粉填充量是毫無意義的，增加淀粉含量后，片材會很脆，無論沖壓成型還是吸塑成型 都容易造成片材破損，尤其沖壓成型工藝對片材韌性要求更高。聚丙烯為高規整度高分子材料，分子為剛性結構，材料硬而且脆，熔融溫度為160T， 在高淀粉填充量時，如果不解決塑料增塑問題，不提高填充塑料的熔融指數，將無法用現 有工業設備生產成品。三、發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種親油性塑料與高含量親水性淀粉的界面相容性 及熱塑性能好的用于生產餐飲具的高淀粉含量生物降解塑料及其制備方法。為解決上述技術問題，本發明的用于生產餐飲具的高淀粉含量生物降解塑料，由以下 組份組成淀粉75Kg—90Kg質量比為1:1的滑石粉和碳酸鈣5kg—7Kg 硅垸偶聯劑0. 05Kg—0. 55 Kg熔融指數應不大于2g/10min的聚丙烯粉料19Kg—2Kg 加工助劑PE蠟0. 35Kg— 0. 2 Kg 增塑劑EVA: 0. 45 Kg— 0. 2 Kg 抗氧劑DLTP: 0.15Kg—0. 05Kg 。上述用于生產餐飲具的高淀粉含量生物降解塑料的制備方法，依次包括以下步驟 (1 )、將淀粉經超細粉碎機磨碎細化至800~1000目；(2) 、將細化好的淀粉加入高速混合機，高速攪拌12min—18min，溫度控制在100°C —120°C，待水分完全揮發后，加入硅垸偶聯劑，高速混勻，時間8 min —12min;(3) 、分別加入滑石粉和碳酸鈣，中速攪拌，時間3min—7min;(4) 、加入聚丙烯粉料，中速攪拌10—15min;(5) 、加入加工助劑PE蠟、增塑劑EVA、抗氧劑DLTP，低速攪拌5—10min;(6) 、物料出鍋后，在冷混鍋內低速混拌5min，控制物料顆粒直徑不大于10mm;(7) 、將混好的物料加入三輥片材機，制成片材。由于上述技術方案采用硅烷偶聯劑，因此，大大改善了淀粉與PP之間界面相容性問題。 選用聚乙烯蠟/EVA雙組分增塑體系，利用高熔流指數的PE蠟來改善PP的熔流指數，EVA 熔點低，是與PP和淀粉都有很好相容性的兩親性樹脂，大大改善高淀粉填充量PP塑料的 韌性和熔流性，產品適合注射、吸塑多種成型工藝，為產品多樣化、系列化生產提供很大 便利。本發明為玉米淀粉高值化利用和制造可完全生物降解的綠色材料提供了實用化的技 術，在推進我國玉米資源優勢向經濟優勢轉化，治理"白色污染"、保護環境等方面具有積 極意義。本發明方法所制備的產品為高淀粉(未改性)含量生物全降解塑料，與文獻報道以及 市場已有產品比較，優點在于 一是淀粉含量高，淀粉含量視產品用途不同有所變化，在 保證90%正品率前提下，最低75% (—次性茶杯用途)，最高可達95% (快餐盒等)。二是全 生物降解，我們選用可以采用光化學/生物降解兩種模式降解的聚丙烯(PP)作為淀粉增塑 輔料，加上產品中的高含量淀粉，保證我們生產的淀粉塑料為生物全降解塑料。本發明方 法所制備的產品己順利用于一次性茶杯、 一次性快餐具、食品包裝盒生產，產品經安徽省 產品質量監督檢驗所檢測，己經達到或超過GB/T18006. 1-1999標準要求，生物降解率經廣 東省微生物分析檢測中心依據GB/T 19277-2003 (ISO 14855:1999, IDT)分析檢測，102天 生物降解率達到91% (微晶纖維素參比同等條件下為98%)。四具體實施方式
實施例1淀粉75Kg質量比為1:1的滑石粉和碳酸鈣5kg 硅垸偶聯劑0.05Kg熔融指數應不大于2g/10min的聚丙烯粉料19Kg 加工助劑PE蠟0.35Kg 增塑劑EVA: 0.45 Kg 抗氧劑DLTP: 0. 15Kg。實施例2淀粉80Kg質量比為1:1的滑石粉和碳酸鈣6Kg 硅烷偶聯劑0.2Kg熔融指數應不大于2g/10min的聚丙烯粉料13Kg 加工助劑PE蠟0. 3Kg 增塑劑EVA: 0. 4 Kg 抗氧劑DLTP: 0. 1Kg。實施例3淀粉85Kg質量比為1:1的滑石粉和碳酸鈣6Kg 硅垸偶聯劑0. 4 Kg熔融指數應不大于2g/10min的聚丙烯粉料8Kg 加工助劑PE蠟0. 3 Kg 增塑劑EVA: 0. 25 Kg 抗氧劑DLTP: 0. 05Kg。實施例4淀粉90Kg質量比為1:1的滑石粉和碳酸鈣7Kg 硅烷偶聯劑0.55 Kg熔融指數應不大于2g/10min的聚丙烯粉料2Kg 加工助劑PE蠟0.2 Kg 增塑劑EVA: 0.2 Kg 抗氧劑DLTP: 0. 05Kg。上述各實施例的制備方法依次包括以下步驟1、 將淀粉經超細粉碎機磨碎細化至800~1000目；2、 將細化好的淀粉加入高速混合機，高速攪拌12 min—18min，溫度控制在IO(TC— 12(TC，待水分完全揮發后，加入0.2Kg的硅垸偶聯劑，高速混勻，時間8 min —12min;3、 分別加入滑石粉、碳酸鈣，中速攪拌，時間3min—7min;4、 加入聚丙烯粉料，中速攪拌10—15min;
5、 加入加工助劑PE蠟、增塑劑EVA、抗氧劑DLTP，低速攪拌5—10min;
6、 物料出鍋后，在冷混鍋內低速混拌5min，控制混好后的物料顆粒直徑不大于10mm;
7、 將混好的物料加入三輥片材機，制成片材。 上述片材經負壓吸塑工藝成型，即制得高淀粉含量的餐飲具。
權利要求
1. 一種用于生產餐飲具的高淀粉含量生物降解塑料，由以下組份組成淀粉75Kg-90Kg質量比為1∶1的滑石粉和碳酸鈣5kg-7Kg硅烷偶聯劑0.05Kg-0.55Kg熔融指數應不大于2g/10min的聚丙烯粉料19Kg-2Kg加工助劑PE蠟0.35Kg-0.2Kg增塑劑EVA0.45Kg-0.2Kg抗氧劑DLTP0.15Kg-0.05Kg。
2、 根據權利要求1所述用于生產餐飲具的高淀粉含量生物降解塑料的制備方法，依次包括以下步驟(1) 、將淀粉經超細粉碎機磨碎細化至800~1000目；(2) 、將細化好的淀粉加入高速混合機，高速攪拌12min—18min，溫度控制在100°C 一120'C，待水分完全揮發后，加入硅烷偶聯劑，高速混勻，時間8 min —12min;(3) 、分別加入滑石粉和碳酸鈣，中速攪拌，時間3min—7min;(4) 、加入聚丙烯粉料，中速攪拌10—15min;(5) 、加入加工助劑PE蠟、增塑劑EVA、抗氧劑DLTP，低速攪拌5—10min;(6) 、物料出鍋后，在冷混鍋內低速混拌5min，控制物料顆粒直徑不大于10mm;(7) 、將混好的物料加入三輥片材機，制成片材。
全文摘要
本發明公開了一種用于生產餐飲具的高淀粉含量生物降解塑料及其制備方法，先將淀粉經細化、干燥后，加入硅烷偶聯劑高速混勻，再分別加入滑石粉、碳酸鈣中速攪拌，加入聚丙烯粉料中速攪拌，加入加工助劑PE蠟、增塑劑EVA和抗氧劑DLTP低速攪拌；物料在冷混鍋內低速混拌，再加入三輥片材機制成片材。本發明解決了現有技術界面相容性及熱塑性能不好的問題，具有淀粉含量高、全生物降解、衛生環保的特點。
文檔編號C08L23/00GK101270206SQ200810024909
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月20日 優先權日2008年5月20日
發明者劉和文, 曹承平, 陳為德 申請人:安徽德琳環保發展(集團)有限公司