CN113150394A

CN113150394A - 一种淀粉和聚己二酸复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN113150394A
Application number: CN202110199210.8A
Authority: CN
Inventors: 杜晓磊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2021-07-23

Abstract

本发明公开了一种淀粉和聚己二酸复合材料，按质量分数计，包含以下组分：PBAT、淀粉、水、增塑剂、改性剂和分散剂。本发明同时公开了一种淀粉和聚己二酸复合材料的制备方法。本发明的有益效果在于，本发明的淀粉和聚己二酸复合材料以食用级淀粉为主要原料，无有害化学助剂，产品美观，生产过程无三废产生，降解制品使用后，废弃于自然界，可完全分解与土壤融合，因而有效保护环境；本发明的淀粉和聚己二酸复合材料在原材料的选取上取消了PLA，缩减了整个复合材料的材料成本，同时采用熔融挤出法，避免了流延成膜法水用量大、能耗高、耗时长和劳动强度大的问题。

Description

一种淀粉和聚己二酸复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体为一种淀粉和聚己二酸复合材料及其制备方法。

背景技术

随着“白色污染”的日益严重，全球环境保护力度加大，60多个国家已实行“限塑”。我国自2004年开始鼓励降解塑料的推广应用， 2008年开始实行“限塑”，2021年1月1日正式颁布“禁塑令”。目前，大部分的可降解环保材料都采用PLA(聚乳酸)或者纸类材料，而这些料材却有着成本高、客户使用体感不佳等的缺点，满足不了当下社会对环保材料产品的需求。因此发明一种新型全降解环保材料来解决上述问题很有必要。淀粉和PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)均是生物可降解材料，淀粉/PBAT材料具有完全生物降解性、良好的力学性能、阻隔性、耐油性和抗静电性，可用于食品包装、服装包装、电子产品包装等，能适应生态环境和市场的双重要求，具有很好的开发前景。

淀粉和PBAT链中含有大量的羟基，分子间强烈的氢键作用导致它们的玻璃化转变温度的较高，所以不能熔融加工。为了达到熔融加工目的，一般要加入小分子增塑剂，使此两种物质的玻璃化转变温度降至可加工范围内。热塑性淀粉材料由于其力学性能和耐水性较差，不能达到实际的应用要求。而PBAT材料的制备，主要是用流延成膜方法制备，此方法水用量大、能耗高、耗时长，劳动强度大。

发明内容

1.需要解决的技术问题

本发明的需要解决的技术问题在于，提供一种淀粉和聚己二酸复合材料及其制备方法，解决现有技术中心PLA容易造成环境污染的问题，已经流延成膜法水用量大、能耗高、耗时长、劳动强度大的问题。

2.技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种淀粉和聚己二酸复合材料，按质量分数计，包含以下组分：PBAT 10-90份、淀粉90-10份、水10-20份、增塑剂20-35份、改性剂0.5-2份和分散剂0.1-1份；其中，PBAT和淀粉的总份数为100份。

上述的淀粉和聚己二酸复合材料，其中，所述增塑剂为固态增塑剂或固态液态复合增塑剂中的一种。

上述的淀粉和聚己二酸复合材料，其中，所述固态增塑剂为尿素、单羟甲基脲、双羟甲基脲、乙二撑二甲酰胺、羟乙基甲酰胺、山梨醇或木糖醇中的一种或多种。

上述的淀粉和聚己二酸复合材料，其中，所述液态增塑剂为甘油、乙二醇、乙醇胺、一缩乙二醇、一缩二甘油、乙酰胺、甲酰胺、乙二胺、N-(2-羟乙基)-甲酰胺和N-双(2-羟乙基)-甲酰胺中的一种或多种。

上述的淀粉和聚己二酸复合材料，其中，所述固态液态复合增塑剂中的液态增塑剂比例控制在0-60％wt。

上述的淀粉和聚己二酸复合材料，其中，淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、大米淀粉、木薯淀粉中的一种或多种。

上述的淀粉和聚己二酸复合材料，其中，改性剂为墨烯、氧化石墨烯、疏水改性石墨烯或生物基石墨烯中的一种。

上述的淀粉和聚己二酸复合材料，其中，分散剂为十二烷基苯酸钠(SDBS)、聚乙烯比咯烷酮(PVP)、吐温80、辛基苯基聚氧乙烯醚X100、氧化二丁基锡、聚间亚苯亚乙烯衍生物(PMPV)或聚丙烯酰胺中的一种。

本发明同时公开了一种淀粉和聚己二酸复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将PBAT、淀粉、增塑剂加入水中混合，加热搅拌至充分混合；

步骤2，在步骤1得到的溶液中加入改性剂和分散剂，在 70-100℃下搅拌20-45min；

步骤3，将步骤2得到的物料冷却12-15h，放入螺杆造粒机中熔融挤出。

上述的淀粉和聚己二酸复合材料的制备方法，其中，步骤3的螺杆造粒机转速为3000r/min，熔融挤出温度为140-180℃。

3.有益效果

综上所述，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的淀粉和聚己二酸复合材料以食用级淀粉为主要原料，无有害化学助剂，产品美观，生产过程无三废产生，降解制品使用后，废弃于自然界，可完全分解与土壤融合，因而有效保护环境；

(2)本发明的淀粉和聚己二酸复合材料在原材料的选取上取消了PLA，缩减了整个复合材料的材料成本，同时采用熔融挤出法，避免了流延成膜法水用量大、能耗高、耗时长和劳动强度大的问题。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种淀粉和聚己二酸复合材料，按质量分数计，包含以下组分： PBAT 45份、玉米淀粉55份、水20份、双羟甲基脲30份、氧化石墨烯1.5份和吐温80 0.2份。

将PBAT、玉米淀粉、双羟甲基脲加入水中混合，加热搅拌至充分混合。在得到的溶液中加入氧化石墨烯和吐温80，在100℃下搅拌40min。最后，将物料冷却15h，放入螺杆造粒机中在3000 r/min、180℃下熔融挤出。

实施例2：

一种淀粉和聚己二酸复合材料，按质量分数计，包含以下组分： PBAT 64份、大米淀粉36份、水15份、单羟甲基脲30份、生物基石墨烯0.6份和PVP 0.6份。

将PBAT、大米淀粉、单羟甲基脲加入水中混合，加热搅拌至充分混合。在得到的溶液中加入生物基石墨烯和PVP，在80℃下搅拌45min。最后，将物料冷却12h，放入螺杆造粒机中在3000 r/min、150℃下熔融挤出。

实施例3：

一种淀粉和聚己二酸复合材料，按质量分数计，包含以下组分： PBAT 70份、红薯淀粉30份、水18份、固态液态增塑剂20份、疏水改性石墨烯0.5份和氧化二丁基锡1份。其中，固态液态增塑剂包括单羟甲基脲和乙醇胺，所述固态液态复合增塑剂中的乙醇胺比例位45％wt。

将PBAT、红薯淀粉、固态液态增塑剂加入水中混合，加热搅拌至充分混合。在得到的溶液中加入疏水改性石墨烯和氧化二丁基锡，在90℃下搅拌35min。最后，将物料冷却14h，放入螺杆造粒机中在3000r/min、150℃下熔融挤出。

实施例4：

一种淀粉和聚己二酸复合材料，按质量分数计，包含以下组分： PBAT 45份、木薯淀粉55份、水24份、山梨醇30份、墨烯1份和SDBS 0.5份。

将PBAT、木薯淀粉、山梨醇加入水中混合，加热搅拌至充分混合。在得到的溶液中加墨烯和SDBS，在100℃下搅拌40min。最后，将物料冷却12h，放入螺杆造粒机中在3000r/min、180℃下熔融挤出。

实施例5：

一种淀粉和聚己二酸复合材料，按质量分数计，包含以下组分： PBAT 48份、马铃薯淀粉32份、水20份、固态液态增塑剂25份、疏水改性石墨烯1.2份和氧化二丁基锡0.5份。其中，固态液态增塑剂包括木糖醇和乙二胺，所述固态液态复合增塑剂中的乙二胺比例位30％wt。

将PBAT、马铃薯淀粉、固态液态增塑剂加入水中混合，加热搅拌至充分混合。在得到的溶液中加入疏水改性石墨烯和氧化二丁基锡，在10℃下搅拌40min。最后，将物料冷却12h，放入螺杆造粒机中在3000r/min、140℃下熔融挤出。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种淀粉和聚己二酸复合材料，其特征在于，按质量分数计，包含以下组分：PBAT10-90份、淀粉90-10份、水10-20份、增塑剂20-35份、改性剂0.5-2份和分散剂0.1-1份；其中，PBAT和淀粉的总份数为100份。

2.根据权利要求1所述的一种淀粉和聚己二酸复合材料，其特征在于，所述增塑剂为固态增塑剂或固态液态复合增塑剂中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种淀粉和聚己二酸复合材料，其特征在于，所述固态增塑剂为尿素、单羟甲基脲、双羟甲基脲、乙二撑二甲酰胺、羟乙基甲酰胺、山梨醇或木糖醇中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的一种淀粉和聚己二酸复合材料，其特征在于，所述液态增塑剂为甘油、乙二醇、乙醇胺、一缩乙二醇、一缩二甘油、乙酰胺、甲酰胺、乙二胺、N-(2-羟乙基)-甲酰胺和N-双(2-羟乙基)-甲酰胺中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种淀粉和聚己二酸复合材料，其特征在于，所述固态液态复合增塑剂中的液态增塑剂比例控制在0-60％wt。

6.根据权利要求1所述的一种淀粉和聚己二酸复合材料，其特征在于，淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、大米淀粉、木薯淀粉中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种淀粉和聚己二酸复合材料，其特征在于，改性剂为墨烯、氧化石墨烯、疏水改性石墨烯或生物基石墨烯中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种淀粉和聚己二酸复合材料，其特征在于，分散剂为十二烷基苯酸钠(SDBS)、聚乙烯比咯烷酮(PVP)、吐温80、辛基苯基聚氧乙烯醚X100、氧化二丁基锡、聚间亚苯亚乙烯衍生物(PMPV)或聚丙烯酰胺中的一种。

9.一种利用权利要求1-8任意一项所述的淀粉和聚己二酸复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤2，在步骤1得到的溶液中加入改性剂和分散剂，在70-100℃下搅拌20-45min；

10.根据权利要求9所述的一种淀粉和聚己二酸复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3的螺杆造粒机转速为3000r/min，熔融挤出温度为140-180℃。