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一种淀粉基降解塑料母料及连续一体制备方法与流程

2021-02-02 20:02:42|408|起点商标网
一种淀粉基降解塑料母料及连续一体制备方法与流程

本发明涉及生物降解塑料领域,公开了一种淀粉基降解塑料母料及连续一体制备方法。



背景技术:

生物降解塑料是一种节能环保新材料,随着国家大力推进环保产品,鼓励再生生物质能的利用和降解塑料推广应用,生物降解塑料的发展和应用受到普遍关注。生物降解塑料中主要是含有易被微生物分解的活性基团羟基、酯基、羧基等,当被放在自然环境中在一定温度和湿度条件下,由于微生物等作用,极易被分解成为水和二氧化碳,从而回归大自然。目前生物塑料已形成了两个主要的技术路线:一是以合成、聚合技术的pla、pbat、pbs、pcl、pha等;二是以淀粉、纤维素、甲壳素等生物质材料改性的生物质塑料。近年来,大力推进可再生廉价的淀粉基生物塑料成为业内研究的热点。

淀粉基塑料是以淀粉为主要原料的生物塑料,通过将淀粉塑化处理,满足塑料的热塑加工性和成型要求。然而,淀粉的分子链上含有大量的羟基,分子链间有很强的氢键结合,因此不具有热塑性,成型加工困难,耐水性差,同时其较强的极性又使得淀粉与基础树脂的相容性较差。因此,淀粉的塑化处理是关键。

目前对淀粉的热塑性处理主要集中在利用小分子增塑剂进行增塑,然而,小分子增塑剂为亲水性,难以承受较高的加工温度,在热塑加工时挥发使淀粉塑形丧失,增塑剂残留在塑料制品中易析出、易吸水,导致塑料性能变差。而淀粉又需要极性小分子增塑剂抑制淀粉氢键结合和再结晶,这一问题一直困扰技术人员。例如,典型的在淀粉中加水、在加热条件下可以使淀粉糊化,淀粉的结晶结构被完全破坏,表现为具有热塑性,但其中的水又影响淀粉作为塑料的高温加工,但将水排出淀粉塑性下降,甚至会再结晶;再者,采用多元醇甘油增塑的淀粉用于制备成淀粉基塑料,耐水性较差,而且存在吸湿、析出、发粘等影响塑料制品使用的缺陷,因此,如何改善淀粉的塑性和疏水性,成为增强淀粉基塑料的性能研究的重点。

中国发明专利申请号201710328958.7公开了一种可生物降解的淀粉基发泡塑料母料及其发泡方法。本发明是通过如下技术方案实现的:先将淀粉和丙烯酸丁酯进行接枝共聚反应,制得改性淀粉并调整改性淀粉的含水量;然后再对聚丁二酸-丁二醇等生物可生物降解聚酯在低温下研磨成粉末;最后将改性淀粉、聚酯以及适量塑化剂、成核剂和润滑剂等混合,得到本发明下的淀粉基发泡塑料母料。

中国发明专利申请号201110233206.5公开了一种制备全降解淀粉塑料母料的新方法。将天然淀粉首先在60coγ射线辐射下进行处理,以此破坏其微观结构,提高可塑性;进一步,将辐照后的淀粉与一定比例的可降解的增塑剂混合,在双螺杆挤出机塑化挤出,冷却后造粒,即得全降解淀粉塑料母料。

根据上述,现有方案中用于淀粉增塑的小分子增塑剂虽然可使淀粉分子间的氢键作用被削弱破坏,分子链的扩散能力提高,玻璃化转变温度降低,在分解前实现微晶熔融,但小分子增塑剂不耐高温、易吸水,导致得到的塑性淀粉难以像普通塑料一样热加工,本发明提出了一种淀粉基降解塑料母料及连续一体制备方法,可有效解决上述技术问题。



技术实现要素:

目前应用较广的小分子增塑剂在用于淀粉热塑性改性制备淀粉基塑料时,极性的小分子增塑剂容易在热加工过程中挥发,难以承受高温,在塑料制品中容易析出、吸水,导致塑料制品的加工性能差。

本发明通过以下技术方案解决上述问题:

一种淀粉基降解塑料母料的连续一体制备方法,制备的具体过程为:

(1)先将豌豆淀粉与水混合均匀,然后密封存放,得到密封存放的豌豆淀粉与水的复合物;

(2)先将步骤(1)得到的密封存放的豌豆淀粉与水的复合物加入双阶式螺杆挤出机的第一阶,然后在120~125℃下挤出膨化,再进入双阶式螺杆挤出机的第二阶,将螺杆挤出机第二阶的1~3段的温度设置为90~100℃,使得豌豆淀粉在水、加热、螺杆剪切作用下糊化结晶结构破坏,同时在第4段设置温度为110~120℃的第一加料口,最后由第一加料口加入单硬脂酸甘油脂并进行螺杆挤出;

(3)将步骤(2)的双螺杆挤出机的第5段温度设置为120~130℃,第6段温度设置为135~140℃,并在第6段设置真空排气口,进行水分的排出,继续螺杆挤出;

(4)将步骤(3)的双螺杆挤出机的第7段温度设置为130~135℃,第8段温度设置为120~130℃,并在第8段设置第二加料口,并由第二加料口加入eva、eaa、钙锌稳定剂、抗氧剂、润滑剂的混合物继续螺杆挤出;

(5)将步骤(4)的双螺杆挤出机的第9段温度设置为120~125℃,第10段温度设置为110~120℃,经模头挤出、风冷模面切粒,即可得到淀粉基降解塑料母料。

淀粉是地球上产量仅次于纤维素的天然高分子,来源丰富、可再生、价格低廉,通过改性塑化可用于生产淀粉基塑料。淀粉是碳水化合物在绿色植物中的储藏形式,是一种重要的可再生的和可生物降解的天然资源,在食品工业上和其它各种实际应用中非常重要。直链淀粉和支链淀粉是淀粉颗粒的两种主要组分。其中,直链淀粉相当于一个链形分子,其中包含有数百个a-1,4连接的d-吡喃葡萄糖单元。支链淀粉与直链淀粉不同,它是一种高度支化的由短链多糖(10~50残基)通过1~6支化点(5~6%的总链段)连接到一起的分子,是一种树形结构。在室温条件下,大多数淀粉形态(颗粒、凝胶)是不溶于水的,直链淀粉和支链淀粉能够形成三维的半结晶状凝胶网状结构。由于天然淀粉颗粒的结晶度一般在15~45%之间,并由氢键联系起来,导致淀粉没有热塑性,因此需要处理淀粉的结晶结构。

本发明选择的直链淀粉具有抗润胀性,成膜性和强度很好,其塑料制品具有好的透明度、柔韧性、抗张强度和水不溶性。本发明优选直链淀粉中的豌豆淀粉作为原料,进一步优选为产地为甘肃的恒星牌豌豆淀粉(由甘肃恒星淀粉食品有限公司提供)或产地为山东烟台的双塔牌豌豆淀粉(由山东烟台双塔食品股份有限公司)。

淀粉作为一种天然高分子聚合物,其分子中含有大量羟基,因此淀粉大分子间相互作用力很强,导致原淀粉难以熔融加工,因此,对淀粉的热塑性改性,主要是减少淀粉的羟基、改变其原有的结构,从而改变淀粉相应的性能,把原淀粉变成热塑性淀粉。本发明首先将淀粉和水混合后密封保存制成复合物,使得淀粉充分吸收水分,便于水分子在后续加工过程中对淀粉结晶结构的有效破坏。作为本发明的优选,步骤(1)所述密封存放的时间为24h以上。

作为本发明的优选,步骤(1)所述复合物的各原料配比为,按重量份计,豌豆淀粉1~2重量份、水1~2重量份。

本发明将淀粉和水的复合物加入双阶式螺杆挤出机中,利用第一阶升温进行挤出膨化,温度控制在120~125℃,使豌豆淀粉膨化快速破坏淀粉的结晶结构,然后进入第二阶中,第二阶分为10段,先调节1~3段的温度,在水、加热、螺杆剪切作用下,使得小分子水连续糊化淀粉,将淀粉的结晶结构完全破坏,进行淀粉的改性。进一步在第4段的第一进料口加入单硬脂酸甘油脂,单硬脂酸甘油脂具有良好的疏水性,通常情况下难以进入淀粉的结晶结构,但在这种淀粉结晶结构破坏的情况下,单硬脂酸甘油脂可作为增塑剂容易渗透淀粉,从而将水置换出,削弱淀粉分子链间的范德华力,使得分子链易移动,降低淀粉的熔融温度,实现豌豆淀粉的可热塑性加工,从而赋予淀粉良好的塑性和疏水性。作为本发明的优选,步骤(2)所述单硬脂酸甘油脂的加入量为豌豆淀粉质量的5~10%。

本发明在加入单硬脂酸甘油脂后,继续设置好螺杆挤出机第二阶各段的温度,通过梯度温度的控制,在第5~6段排出单硬脂酸甘油脂置换的水分,在第7~8段加入树脂基体和助剂的混合物,最后在第9~10段挤出后切粒,得到淀粉基降解塑料母料。本发明的整个制备过程是在双阶螺杆挤出机进行一体化连续处理,连续的水、增塑剂、热和机械剪切力的作用,有效保证了淀粉热塑性改性的效果,赋予淀粉塑性和良好的疏水性,最终获得性能优异的淀粉基塑料母料。

作为本发明的优选,步骤(4)所述钙锌稳定剂为钙锌稳定剂cz-1、钙锌稳定剂cz-2、钙锌稳定剂cz-3、钙锌稳定剂ch400、钙锌稳定剂ch401、钙锌稳定剂ch402中的一种。

作为本发明的优选,步骤(4)所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三壬基苯酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、硫代二丙酸二硬脂醇酯中的一种。

作为本发明的优选,步骤(4)所述润滑剂为液体石蜡、固体石蜡、氯化石蜡、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、脂肪酰胺、油酰胺中的至少一种。

作为本发明的优选,步骤(4)所述混合物的各原料配比为,按重量份计,eva30~50重量份、eaa20~30重量份、钙锌稳定剂1~2重量份、抗氧剂0.2~0.5重量份、润滑剂1~3重量份。

作为本发明的进一步优选,步骤(4)所述混合物的加入量为豌豆淀粉质量的20~25%。

由上述方法制备得到的一种淀粉基降解塑料母料,其淀粉增塑效果好,不但具有良好的力学性能,而且耐水性好。通过测试,制备的塑料母料与聚乳酸混合制成的样品的纵向拉伸强度为21.0~23.0mpa,横向拉伸强度为18.4~19.0mpa,水接触角85.0~86.0°。

本发明提供的一种淀粉基降解塑料母料及连续一体制备方法,将豌豆淀粉与水混合均匀,密封存放;将密封存放的豌豆淀粉与水的复合物加入双阶式螺杆挤出机的第一阶,挤出膨化,然后进入双阶式螺杆挤出机的第二阶,设置第二阶螺杆挤出机的1~3段温度,豌豆淀粉在水、加热、螺杆剪切作用下糊化结晶结构破坏;在第4段设置第一加料口,单硬脂酸甘油脂由第一加料口加入;设置双螺杆挤出机第5~6段温度并在第6段设置真空排气口,排出水分;设置双螺杆挤出机第7~8段温度并在第8段设置第二加料口,eva、eaa、钙锌稳定剂、抗氧剂、润滑剂混合物由第二加料口加入;设置双螺杆挤出机第9~10段温度,经模头挤出、风冷模面切粒,即可。

本发明提供了一种淀粉基降解塑料母料及连续一体制备方法,与现有技术相比,其突出的特点和优异的效果在于:

1、提出了采用双阶螺杆挤出机实现连续一体制备淀粉基降解塑料母料的方法。

2、通过将豌豆淀粉挤压膨化快速破坏淀粉的结晶结构,利用小分子水连续糊化淀粉,使淀粉的结晶结构完全破坏,进一步连续加入单硬脂酸甘油脂,在淀粉结晶结构破坏时,单硬脂酸甘油脂作为增塑剂容易渗透淀粉,从而将水置换出,削弱淀粉分子链间的范德华力,使得分子链易移动,降低淀粉的熔融温度,实现豌豆淀粉的可热塑性加工,从而赋予淀粉塑性和良好的疏水性。

3、本发明通过连续一体化的处理工艺,可以实现淀粉的快速有效塑化和疏水改性,最终得到的淀粉基降解塑料母料具有良好的力学性能和耐水性。

附图说明

图1为本发明实施例6降解塑料母料的x衍射测试结晶度图示。

图2为本发明对比例2降解塑料母料的x衍射测试结晶度图示。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

(1)先将豌豆淀粉与水混合均匀,然后密封存放,得到密封存放的豌豆淀粉与水的复合物;存放的时间为26h;各原料配比为,按重量份计,豌豆淀粉1.4重量份、水1.6重量份;

(2)先将步骤(1)得到的密封存放的豌豆淀粉与水的复合物加入双阶式螺杆挤出机的第一阶,然后在120℃下挤出膨化,再进入双阶式螺杆挤出机的第二阶,将螺杆挤出机第二阶的1~3段的温度设置为95℃,使得豌豆淀粉在水、加热、螺杆剪切作用下糊化结晶结构破坏,同时在第4段设置温度为115℃的第一加料口,最后由第一加料口加入单硬脂酸甘油脂并进行螺杆挤出;单硬脂酸甘油脂的加入量为豌豆淀粉质量的7%;

(3)将步骤(2)的双螺杆挤出机的第5段温度设置为125℃,第6段温度设置为135℃,并在第6段设置真空排气口,进行水分的排出,继续螺杆挤出;

(4)将步骤(3)的双螺杆挤出机的第7段温度设置为130℃,第8段温度设置为125℃,并在第8段设置第二加料口,并由第二加料口加入eva、eaa、钙锌稳定剂、抗氧剂、润滑剂的混合物继续螺杆挤出;钙锌稳定剂为钙锌稳定剂cz-1;抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚;润滑剂为液体石蜡;混合物的各原料配比为,按重量份计,eva38重量份、eaa26重量份、钙锌稳定剂1.6重量份、抗氧剂0.3重量份、润滑剂1.8重量份;混合物的加入量为豌豆淀粉质量的23%;

(5)将步骤(4)的双螺杆挤出机的第9段温度设置为120℃,第10段温度设置为115℃,经模头挤出、风冷模面切粒,即可得到淀粉基降解塑料母料。

实施例1制得的淀粉基降解塑料母料,其与聚乳酸混合挤出的样品的拉伸强度及水水接触角如表1所示。

实施例2

(1)先将豌豆淀粉与水混合均匀,然后密封存放,得到密封存放的豌豆淀粉与水的复合物;存放的时间为25h;各原料配比为,按重量份计,豌豆淀粉1重量份、水2重量份;

(2)先将步骤(1)得到的密封存放的豌豆淀粉与水的复合物加入双阶式螺杆挤出机的第一阶,然后在120℃下挤出膨化,再进入双阶式螺杆挤出机的第二阶,将螺杆挤出机第二阶的1~3段的温度设置为90℃,使得豌豆淀粉在水、加热、螺杆剪切作用下糊化结晶结构破坏,同时在第4段设置温度为110℃的第一加料口,最后由第一加料口加入单硬脂酸甘油脂并进行螺杆挤出;单硬脂酸甘油脂的加入量为豌豆淀粉质量的7%;

(3)将步骤(2)的双螺杆挤出机的第5段温度设置为120℃,第6段温度设置为135℃,并在第6段设置真空排气口,进行水分的排出,继续螺杆挤出;

(4)将步骤(3)的双螺杆挤出机的第7段温度设置为130℃,第8段温度设置为120℃,并在第8段设置第二加料口,并由第二加料口加入eva、eaa、钙锌稳定剂、抗氧剂、润滑剂的混合物继续螺杆挤出;钙锌稳定剂为钙锌稳定剂cz-2;抗氧剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚);润滑剂为固体石蜡;混合物的各原料配比为,按重量份计,eva45重量份、eaa28重量份、钙锌稳定剂1.2重量份、抗氧剂0.3重量份、润滑剂1.5重量份;混合物的加入量为豌豆淀粉质量的21%;

(5)将步骤(4)的双螺杆挤出机的第9段温度设置为120℃,第10段温度设置为110℃,经模头挤出、风冷模面切粒,即可得到淀粉基降解塑料母料。

实施例2制得的淀粉基降解塑料母料,其与聚乳酸混合挤出的样品的拉伸强度及水水接触角如表1所示。

实施例3

(1)先将豌豆淀粉与水混合均匀,然后密封存放,得到密封存放的豌豆淀粉与水的复合物;存放的时间为27h;各原料配比为,按重量份计,豌豆淀粉2重量份、水1重量份;

(2)先将步骤(1)得到的密封存放的豌豆淀粉与水的复合物加入双阶式螺杆挤出机的第一阶,然后在125℃下挤出膨化,再进入双阶式螺杆挤出机的第二阶,将螺杆挤出机第二阶的1~3段的温度设置为100℃,使得豌豆淀粉在水、加热、螺杆剪切作用下糊化结晶结构破坏,同时在第4段设置温度为120℃的第一加料口,最后由第一加料口加入单硬脂酸甘油脂并进行螺杆挤出;单硬脂酸甘油脂的加入量为豌豆淀粉质量的9%;

(3)将步骤(2)的双螺杆挤出机的第5段温度设置为130℃,第6段温度设置为140℃,并在第6段设置真空排气口,进行水分的排出,继续螺杆挤出;

(4)将步骤(3)的双螺杆挤出机的第7段温度设置为135℃,第8段温度设置为130℃,并在第8段设置第二加料口,并由第二加料口加入eva、eaa、钙锌稳定剂、抗氧剂、润滑剂的混合物继续螺杆挤出;钙锌稳定剂为钙锌稳定剂cz-3;抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;润滑剂为氯化石蜡;混合物的各原料配比为,按重量份计,eva35重量份、eaa23重量份、钙锌稳定剂1.8重量份、抗氧剂0.4重量份、润滑剂2.5重量份;混合物的加入量为豌豆淀粉质量的24%;

(5)将步骤(4)的双螺杆挤出机的第9段温度设置为125℃,第10段温度设置为120℃,经模头挤出、风冷模面切粒,即可得到淀粉基降解塑料母料。

实施例3制得的淀粉基降解塑料母料,其与聚乳酸混合挤出的样品的拉伸强度及水水接触角如表1所示。

实施例4

(1)先将豌豆淀粉与水混合均匀,然后密封存放,得到密封存放的豌豆淀粉与水的复合物;存放的时间为24h;各原料配比为,按重量份计,豌豆淀粉1重量份、水1重量份;

(2)先将步骤(1)得到的密封存放的豌豆淀粉与水的复合物加入双阶式螺杆挤出机的第一阶,然后在120℃下挤出膨化,再进入双阶式螺杆挤出机的第二阶,将螺杆挤出机第二阶的1~3段的温度设置为90℃,使得豌豆淀粉在水、加热、螺杆剪切作用下糊化结晶结构破坏,同时在第4段设置温度为110℃的第一加料口,最后由第一加料口加入单硬脂酸甘油脂并进行螺杆挤出;单硬脂酸甘油脂的加入量为豌豆淀粉质量的5%;

(3)将步骤(2)的双螺杆挤出机的第5段温度设置为120℃,第6段温度设置为135℃,并在第6段设置真空排气口,进行水分的排出,继续螺杆挤出;

(4)将步骤(3)的双螺杆挤出机的第7段温度设置为130℃,第8段温度设置为120℃,并在第8段设置第二加料口,并由第二加料口加入eva、eaa、钙锌稳定剂、抗氧剂、润滑剂的混合物继续螺杆挤出;钙锌稳定剂为钙锌稳定剂ch400;抗氧剂为亚磷酸三壬基苯酯;润滑剂为硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺;混合物的各原料配比为,按重量份计,eva50重量份、eaa30重量份、钙锌稳定剂1重量份、抗氧剂0.2重量份、润滑剂1重量份;混合物的加入量为豌豆淀粉质量的20%;

(5)将步骤(4)的双螺杆挤出机的第9段温度设置为120℃,第10段温度设置为110℃,经模头挤出、风冷模面切粒,即可得到淀粉基降解塑料母料。

实施例4制得的淀粉基降解塑料母料,其与聚乳酸混合挤出的样品的拉伸强度及水水接触角如表1所示。

实施例5

(1)先将豌豆淀粉与水混合均匀,然后密封存放,得到密封存放的豌豆淀粉与水的复合物;存放的时间为24h;各原料配比为,按重量份计,豌豆淀粉2重量份、水1重量份;

(2)先将步骤(1)得到的密封存放的豌豆淀粉与水的复合物加入双阶式螺杆挤出机的第一阶,然后在125℃下挤出膨化,再进入双阶式螺杆挤出机的第二阶,将螺杆挤出机第二阶的1~3段的温度设置为100℃,使得豌豆淀粉在水、加热、螺杆剪切作用下糊化结晶结构破坏,同时在第4段设置温度为120℃的第一加料口,最后由第一加料口加入单硬脂酸甘油脂并进行螺杆挤出;单硬脂酸甘油脂的加入量为豌豆淀粉质量的10%;

(3)将步骤(2)的双螺杆挤出机的第5段温度设置为130℃,第6段温度设置为140℃,并在第6段设置真空排气口,进行水分的排出,继续螺杆挤出;

(4)将步骤(3)的双螺杆挤出机的第7段温度设置为135℃,第8段温度设置为130℃,并在第8段设置第二加料口,并由第二加料口加入eva、eaa、钙锌稳定剂、抗氧剂、润滑剂的混合物继续螺杆挤出;钙锌稳定剂为钙锌稳定剂ch401;抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯;润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺;混合物的各原料配比为,按重量份计,eva30重量份、eaa20重量份、钙锌稳定剂2重量份、抗氧剂0.5重量份、润滑剂3重量份;混合物的加入量为豌豆淀粉质量的25%;

(5)将步骤(4)的双螺杆挤出机的第9段温度设置为125℃,第10段温度设置为120℃,经模头挤出、风冷模面切粒,即可得到淀粉基降解塑料母料。

实施例5制得的淀粉基降解塑料母料,其与聚乳酸混合挤出的样品的拉伸强度及水水接触角如表1所示。

实施例6

(1)先将豌豆淀粉与水混合均匀,然后密封存放,得到密封存放的豌豆淀粉与水的复合物;存放的时间为6h;各原料配比为,按重量份计,豌豆淀粉1重量份、水1重量份;

(2)先将步骤(1)得到的密封存放的豌豆淀粉与水的复合物加入双阶式螺杆挤出机的第一阶,然后在125℃下挤出膨化,再进入双阶式螺杆挤出机的第二阶,将螺杆挤出机第二阶的1~3段的温度设置为95℃,使得豌豆淀粉在水、加热、螺杆剪切作用下糊化结晶结构破坏,同时在第4段设置温度为115℃的第一加料口,最后由第一加料口加入单硬脂酸甘油脂并进行螺杆挤出;单硬脂酸甘油脂的加入量为豌豆淀粉质量的8%;

(3)将步骤(2)的双螺杆挤出机的第5段温度设置为125℃,第6段温度设置为140℃,并在第6段设置真空排气口,进行水分的排出,继续螺杆挤出;

(4)将步骤(3)的双螺杆挤出机的第7段温度设置为135℃,第8段温度设置为125℃,并在第8段设置第二加料口,并由第二加料口加入eva、eaa、钙锌稳定剂、抗氧剂、润滑剂的混合物继续螺杆挤出;钙锌稳定剂为钙锌稳定剂ch402;抗氧剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯;润滑剂为油酰胺;混合物的各原料配比为,按重量份计,eva40重量份、eaa25重量份、钙锌稳定剂1.5重量份、抗氧剂0.35重量份、润滑剂2重量份;混合物的加入量为豌豆淀粉质量的22.5%;

(5)将步骤(4)的双螺杆挤出机的第9段温度设置为125℃,第10段温度设置为115℃,经模头挤出、风冷模面切粒,即可得到淀粉基降解塑料母料。

实施例6制得的淀粉基降解塑料母料,其与聚乳酸混合挤出的样品的拉伸强度及水水接触角如表1所示。

对比例1

对比例1没有利用第一阶螺杆挤出机膨化豌豆淀粉,其他制备条件与实施例6相同,制得的淀粉基降解塑料母料,其与聚乳酸混合挤出的样品的拉伸强度及水水接触角如表1所示。

对比例2

对比例2通过第一阶螺杆挤出机膨化豌豆淀粉,在第二阶没有在豌豆淀粉糊化时连续加入单硬脂酸甘油脂,而是挤出糊化干燥后排水后,再与单硬脂酸甘油脂增塑,其他制备条件与实施例6相同,制得的淀粉基降解塑料母料,其与聚乳酸混合挤出的样品的拉伸强度及水水接触角如表1所示。

上述性能指标的测试方法为:

(1)拉伸强度(力学性能测试):将本发明实施例和对比例得到的降解塑料母料与聚乳酸(牌号2002d)以质量比1:3复合,经45型螺杆机挤熔融出并压延成片,作为样品进行测试。参照《塑料拉伸性能的测定》(gb/t1040-2018),测试样品的拉伸强度,测试结果如表1所示;

(2)水接触角(耐水性):将本发明实施例和对比例得到的降解塑料母料与聚乳酸(牌号2002d)以质量比1:3复合,经45型螺杆机挤熔融出并压延成片,作为样品测试水接触角,以衡量耐水性,测试结果如表2所示;

(3)降解塑料母料淀粉结晶度定性测试:将实施例6、对比例2得到的降解塑料母料利用x衍射测试结晶度,由于结晶度测试受扫描速率等影响,测试图只进行定性的对比分析,测试结果如图1、图2所示。其中,图1为实施例6降解塑料母料的x衍射测试结晶度图示;图2为对比例2降解塑料母料的x衍射测试结晶度图示。

由表1可见:本发明实施例制得的淀粉基降解塑料具有良好的力学性能和耐水性。对比例1没有利用第一阶螺杆挤出机膨化豌豆淀粉,豌豆淀粉的直链含量高,由于没有提前膨化预处理,其难以快速糊化,因此在连续挤出机中单硬脂酸甘油脂难以充分增塑豌豆淀粉,影响了最终制品的力学性能和耐水性;对比例2没有在第二阶豌豆淀粉糊化时连续加入单硬脂酸甘油脂,而是挤出糊化干燥后排水后再与单硬脂酸甘油脂增塑,因此干粉糊化淀粉存在回生,单硬脂酸甘油脂增塑不明显,只能改进淀粉的耐水性,难以充分增塑豌豆淀粉,因此得到的制品的耐水性较好,但力学性能差。

由图1、图2可见:图1的封闭的面积明显小于图2封闭的面积,因此,本发明实施例6的降解塑料母料淀粉结晶度小于对比例2的结晶度,这是由于糊化淀粉存在回生,整个过程难以充分增塑豌豆淀粉,影响了淀粉的结晶性能。

表1:

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