[發(fā)明專利]一種淀粉/聚丙烯可降解復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210123934.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102634073A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊竹;朱錦;湯兆賓;張傳芝;楊勇;張立生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C08L3/02
• 分類號(hào): C08L3/02;C08L3/04;C08L3/06;C08L51/02;C08L23/12;C08L51/06;C08L23/08;C08K5/103;B29B9/06;B29C47/92
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠(chéng)午

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塑料材料領(lǐng)域，具體涉及一種淀粉/聚丙烯可降解復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

塑料工業(yè)迅速發(fā)展，其用途已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，用途十分廣泛。中國(guó)每年產(chǎn)生的廢棄塑料約為500萬(wàn)噸，其中大多數(shù)廢棄塑料為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)材料，這些材料不能夠自然分解。因此，由PP材料、PE材料、PS材料制備的一次性塑料包裝廢棄物及其相應(yīng)的農(nóng)用薄膜和一次性餐具，如果被隨意丟棄將會(huì)因其非降解性堆積在土地上，從而造成嚴(yán)重的白色污染，而且這種潛在的污染同時(shí)也會(huì)隨著人們使用量的增加和時(shí)間的積累而加劇，目前我國(guó)白色污染嚴(yán)重，已經(jīng)引起政府有關(guān)部門(mén)和社會(huì)的普遍關(guān)注，相關(guān)法律法規(guī)已經(jīng)出臺(tái)，尤其是在歐美市場(chǎng)，非可降解塑料的使用受到嚴(yán)格的限制。

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，可生物降解的環(huán)境友好材料將會(huì)受到越來(lái)越多的關(guān)注，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈和研發(fā)的投入已經(jīng)形成，據(jù)報(bào)道2013年，美國(guó)的生物可降解需求量將會(huì)有26億美元的市場(chǎng)空間，我國(guó)目前可降解塑料的需求量也是巨大的，據(jù)相關(guān)行業(yè)分析為300萬(wàn)噸，然而真正意義的可降解塑料如聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等價(jià)格非常昂貴而且性能較傳統(tǒng)塑料如PP和PE有一定差距，導(dǎo)致其在近幾年內(nèi)發(fā)展的市場(chǎng)認(rèn)可度不高，而淀粉基塑料(主要是淀粉對(duì)PP、PE和PS等等傳統(tǒng)塑料的填充而得到的復(fù)合可降解塑料)，由于其是在與傳統(tǒng)的塑料填充共混的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，不僅具有傳統(tǒng)塑料的性能，而且價(jià)格便宜及具有生物可降解性，目前發(fā)展迅速且備受工業(yè)界和市場(chǎng)的認(rèn)可。

雖然淀粉是可以完全生物降解的天然高分子化合物，但由于其結(jié)構(gòu)上與塑料存在明顯差異，導(dǎo)致兩者之間相容性差，因而在這方面也限制其進(jìn)一步的應(yīng)用。目前，改善塑料與淀粉相容性的方法主要包括對(duì)淀粉的物理改性和化學(xué)改性、對(duì)塑料的接枝改性以及添加合適的相容劑。相容劑的引入是目前使用最為廣泛也是最有效的方法之一。最常使用的相容劑是乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-醋酸乙烯的共聚物(EVA)、聚丙烯/縮水甲基丙烯酸甘油酯(PP/GMA)接枝物和淀粉/丙烯酸甲酯接枝共聚物等。湖南大學(xué)陳憲宏在引發(fā)劑存在下使用縮水甲基丙烯酸甘油酯(GMA)及GMA/淀粉接枝物作為聚丙烯/淀粉共混體系的相容劑，使用雙螺桿擠出實(shí)現(xiàn)了淀粉的熱塑化及淀粉與聚丙烯的共混增容，制備了性能優(yōu)良的可生物降解的聚丙烯/淀粉共混材料(功能材料2009年第五期(40)卷)。但是該共混材料沒(méi)有加入增韌劑，共混材料在雙螺桿中很難塑化擠出且會(huì)非常脆。

另外在解決淀粉與聚丙烯相容性的同時(shí)還需要解決整個(gè)復(fù)合體系的韌性太差的缺陷，由于淀粉是剛性粒子，一般文獻(xiàn)和專利報(bào)道均是對(duì)其實(shí)行塑化填充，采用的方法是加入多元醇、多元胺、醇胺或者單甘酸酯等小分子化合物與淀粉進(jìn)行熔融共混來(lái)進(jìn)行塑化。Yu等使用尿素和乙醇胺混合物作為制備熱塑性淀粉的增塑劑，并在螺桿中進(jìn)行熔融共混擠出。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)體系中15wt％尿素和15wt％乙醇胺復(fù)配使用后，淀粉塑化后相對(duì)于使用甘油塑化淀粉具有更好的熱性能和機(jī)械性能(Carbohydrate?Polymers?64(2006)267-273)。不過(guò)采用小分子對(duì)淀粉進(jìn)行塑化，塑化的淀粉性能不穩(wěn)定，小分子易析出造成塑化淀粉重結(jié)晶導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，且小分子塑化的淀粉不耐高溫，產(chǎn)品易變黃。公開(kāi)號(hào)為CN?101805463A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種淀粉填充可生物降解聚丙烯及其制備方法，該淀粉填充可生物降解聚丙烯由重量百分比30％～70％的淀粉、5％～15％的增塑劑、10％～50％的聚丙烯、0.5％～1％的分散劑、5％～8％的增韌劑以及0.5％～1％的光降解劑，雖然該淀粉填充可生物降解聚丙烯的力學(xué)性能較好，但是使用的增塑劑為山梨醇和甘油中的一種或兩種的混合物，山梨醇和甘油均為小分子增塑劑，仍存在上述的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種淀粉/聚丙烯可降解復(fù)合材料，淀粉與聚丙烯在相容劑和植物油增塑劑的改善下，力學(xué)性能優(yōu)異，抗褶皺能力強(qiáng)，植物油增塑劑不易析出。

一種淀粉/聚丙烯可降解復(fù)合材料，由以下重量百分含量的原料制成：

淀粉????????????????????????50％～70％；

植物油增塑劑??????????????5％～15％；

聚丙烯或改性聚丙烯????????15％～30％；

相容劑????????????????????5％～30％。