[發明專利]一種聚乙烯醇/高直鏈淀粉生物降解復合材料及其熔融制備方法

有效

• 申請號: 201210192994.2
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102702655A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 徐衛兵;王雷;陳俊偉;周正發;汪瑾;任鳳梅
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L3/12;C08K13/02;C08K5/098;C08K3/36;C08K3/34;C08K5/17;C08K5/07;C08K5/06;B29C47/92
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術領域

本發明是一種生物降解復合材料的制備領域，具體是一種聚乙烯醇/高直鏈淀粉生物降解復合材料的熔融制備方法。

二、背景技術

隨著塑料工業的發展，塑料品種的開發，越來越多塑料制品已經成為人們成活中不可缺少的材料。傳統的塑料很難生物降解，塑料廢棄物的大量堆放對環境的污染嚴重。另外，塑料大多是通過石油路線制得，而石油是非再生資源，在當今石油短缺、價格昂貴的情況下，塑料的發展將受到嚴重的影響。在這樣的背景下，研究可生物降解塑料、開發可再生資源意義十分重大。

聚乙烯醇是一種可生物降解的高分子聚合物，具有高阻隔性、抗靜電性、耐磨耐腐蝕、力學性能優良等優點。淀粉可以從農作物中加工提取，品種繁多，是一種天然可再生資源，可完全生物降解。

目前可生物降解的材料中，主要以淀粉、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙二醇、聚丙烯酸酯類等高分子材料為主。CN102140234A公開了以聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯為主的可生物降解復合材料的制備方法，但是聚乳酸的生物降解性能雖好，其價格較高，力學性能不理想。CN102140234A公開的一種用改性聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯復合再加入碳酸鈣等無機填料復合材料的制備方法，其中聚丁二酸丁二醇酯是通過生物資源發酵制得的，這樣原料的來源比較苛刻，很難滿足市場的需求。CN102226014A公開了一種淀粉和聚丁二酸丁二醇酯生物降解材料的制備方法，但是淀粉的力學性能較差，仍然需要改進。

三、發明內容

本發明旨在提供一種聚乙烯醇/高直鏈淀粉生物降解復合材料及其熔融制備方法，所要解決的技術問題是使復合材料在具備生物降解性的同時提高其力學性能。

本發明以聚乙烯醇為主要原料，添加適量的高直鏈淀粉共混改性，高直鏈淀粉和聚乙烯醇具有很好的相容性，高直鏈淀粉可以使聚乙烯醇的塑性增強，提高復合材料的加工性能。另外高直鏈淀粉的加入使復合材料的生物降解性能很大提高。通過高效的復合增速體系和加工助劑、適量的熱穩定劑和無機填料熔融制備出了聚乙烯醇/高直鏈淀粉可生物降解材料。本發明復合材料具有較好的生物降解性能和力學性能，且制備工藝簡單，原料來源豐富。

本發明聚乙烯醇/高直鏈淀粉生物降解復合材料，其特征在于其原料按質量份數構成為：

組份A：PVA60-90份，高直鏈淀粉10-40份，熱穩定劑0.2-3份，無機填料0.5-5份；

組份B：小分子復合增塑劑，添加量為組份A總質量的10-40%；

加工助劑，添加量為組份A總質量的0.2-2%；

所述加工助劑選自PE蠟或液體石蠟。

所述PVA的聚合度為1700，醇解度為88%。

所述高直鏈淀粉為直鏈淀粉質量百分含量在30-80%的淀粉。

所述熱穩定劑選自硬脂酸鋅和/或硬脂酸鈣，若為幾種時比例任意。

所述無機填料為納米二氧化硅或改性蒙脫土。

所述小分子增塑劑為二乙醇胺、二羥基丙酮、一縮二甘油中的任意兩種或三種，若為幾種時比例任意。

本發明聚乙烯醇/高直鏈淀粉生物降解復合材料，包括混料和擠出造粒過程，其特征在于：

所述混料是將PVA、高直鏈淀粉、熱穩定劑和無機填料于70-100℃混合均勻得混合料a，然后加入小分子復合增塑劑和加工助劑于70-120℃混合均勻，冷卻至室溫得混合料b；

所述擠出造粒是將所述混合料b在雙螺桿擠出機中擠出造粒，料筒溫度為130-190℃、螺桿轉速200-250轉/分鐘。

與已有技術相比，本發明的有益效果體現在：

1、本發明以聚乙烯醇為主，高直鏈淀粉為輔，既能有效的提高復合材料的力學性能、阻隔性能、耐磨性能，又使復合材料有良好的加工性能和生物降解性能。高直鏈淀粉比傳統的淀粉具有更好的熱穩定性、力學性能、生物降解性能，而且直鏈淀粉結晶度較低，熔點較低。

2、本發明主要以環保無毒、高效的小分子增塑劑復合使用，使增塑效果明顯。

3、本發明使用適量的熱穩定劑，加入了適量的加工助劑，來改變聚乙烯醇/高直鏈淀粉生物降解復合材料在加工特性，有效降低了復合材料在加工中的分解。

3、本發明使用適量的納米無機填料，有效提高了復合材料的力學性能。

四、附圖說明