[發(fā)明專利]以高淀粉農(nóng)作物加工余料制備的可生物降解復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310064845.2
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103183936A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 支朝暉;吳迪
• 申請（專利權(quán)）人: 常州龍駿天純環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08L1/02;C08L5/14;C08L97/00;C08K5/103;C08K5/3492;B29C47/92
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32214
• 代理人: 翁堅(jiān)剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種以高淀粉農(nóng)作物加工余料制備的可生物降解復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

高淀粉農(nóng)作物如甘薯、芋頭、土豆等在我國有廣泛的種植，按照當(dāng)前的加工方式，這些農(nóng)作物提取完淀粉后，還有大量的農(nóng)作物加工余料。但是這些農(nóng)作物加工余料除了干燥后用作粗飼料外，目前尚無大規(guī)模、高效的利用方法；而且當(dāng)一些淀粉提取廠規(guī)模較小或者廠周圍沒有大的養(yǎng)殖場時(shí)，這些余料往往直接被當(dāng)作垃圾丟棄，這樣一方面造成資源的浪費(fèi)，另一方面余料腐爛后還會造成環(huán)境污染。上述高淀粉農(nóng)作物加工余料為多種纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的混合物，其主要化學(xué)成分是纖維素、半纖維素。

另一方面，目前可生物降解的熱塑性聚合物主要有PBS、PLA等。

其中聚合物聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是一種化學(xué)合成的半結(jié)晶型的可生物降解聚酯，玻璃化轉(zhuǎn)化溫度Tg約為-38℃，熔點(diǎn)Tm約為113℃，機(jī)械性能和加工性能較好，力學(xué)性能與聚烯烴PE、PP接近；PBS易被自然界的多種微生物或動(dòng)植物體內(nèi)的酶分解代謝，最終降解成二氧化碳和水。

聚合物聚乳酸（PLA）也是一種生物降解材料，由可再生的植物資源如玉米所提取出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過程制成乳酸，再通過化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸。PLA具有良好的拉伸強(qiáng)度，但是韌性較差，其斷裂伸長率一般只有3%至10%。

現(xiàn)有技術(shù)公開了由PLA或者PBS制備可生物降解材料的技術(shù)方案，例如中國專利文獻(xiàn)CN1687205A（申請?zhí)?00510049546.7）公開了一種PLA環(huán)保全降解塑料，在以玉米淀粉制成聚乳酸后，添加增塑劑、潤滑劑、紫外線吸收劑、熒光增白劑，在高速混料機(jī)內(nèi)混合后造粒烘干制成PLA降解塑料。但是該方案并沒有改善PLA的韌性。中國專利文獻(xiàn)CN102020773A（申請?zhí)?00910153129.5）公開了一種可生物降解共聚物及其制備方法，所述共聚物是由聚丁二酸丁二醇酯低聚物與聚乳酸低聚物在催化劑作用下通過熔融縮聚制備而成。但是現(xiàn)有技術(shù)還未公開由高淀粉農(nóng)作物加工余料制造的可生物降解復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以高淀粉農(nóng)作物加工余料制備的可生物降解復(fù)合材料及其制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一目的的技術(shù)方案是一種以高淀粉農(nóng)作物加工余料制備可生物降解復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：

①將作為反應(yīng)物料的聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、預(yù)處理后的農(nóng)作物加工余料以及交聯(lián)劑分別進(jìn)行真空干燥，使各物料含水率分別低于0.4%并控制各份原料溫度低于65℃；所述農(nóng)作物加工余料是指高淀粉農(nóng)作物提取淀粉后剩余的加工余料，主要化學(xué)成分是纖維素和半纖維素。稱取上述干燥后的聚乳酸PLA30～60份、聚丁二酸丁二醇酯PBS0～30份、農(nóng)作物加工余料10～40份以及1～8份交聯(lián)劑待用。

②將步驟①稱取的的聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、農(nóng)作物加工余料及交聯(lián)劑混勻獲得混合物料。

③將步驟②獲得的混合物料加料至雙螺桿擠出機(jī)，控制雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)溫度120℃～160℃，壓力1.2MPa～3MPa，混合物料在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)過螺桿的混合和擠壓得到顆粒狀產(chǎn)品，該顆粒狀產(chǎn)品即為以高淀粉農(nóng)作物加工余料制備的可生物降解復(fù)合材料。

所述交聯(lián)劑為季戊四醇三丙烯酯或三羥甲基丙烷三異丁烯酸酯或者異氰尿酸三烯丙酯。

所述聚乳酸PLA的分子量為2萬至4萬，所述聚丁二酸丁二醇酯PBS的分子量為10萬至15萬。

所述農(nóng)作物加工余料為洋芋渣、紅薯渣或者魔芋渣。

所述農(nóng)作物加工余料的預(yù)處理是對淀粉提取過程中篩分得到的浠狀的加工余料進(jìn)行干燥，使其含水率低于10%。

優(yōu)選的，還進(jìn)一步對干燥后得到的加工余料進(jìn)行粉碎，使其粒徑小于300μm。

作為優(yōu)選的，所述步驟②對反應(yīng)物料混合時(shí)，首先將聚乳酸PLA投入攪拌鍋中，以50rpm～250rpm的轉(zhuǎn)速攪拌；攪拌10～15min后，向攪拌鍋中投入步驟①稱取的的交聯(lián)劑，攪拌15～25min后將步驟①稱取的的農(nóng)作物加工余料和聚丁二酸丁二醇酯加入攪拌鍋中；繼續(xù)攪拌15～30min后停止攪拌獲得混合物料。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二目的的技術(shù)方案是由上述的方法制備的可生物降解的復(fù)合材料。

上述可生物降解復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為30Mpa～50Mpa，斷裂伸長率大于50%，6個(gè)月的降解率大于95%。

本發(fā)明具有積極的效果：