[發明專利]可調控的生物降解材料制備方法

有效

• 申請號: 201410202507.5
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN103951842A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 趙永富
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08J3/28;C08L3/02;C08L67/04;C08L29/04;C08K3/36;C08K3/22
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平;瞿網蘭

技術領域

本發明涉及生物降解材料的生產工藝，尤其是一種基于輻射與納米技術的可控制降解速度的生物降解材料制備方法。

背景技術

石油化工的飛速發展，為人們日常生活提供了性能優異、廉價的塑料制品，然而塑料使用后的廢棄物任意拋棄到地頭、河流、山野、街頭及公園等地方，造成?“白色污染”，嚴重影響著人類的生存環境。為此，各國紛紛立法限制薄膜、泡沫塑料的使用，同時大力開發可生物降解塑料制品。

淀粉來源廣泛，價格低廉，是可再生生物資源，可以被微生物完全消化利用，因而發展淀粉基生物降解塑料成為生物降解塑料開發的重要方向之一。EP?0409789A2?(1991)年公開了一種樹脂組合物，該組合物是將淀粉，聚乙烯，乙烯醋酸乙烯酯增混劑，增塑劑等在有外加水的條件下，使淀粉糊化，同時使聚乙烯，乙烯醋酸乙烯酯與之共混，擠出去多余水份后，造粒得淀粉降解樹脂。這種方法的特點是淀粉的糊化、共混一次完成，但是淀粉含量高于25%時，產品機械性能不好，其制品的加工及使用受濕度的影響很大。當吹成膜時，不能得到較薄的膜，透明度又不好。CN?1296988?A(?2001年)?公開了一種高淀粉含量生物降解淀粉樹脂的生產方法，直接以淀粉為原料，配以多元醇、多元酸和脂肪化合物，再與乙烯丙烯酸共聚物、氧化聚乙烯構成的偶聯、增容劑及以茂金屬熱塑性彈性體為主成分的改性劑混溶，擠出，蒸餾得到生物降解淀粉樹脂。該方法的淀粉添加量雖然達到65-75％淀粉，生物降解性也高，但是使用的化學試劑較多，均勻混溶難度大，蒸餾工藝耗能高。CN?1916062?A?（2007年）公開了一種可生物降解的含淀粉樹脂組合物和制品及制備方法，該組合物中含有淀粉、多元醇、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、鹽類添加劑及聚烯烴樹脂，雖然該樹脂中淀粉含量較高，但是該組合物的強度還是不能完全滿足使用要求。CN102443196?B（2011年）公開了一種輻射改性淀粉生物降解材料及其制備方法淀粉在輻照環境下，與丁二酸酐、甘油和水發生交聯反應，使親水基團數量減少，從而極大提高了材料的抗水性能，同時材料的力學性能也得到加強。

以上技術以淀粉為主原料，通過添加偶聯劑、改性劑和增塑劑等，改善混溶性能，提高力學性能，從而制備熱塑性淀粉材料。但都存在普通化學法工藝繁瑣、高溫耗能，不可避免地帶來污染物排放問題。

從日用塑料、農用地膜等塑料產品的使用角度看，使用前需保證產品特性的穩定，使用后人們又希望它盡快被降解或回收，以免造成“白色污染”。這本身就是一對矛盾。如果我們能從產品的使用屬性出發，調控它的生命周期，那么白色污染問題也就迎刃而解。但以上技術皆未涉及。

發明內容

為了克服上述技術缺陷，本發明根據產品的使用周期不同，以高能輻射方法對淀粉進行不同程度的改性，輔之以納米技術增強淀粉與聚酯的相容性，從而實現生物降解效果好、降解速率可調控、力學性能佳的高淀粉含量生物降解淀粉樹脂的生產。

本發明的技術方案是:

一種可調控的生物降解材料制備方法，其特征是它包括以下步驟：

1)淀粉輻射變性：普通淀粉原料，干燥處理后過40目篩，輻照處理，輻照劑量3-10kGy，產品劑量不均勻度U≤1.3；

2）混溶：將處理后的變性淀粉100份，加入納米助劑2-5份,?聚乙烯醇25～35份，硬脂酸5～10份，聚乳酸30～60份，輻射敏化劑和促進劑各1-5份，充分攪拌，混合均勻；

3）淀粉與添加物輻射共聚：將混合過的樣品置于鋁箔袋中，使用真空或充氮包裝封口處理，然后對包裝好的樣品進行輻照處理，輻照劑量選用5-15?kGy，產品劑量不均勻度U≤1.3；

4）造粒/制膜：將均勻混溶物投入雙螺桿雙排氣擠出造料機組中或雙螺桿雙排氣擠出壓片機組中，在合適的溫度和壓力下擠出造粒或壓片，制成全生物分解專用樹脂/材料或片材。按照需求制成包裝膜、農膜等；

5）輻照控制降解速率：根據產品功能要求，對成品進行輻照，劑量為10-100?kGy，產品劑量不均勻度U≤1.3。

所述的淀粉原料為玉米淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、馬鈴薯淀粉等中的一種或二種。

所述的納米助劑為促進光降解作用的納米粒子或者促進界面相容的納米粒子，選用納米二氧化硅、納米氧化鋅一種或二種，粒徑50-150nm。

所述的聚乙烯醇為親水性聚合物，聚乳酸為微生物法發酵生成乳酸的聚合物；

所述的輻照采用電子束或γ射線輻照裝置，根據產品壽期要求，在步驟1）、3）和5）中的輻照工藝可以實施一種或二種或三種。

本發明的有益效果是：