[發明專利]一種淀粉/聚丙烯基一次性餐具材料制備方法

有效

• 申請號: 201510328525.2
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104844836B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 侯世榮;楊建軍
• 申請（專利權）人: 侯世榮;楊建軍
• 主分類號: C08L3/02
• 分類號: C08L3/02;C08L23/12;C08K13/02;C08K5/053;C08K3/34;A47G19/03
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

技術領域

本發明涉及一次性餐具材料技術領域，具體來說涉及一種制備淀粉/聚丙烯基一次性餐具材料的工藝方法。

技術背景

一次性餐具材料是一種以淀粉和聚烯烴樹脂為基體的低碳共混顆粒材料。淀粉是植物體衍生得到的生物質材料，是一種天然的高分子材料，由α-D-葡萄糖單元通過α-(1,4)-D-糖苷鍵連接而成的聚合物，其化學結構式為(C₆H₁₀O₅)_n。淀粉除作為食品外，也可作為重要的工業原料。淀粉作為工業原料與石油化工原料相比，具有價廉、可生物降解、無污染等優點，符合環境保護和可持續發展戰略。但淀粉作為塑料工業加工原料，在應用中也存在著很多不足，這主要表現在抗剪切性能及耐老化性差，加之淀粉本身存在很強的分子內和分子間氫鍵，導致其玻璃化溫度和熔融溫度都高于其分解溫度(225～250℃)。為了克服淀粉存在的上述不足，一般是通過加入一定量的增塑劑以削弱淀粉分子中的氫鍵作用，降低其玻璃化溫度和熔融溫度，來實現淀粉的熱塑加工。

淀粉/聚烯烴樹脂基一次性餐具材料的加工制備，在材料配方確定了之后，一個十分重要的工作是如何將原料組分混合在一起，使整個體系的各組分在其基本單元沒有本質變化的情況下細化和均勻分布。以淀粉和聚烯烴樹脂為基體的一次性餐具材料加工，通常采取在淀粉、聚烯烴樹脂、增塑劑(甘油、乙二醇)、增溶劑EAA存在的情況下，先將原料置入混合設備進行預混，然后再利用雙螺桿擠出機熔融共混造粒。對于以淀粉和聚烯烴樹脂為基體的一次性餐具材料，其原料組分淀粉是親水性天然高分子物質，而聚烯烴為疏水性材料，二者的相容性極差，在一次性餐具材料的制備過程中，采用傳統的預混合設備(重力混合器、氣動混合器、滾筒類混合設備、轉子類混合設備)都很難達到預混的特殊要求，且原料預混不好，在后面的熔融共混階段是彌補不了預混不均勻帶來不利結果的。所以在淀粉/PP的加工中，一個很重要的關鍵技術就是原料的預混合。當今以淀粉和聚烯烴樹脂為基體的一次性餐具材料加工的現有技術，是采用先在高速攪拌機中于高溫(120℃)條件下進行長時間(30分鐘)預混，然后再利用雙螺桿擠出機熔融共混造粒。高速混合機轉速極高(每分鐘在600～1200轉)，屬于高強度混合設備。高速混合機的工作原理是：物料投入高速混合機的混合室內后，一方面從混合室夾壁內的加熱介質獲得熱量，另一方面受到混合室下部的攪拌槳高速攪拌，在離心力的作用下，由混合室底部沿室壁上升至一定高度后落下，然后再上升、再落下，從而使物料顆粒之間產生較高的剪切摩擦作用并獲得熱量。因此，在物料組分混合均勻的同時，也獲得熱量達到混合工藝溫度。混合室內折流板作用使物料形成漩渦，以有利于組分分散均勻。采用高速混合機進行預混合，能夠對原料組分進行充分混合，混合效果好。但高速混合機對原料沒有破碎效果，因此高速攪拌混合的時間比較長(30分鐘)，能耗高(高速攪拌機需通入加熱介質加熱、剪切摩擦生熱和高混機外殼散熱嚴重)，且單鍋預混料的耗時長，混料時粉塵大(排氣時有大量的粉體被帶出)，工作環境較差(高溫、粉塵和操作人員勞動強度較大)。

發明內容

針對現有技術的一次性餐具材料加工制備方法存在的不足，本發明的目的旨在提供一種新的用于制備淀粉/聚丙烯基一次性餐具材料的工藝方法，以克服現有技術制備一次性餐具材料方法存在的預混效果不好、能耗高、加工效率低、工作環境差等問題。

本發明提供的一種淀粉/聚丙烯基一次性餐具材料制備方法，主要內容包括：

(1)將包括35～50重量份的淀粉、35～50重量份的聚丙烯、10～20重量份的甘油、5～15重量份的乙二醇、5～10重量份的EAA、0.1～2重量份的無機納米粒子和0.5～2重量份的加工助劑的原料置入混合機，在常溫下對原料組分進行整體初步預混合；

(2)原料組分經整體初步預混合后送入磨盤形動力學碾磨混合機，在常溫下對原料進行碾磨預混合，得到充分碾磨預混合的物料；

(3)將充分碾磨預混合的物料送入雙螺桿擠出機進行熔融共混擠出造粒，得到用于制備一次性餐具的顆粒材料。

本發明進一步的技術方案，經磨盤形動力學碾磨混合機充分碾磨預混合的物料由引風機負壓收集到料倉，再從料倉送入雙螺桿擠出機。

在本發明的上述技術方案中，原料初步預混合優選采用將原料置入高速混合機在常溫下整體初步預混合2～5分鐘排出，再送入磨盤形動力學碾磨混合機進行預混合。所述整體初步預混合是指各原料組分的本體形態基本沒有改變的混合。