一种疏水淀粉基生物降解片材及其制备方法与流程

本发明涉及生物降解片材，尤其涉及一种疏水淀粉基生物降解片材及其制备方法。

背景技术：

1、目前，片材类包装材料主要为聚丙烯，在生产过程中不仅会产生或需要添加一些有毒有害物质，对人体和环境造成危害，而且废弃的包装材料在自然环境中难以分解，会造成白色污染。

2、而环保降解的高分子材料已成为目前主要发展趋势。在生物基片材中，淀粉具有来源广泛、价格低廉、再生周期短等优点，成为研究的重点。由于淀粉存在较强的氢键作用力，并且分子结构呈现极性，表现出强烈的吸水性能，而吸水后淀粉基材料的性能下降明显，影响被包装物品的质量。

3、改性淀粉一般能有效解决吸水问题，但往往难以塑化，流动性差，实际过程中釆用螺杆挤出难以实施。增塑剂可较好地解决淀粉塑化以及与高分子材料的相容性问题，核心问题在于破坏淀粉的结晶结构，使其与聚丙烯树脂共混挤出。但常用的增塑剂存在缓慢析出的可能，导致片材力学强度不够，影响其使用范围。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种疏水淀粉基生物降解片材及其制备方法。

2、一种疏水淀粉基生物降解片材，其原料按质量份包括：淀粉90-120份，聚丙烯110-135份，降解助剂12-19份，疏水助剂5-10份，过硫酸铵0.01-0.1份，亚油酸2-8份，硝酸铈铵0.001-0.01份，分散剂1-3份，滑石粉2-4份。

3、优选地，淀粉为玉米淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉、豌豆淀粉中至少一种。

4、优选地，分散剂为环氧大豆油、硬脂酸、聚乙烯蜡中至少一种。

5、优选地，疏水助剂由氟碳聚合物和硅烷偶联剂组成。

6、本发明所用疏水助剂由氟碳聚合物和硅烷偶联剂复配，氟碳聚合物是一种具有很强疏水性能的材料，可以在材料表面形成一层薄膜，使水无法渗透。而硅烷偶联剂则可以与材料表面产生化学反应，形成一层硅氧键，增加材料表面的疏水性能。

7、更优选地，硅烷偶联剂为甲基三氯硅烷。

8、优选地，疏水助剂采用如下具体步骤制取：将氟碳聚合物、纳米二氧化硅、甲基丙烯酸缩水甘油酯加入至n,n-二甲基甲酰胺中搅拌1-2h，调节体系ph值至4-5，氮气保护下100-115℃反应10-20h，过滤，洗涤，真空干燥。

9、本发明采用纳米二氧化硅与甲基丙烯酸缩水甘油酯发生亲核取代反应，环氧键开环并与二氧化硅反应增强疏水性，与氟碳聚合物亲和性极高在其表面结合后形成的疏水助剂，不仅在聚丙烯树脂中具有极好的分散性，而且可与预处理淀粉表面亚油酸长链结构缠结，在保证淀粉基降解片材疏水效果的同时，有效增强抗拉撕性能。

10、更优选地，氟碳聚合物、纳米二氧化硅、甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比5-10：1-4：0.1-1。

11、更优选地，氟碳聚合物为聚四氟乙烯。

12、优选地，滑石粉为食品级，不低于1250目，白度高于90%。

13、优选地，降解助剂为聚丙烯专用降解助剂（详见申请号为202310458172.2的中国专利，发明名称为一种降解pp、pe的降解助剂，申请日为2023年04月26日，公开号为cn116178921a，公开日为2023年05月30日）。

14、上述疏水淀粉基生物降解片材的制备方法，包括如下步骤：

15、s1、将淀粉、水混合均匀，调节体系ph值至7.1-7.6，加入过硫酸铵，60-70℃搅拌1-2h，依次加入亚油酸、硝酸铈铵，加入至高混锅中，高混锅温度为95-100℃，打开高混锅锅盖，搅拌至水分排干得到预处理淀粉；

16、s2、向预处理淀粉中加入聚丙烯搅拌4-8min，加入分散剂、滑石粉、降解助剂搅拌2-6min，冷却至40-60℃，140-180℃挤出造粒得到主机粒料；

17、s3、将聚丙烯、降解助剂、疏水助剂混合均匀，180-220℃挤出造粒得到辅机粒料；

18、s4、将主机粒料、辅机粒料分别投入主机为75平双、辅机为65平双的片材生产线中挤出压片，主机挤出温度为150-200℃，辅机温度为180-220℃，冷却压光。

19、优选地，s2中所用聚丙烯与s3中所用聚丙烯的质量比为30-50：80-85。

20、优选地，s2中所用降解助剂与s3中所用降解助剂的质量比为2-4：10-15。

21、有益效果

22、本发明将淀粉氧化后再引入亚油酸与铈离子，不仅可破坏淀粉结晶结构，提高淀粉塑性，在不外加增塑剂的条件下，与聚丙烯树脂共混效果好，使淀粉分子链可均匀分布于聚丙烯树脂中，通过试验证实本发明所得制品拉伸强度高，抗撕裂性能优异。

23、而本发明采用预处理淀粉与聚丙烯复合，融合性好，促使有机成分与无机成分结合在一起，内部细微空隙变小，同时在稀土离子铈的配合下可有效改善熔融性能，综合作用可改善片材力学性能，制品不仅拉伸强度高，而且耐热稳定性好。

24、淀粉作为可再生资源，本发明不仅可减少对不可再生资源的依赖，而且整个加工过程对人体和环境无害，同时所得制品在正常气候条件下30天可部分降解；而在70天降解试验中，其分解率可达59.6%，能够实现了良性循环。

技术特征：

1.一种疏水淀粉基生物降解片材，其特征在于，其原料按质量份包括：淀粉90-120份，聚丙烯110-135份，降解助剂12-19份，疏水助剂5-10份，过硫酸铵0.01-0.1份，亚油酸2-8份，硝酸铈铵0.001-0.01份，分散剂1-3份，滑石粉2-4份。

2.根据权利要求1所述疏水淀粉基生物降解片材，其特征在于，淀粉为玉米淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉、豌豆淀粉中至少一种。

3.根据权利要求1所述疏水淀粉基生物降解片材，其特征在于，分散剂为环氧大豆油、硬脂酸、聚乙烯蜡中至少一种。

4.根据权利要求1所述疏水淀粉基生物降解片材，其特征在于，疏水助剂由氟碳聚合物和硅烷偶联剂组成。

5.根据权利要求4所述疏水淀粉基生物降解片材，其特征在于，硅烷偶联剂为甲基三氯硅烷。

6.根据权利要求1所述疏水淀粉基生物降解片材，其特征在于，疏水助剂采用如下具体步骤制取：将氟碳聚合物、纳米二氧化硅、甲基丙烯酸缩水甘油酯加入至n,n-二甲基甲酰胺中搅拌1-2h，调节体系ph值至4-5，氮气保护下100-115℃反应10-20h，过滤，洗涤，真空干燥。

7.根据权利要求6所述疏水淀粉基生物降解片材，其特征在于，氟碳聚合物、纳米二氧化硅、甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比5-10：1-4：0.1-1。

8.根据权利要求4-7任一项所述疏水淀粉基生物降解片材，其特征在于，氟碳聚合物为聚四氟乙烯。

9.一种如权利要求1-8任一项所述疏水淀粉基生物降解片材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述疏水淀粉基生物降解片材的制备方法，其特征在于，s2中所用聚丙烯与s3中所用聚丙烯的质量比为30-50：80-85；

技术总结本发明涉及生物降解片材技术领域，具体公开了一种疏水淀粉基生物降解片材。本发明还公开了上述疏水淀粉基生物降解片材的制备方法，包括如下步骤：将淀粉、水混合均匀，调节体系pH值至7.1‑7.6，加入过硫酸铵，60‑70℃搅拌1‑2h，依次加入亚油酸、硝酸铈铵，搅拌至水分排干得到预处理淀粉；向预处理淀粉中加入聚丙烯搅拌，加入分散剂、滑石粉、降解助剂搅拌，挤出造粒得到主机粒料；将聚丙烯、降解助剂、疏水助剂混合均匀，挤出造粒得到辅机粒料；将主机粒料、辅机粒料分别投入主机为75平双、辅机为65平双的片材生产线中挤出压片，主机挤出温度为150‑200℃，辅机温度为180‑220℃，冷却压光。技术研发人员：李志辉,李晓萌,王磊,胡梁,杨晶受保护的技术使用者：金达科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5