一种热塑性淀粉/PBAT生物降解复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及环保降解材料，具体涉及一种热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前石油基塑料广泛使用，但是其难以降解导致对环境造成严重影响，解决这一问题的有效途径是发展绿色环保的生物降解材料；目前聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(pbat)是一种人工合成的新型生物降解材料，具有生物可降解性和较好的力学性能，但是其成本较高，生物降解周期远超淀粉。

2、淀粉虽是一种优异的易降解天然高分子材料，但其分子内存在大量羟基形成强烈的氢键相互作用，导致天然淀粉不具备热塑性，难以热塑加工，且力学性能不佳，具有较大的脆性，不利于其日常使用，因此目前需对淀粉改性使其具备热塑性能，继而与pbat混合降低成本并提高生物降解性能；但是混合体系中淀粉含量的增加会导致力学性能大幅下降，故目前淀粉/pbat复合材料的力学性能与生物降解速率、成本是互相矛盾的，无法提高淀粉含量的同时获得良好的材料力学性能。

3、综上所述，考虑如何能提高淀粉占比的同时保持良好的材料力学性能，使其降低成本、提高生物降解性能；鉴于此，我们提出一种热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决上述背景技术中提到的不足，提供一种热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料及其制备方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料，所述复合材料各组分质量份数配比具体为：100份pbat、120-160份复合改性淀粉、8-15份增塑剂、1.5-3份润滑剂；

4、所述复合改性淀粉包括改性淀粉a和改性淀粉b；

5、所述改性淀粉a和改性淀粉b质量份数配比为1∶0.6-0.8；

6、所述改性淀粉a各组分质量份数配比具体为：100份淀粉原料、10-20份1250-2000目改性碳酸钙粉、3-6份六偏磷酸钠，上述组分混合、辐照后得到改性淀粉a；

7、所述改性淀粉b各组分质量份数配比具体为：100份淀粉原料、15-30份30%含固量的水性丙烯酸树脂水溶液、15-30份n,n-二甲基甲酰胺。

8、优选的，所述改性淀粉a和改性淀粉b的淀粉原料均采用玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、藕淀粉中的至少一种。

9、优选的，所述增塑剂采用质量份数比为0.2-0.3∶1的丙三醇和山梨糖醇。

10、优选的，所述润滑剂采用微晶石蜡、白油、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。

11、热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料的制备方法，所述制备方法具体步骤为：

12、步骤一：干燥淀粉原料，50-60℃下干燥至淀粉原料含水率不高于3%，粉碎粒径至13-25μm备用；

13、步骤二：分别制备改性淀粉a和改性淀粉b备用；

14、步骤三：按比例将改性淀粉a、改性淀粉b、pbat、增塑剂和润滑剂混匀，使用密炼机密炼20-30min，控制密炼温度155-165℃，转速65-80r/min；

15、步骤四：密炼后混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得复合材料母粒，复合材料母粒80-85℃下干燥备用。

16、优选的，所述改性淀粉a制备的具体步骤为：

17、步骤一：按比例称取1250-2000目碳酸钙粉，加入占碳酸钙粉质量0.8-1.5%的偶联剂，通过行星式球磨仪240-300r/min球磨0.5-2h后得到改性碳酸钙粉，60-85℃干燥3-6h，过筛1250-2000目得到改性碳酸钙粉备用；

18、步骤二：称取干燥备用的淀粉原料，按比例混入改性碳酸钙粉和六偏磷酸钠，混合均匀；

19、步骤三：混合过程中施加电子束辐照处理，辐照剂量4-6kgy得到改性淀粉a。

20、优选的，所述改性淀粉b制备的具体步骤为：

21、步骤一：制备水性丙烯酸树脂水溶液，称取单位质量份数的水性丙烯酸树脂乳液，稀释至30%含固量；

22、步骤二：按比例称取干燥备用的淀粉原料加入蒸馏水搅拌成淀粉糊，称取n,n-二甲基甲酰胺混合，在90-95℃下处理0.5-1h；

23、步骤三：混入水性丙烯酸树脂水溶液，搅拌均匀，在50-60℃下干燥48-72h，粉碎机粉碎得到改性淀粉b。

24、优选的，所述步骤四中双螺杆挤出机设置机筒温度为：一区130-135℃、二区135-140℃、三区140-145℃、四区145-150℃、五区150-160℃、六区160-165℃、七区165-170℃、八区165-170℃、机头155-160℃，螺杆转速为60-80r/min。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、该热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料，通过分步骤制备改性淀粉a和改性淀粉b与pbat共混的方法，能够在提高淀粉占比的同时获得良好力学性能，有利于降低生产成本，克服了淀粉高占比会导致复合材料力学性能不佳的问题，有利于提高生物降解速率，且该制备方法制备的样品质量稳定，有利于规模化生产。

技术特征：

1.一种热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料，其特征在于：所述复合材料各组分质量份数配比具体为：100份pbat、120-160份复合改性淀粉、8-15份增塑剂、1.5-3份润滑剂；

2.如权利要求1所述的热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料，其特征在于：所述改性淀粉a和改性淀粉b的淀粉原料均采用玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、藕淀粉中的至少一种。

3.如权利要求1所述的热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料，其特征在于：所述增塑剂采用质量份数比为0.2-0.3∶1的丙三醇和山梨糖醇。

4.如权利要求1所述的热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料，其特征在于：所述润滑剂采用微晶石蜡、白油、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。

5.权利要求1-4中任一项所述的热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体步骤为：

6.如权利要求5所述的热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性淀粉a制备的具体步骤为：

7.如权利要求5所述的热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性淀粉b制备的具体步骤为：

8.如权利要求5所述的热塑性淀粉/pbat生物降解复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中双螺杆挤出机设置机筒温度为：一区130-135℃、二区135-140℃、三区140-145℃、四区145-150℃、五区150-160℃、六区160-165℃、七区165-170℃、八区165-170℃、机头155-160℃，螺杆转速为60-80r/min。

技术总结本发明涉及环保降解材料技术领域，具体涉及一种热塑性淀粉/PBAT生物降解复合材料及其制备方法，复合材料各组分质量份数配比具体为：100份PBAT、120‑160份复合改性淀粉、8‑15份增塑剂、1.5‑3份润滑剂；复合改性淀粉包括改性淀粉A和改性淀粉B；改性淀粉A和改性淀粉B质量份数配比为1∶0.6‑0.8；通过分步骤制备改性淀粉A和改性淀粉B与PBAT混合的方法，能够在提高淀粉占比的同时获得良好力学性能，有利于降低生产成本，克服了淀粉高占比会导致复合材料力学性能不佳的问题，有利于提高生物降解速率，且该制备方法制备的样品质量稳定，有利于规模化生产。技术研发人员：王小威,杨家淑,焦峻峻受保护的技术使用者：泰州泽钰新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20