一种淀粉生物基材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及生物基材料技术领域，具体涉及一种淀粉生物基材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.目前，大量的塑料被用于生产包装袋，聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、聚偏二氯乙烯(pvdc)是应用最广泛的食品包装材料，这类膜材料具有阻止氧气渗入的作用，能达到食品保鲜包装的效果。然而，塑料膜存在着安全性不好、环境性能差以及对不可再生的石油资源依赖性强的严重社会问题，在食品包装领域受到越来越多的限制。一方面，聚氯乙烯热稳定性和耐光性差，100℃以上和长时间阳光曝晒开始分解出对人体有害的氯化氢气体，同时，用于聚氯乙烯膜中的增塑剂己二酸二酯(deha)等属于干扰内分泌的环境激素类物质，可以诱发癌变；另一方面，塑料膜废弃在自然环境中，很难自行降解，特别是pe膜，需要几百年才能降解，给生态环境造成严重的“白色污染”；同时，塑料膜原料来自石油，而石油属于不可再生资源，大量使用塑料膜将会加剧能源危机。因此，寻找塑料膜的替代品，研究以天然材料或生物合成材料为原料的生物基包装膜，达到降低污染的目的是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种淀粉生物基材料及其制备方法和应用，通过共混加热和酯化交联将天然淀粉、聚乙烯和少量塑化添加剂混合共聚，制得了一种新型生物基材料，利用该生物基材料制得的包装袋降解周期短，有利于保护环境和减少白色污染。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种淀粉生物基材料，包括以下原料：玉米淀粉、聚乙烯、聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：20％-50％，聚乙烯：40％-70％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。
5.优选的，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：20％，聚乙烯：70％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。
6.优选的，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：35％，聚乙烯：55％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。
7.优选的，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：50％，聚乙烯：40％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。
8.上述一种淀粉生物基材料的制备方法，包括如下步骤：
9.s1、按上述重量份数，分别称量玉米淀粉、聚乙烯、聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油备用；
10.s2、将玉米淀粉和聚乙烯加入高混机中，设置混合温度为80-110℃，混合10-20min，得到混料a；
11.s3、将混料a加入密炼机中，设置密炼机温度为45-65℃，转子转速为70-80r/min，密炼20-30min后，加入聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，密炼30-50min后，得到混料b；
12.s4、将混料b加入双螺杆挤出机中，控制挤出机内温度为130-170℃，经熔融挤出、冷切拉条、成型切粒、结晶干燥后得到淀粉生物基材料。
13.上述一种淀粉生物基材料在制备包装袋上的应用。
14.因此，本发明采用上述一种淀粉生物基材料及其制备方法和应用，具有以下有益效果：
15.(1)将该材料用于包装袋的生产，提高了包装袋产品各项使用性能，拉伸性能和冲击强度均能达到使用标准，质感更加柔和；
16.(2)缩短了包装袋的降解周期，有利于保护环境和减少白色污染；
17.(3)增加了生物基材的使用量，减少了对石油基材的依赖。
18.下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
20.一种淀粉生物基材料，包括以下原料：玉米淀粉、聚乙烯、聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：20％-50％，聚乙烯：40％-70％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。
21.上述一种淀粉生物基材料的制备方法，包括如下步骤：
22.s1、按上述重量份数，分别称量玉米淀粉、聚乙烯、聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油备用；
23.s2、将玉米淀粉和聚乙烯加入高混机中，设置混合温度为80-110℃，混合10-20min，得到混料a；
24.s3、将混料a加入密炼机中，设置密炼机温度为45-65℃，转子转速为70-80r/min，密炼20-30min后，加入聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，密炼30-50min后，得到混料b；
25.s4、将混料b加入双螺杆挤出机中，控制挤出机内温度为130-170℃，经熔融挤出、冷切拉条、成型切粒、结晶干燥后得到淀粉生物基材料。
26.实施例1
27.按重量份数计，取以下各原料，玉米淀粉：20％，聚乙烯：70％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。
28.先将玉米淀粉和聚乙烯加入高混机中，设置混合温度为100℃，混合20min，得到混料a；将混料a加入密炼机中，设置密炼机温度为60℃，转子转速为80r/min，密炼30min后，加入聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，密炼50min后，得到混料b；将混料b加入双螺杆挤出机中，控制挤出机内温度为150℃，经熔融挤出、冷切拉条、成型切粒、结晶干燥后得到淀粉生物基材料a1。
29.实施例2
30.按重量份数计，取以下各原料，优选的，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：35％，聚乙烯：55％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。
31.先将玉米淀粉和聚乙烯加入高混机中，设置混合温度为100℃，混合20min，得到混
料a；将混料a加入密炼机中，设置密炼机温度为60℃，转子转速为80r/min，密炼30min后，加入聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，密炼50min后，得到混料b；将混料b加入双螺杆挤出机中，控制挤出机内温度为150℃，经熔融挤出、冷切拉条、成型切粒、结晶干燥后得到淀粉生物基材料a2。
32.实施例3
33.按重量份数计，取以下各原料，优选的，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：50％，聚乙烯：40％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。
34.先将玉米淀粉和聚乙烯加入高混机中，设置混合温度为100℃，混合20min，得到混料a；将混料a加入密炼机中，设置密炼机温度为60℃，转子转速为80r/min，密炼30min后，加入聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，密炼50min后，得到混料b；将混料b加入双螺杆挤出机中，控制挤出机内温度为150℃，经熔融挤出、冷切拉条、成型切粒、结晶干燥后得到淀粉生物基材料a3。
35.性能测试：
36.分别将本发明实施例1-3制备得到的生物基材料用于包装袋的生产中，对生产所得的包装袋的性能进行测试，包括抗拉强度、断裂伸长率、硬度以及降解时间测试，结果如表1所示。
37.表1
38.样品编号抗拉强度(mpa)断裂伸长率(％)硬度降解时间(m)实施例126.96283.93质软≤6(m)实施例230.12296.61质软≤6(m)实施例328.54289.54质硬≤6(m)普通塑料包装袋6.38150.98质软≥200(y)塑料购物袋10.68231.17质硬≥200(y)
39.通过表1主要性能的数据对比结果可知，将本发明制备的生物基材料用于包装袋的生产，提高了包装袋产品各项使用性能，拉伸性能和冲击强度均能达到使用标准，质感更加柔和；当淀粉含量增加时，产品硬度会下降，使膜袋更加柔软，较适合用于农用地膜和食品包装，反之，产品硬度会上升，膜袋更加坚挺，适合用于购物袋；同时还缩短了包装袋的降解周期，有利于保护环境和减少白色污染。
40.因此，本发明提供了一种淀粉生物基材料及其制备方法和应用，通过共混加热和酯化交联将天然淀粉、聚乙烯和少量塑化添加剂混合共聚，制得了一种新型生物基材料，利用该生物基材料制得的包装袋降解周期短，有利于保护环境和减少白色污染。
41.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种淀粉生物基材料，其特征在于，包括以下原料：玉米淀粉、聚乙烯、聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：20％-50％，聚乙烯：40％-70％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。2.根据权利要求1所述的一种淀粉生物基材料，其特征在于，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：20％，聚乙烯：70％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。3.根据权利要求1所述的一种淀粉生物基材料，其特征在于，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：35％，聚乙烯：55％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。4.根据权利要求1所述的一种淀粉生物基材料，其特征在于，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：50％，聚乙烯：40％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。5.如权利要求1-4任一项所述的一种淀粉生物基材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、按上述重量份数，分别称量玉米淀粉、聚乙烯、聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油备用；s2、将玉米淀粉和聚乙烯加入高混机中，设置混合温度为80-110℃，混合10-20min，得到混料a；s3、将混料a加入密炼机中，设置密炼机温度为45-65℃，转子转速为70-80r/min，密炼20-30min后，加入聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，密炼30-50min后，得到混料b；s4、将混料b加入双螺杆挤出机中，控制挤出机内温度为130-170℃，经熔融挤出、冷切拉条、成型切粒、结晶干燥后得到淀粉生物基材料。6.如权利要求5所述制得的一种淀粉生物基材料在制备包装袋上的应用。

技术总结
本发明公开了一种淀粉生物基材料及其制备方法和应用，属于生物基材料技术领域。包括以下原料：玉米淀粉、聚乙烯、聚乙烯马来酸酐接枝共聚物和甘油，按重量份数计，各组分用量如下：玉米淀粉：20％-50％，聚乙烯：40％-70％，聚乙烯马来酸酐接枝共聚物：5％，甘油：5％。本发明提供一种淀粉生物基材料及其制备方法和应用，通过共混加热和酯化交联将天然淀粉、聚乙烯和少量塑化添加剂混合共聚，制得了一种新型生物基材料，利用该生物基材料制得的包装袋降解周期短，有利于保护环境和减少白色污染。有利于保护环境和减少白色污染。


技术研发人员：林金水
受保护的技术使用者：汕头市金江科技有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/10/15