專利名稱：生物降解性木薯淀粉基材料及制品的制作方法
本

發(fā)明內容
屬于化工材料的制備技術領域，涉及一種綠色環(huán)保型生物降解淀粉材料的制備及其制品。
近年來，隨著人們生活方式由“節(jié)儉型”向“消費型”轉變，一次性塑料商品的使用量大幅度增加。大量塑料制品的應用一方面給工農業(yè)生產和人民生活帶來巨大的效益和方便，另一方面也給生態(tài)環(huán)境帶來嚴重的污染，形成“白色”公害。解決白色污染，可根據國情采取不同措施操作，目前常用的方法一是回收利用，二是焚燒處理，三是采用降解樹脂/塑料，但它們在實際操作中都存在有一些問題和局限。一次性塑料垃圾回收困難，再利用的局限性很大，不能形成回收與利用的平衡，并且會出現再生品的劣質。將塑料垃圾高溫裂解制作汽油、煤油等，清潔處理及材質分類難，能量消耗大，獲取成品量少而價高，短期內難以普遍推廣應用。塑料垃圾的焚燒，既消耗大氣中的氧氣，又會產生大量的污染物質，如氮氧化物、碳氧化物和毒中之毒者二惡英等。綜合而言，生物降解塑料的技術是本領域最為倡導的方式。在我國，生物降解性淀粉基材料的研究開發(fā)始于上世紀80年代初，近幾年隨著“白色污染”日趨嚴重。國家對此問題的重視和研制速度在加強加快。但由于淀粉填加量低，仍處于實驗總結提高階段。其存在的主要問題一是制造成本高，降解制品比非降解制品成本高出15％以上；二是制造工藝復雜以及淀粉的改性存在污水排放等問題；三是降解制品一般在塑料中填加光敏劑和淀粉，采用光和生物雙重降解方法，但迄今才技術上還未解決淀粉填加量超過60％這一難題，這些均在很大程度上制約了降解制品的推廣應用。另外，目前市場上使用的一次性紙制品餐具雖在一次性使用品上替代了一部分塑料制品，但它也存在著制約推廣的下述的五個方面問題一是紙制品的原料主要是木材，需要消耗大量我國資源緊缺的木材，造成浪費；二是造紙要產生廢水及大氣污染，而目前在這方面的治理工作又跟不上，造成很大損失；三是制造成本高，一般一個紙杯的制造成本是同樣體積塑料杯的2.5倍以上；四是紙本身雖可降解，但處于防油防水等目的，絕大多數餐具表面都涂有塑料或防油防水劑等，而這些物質卻是不可降解的；五是這類制品一般都不適宜在微波爐里加熱。
本發(fā)明的目的在于克服現有技術存在的問題，提供一種原料成本低、降解效果好、生產工藝簡單且易于推廣應用的生物降解性木薯淀粉基材料以及根據該材料制作的相應的制品。
本發(fā)明所述的淀粉基材料是一種以木薯淀粉(tapioca starch)為主要組分，以可降解的助劑(耦聯劑、相溶劑)、填料(鈦白粉)、增強劑聚烯烴(聚乙烯或聚丙烯)為輔料，經現代技術科學加工而形成的新的降解材料體系。木薯系經濟作物，在我國南方許多地區(qū)及泰國、馬來西亞等東南亞國家多有種植，具有產量高、質地好、種植容易的特點，目前主要用途是食用及用來加工酒及檸檬酸等。受氣候和應用范圍窄的影響，我國木薯種植量相對較少，但現今木薯淀粉的價格從國外進口回來的每噸價格比國內長期以來一直沿用的玉米淀粉每噸價格還要低300～700元，以木薯淀粉為原料生產生物降解性材料及制品，無疑將為其應用開拓新的途徑。
本發(fā)明所述的生物降解性木薯淀粉基材料主要由包括木薯淀粉(tapiocastarch)、聚烯烴(polyolefine)、相溶劑(mutual melting agent，采用親和型相溶劑)、耦聯劑(compling-agent，如AB型表面處理耦聯劑)和鈦白粉(titanium pigment)在內的五種物質組成，各物質在產品中所占的重量百分比為木薯淀粉70％～85％， 聚 烯 烴 5％～15％，相 溶 劑5％～10％，耦 聯 劑 3％～8％，鈦 白 粉1％～2％。
在本發(fā)明的技術方案中，由于在配方及組分上使木薯淀粉物質的含量達到70％～85％，因而實現了一種技術上的突破，可以使淀粉基材料及制品具有更好的生物降解性。這是因為淀粉含量一旦高于60％，材料的降解速度就會大大提高。淀粉是葡萄糖單元通過α-1.4或α-1.6糖苷鍵形成的天然高分子，于常溫下經埋土后，在微生物體內淀粉酶的作用下水解成葡萄糖，經過TCA循環(huán)進一步氧化成二氧化碳和水。由于淀粉分子的降解，少量的聚乙烯或聚丙烯分子鏈也會隨之斷裂，形成細小的碎?；蚍勰毡竞腿鸬涞膶W術研究資料報道在淀粉/聚烯烴共混體系內不僅存在著生物降解與非生物降解兩種作用，同時還存在“相互增效”的效應，因而可達到材料全部降解的目的。經常溫埋土實驗結果表明，用本發(fā)明所述生物降解性木薯淀粉基材料制成的制品在20開始變脆，30天內降解60％，8～12個月內可全部降解。與目前本領域普遍使用的紙漿模塑、秸稈、玉米淀粉等類材料制品相比，不僅成本低、外觀顏色潔白、氣味香，而且各項性能均要優(yōu)異。
本發(fā)明制品的實際制備工藝包括配料、混煉、造粒、對粒料注塑(或壓延制成片材、吸塑)、發(fā)泡、拉膜等加工過程并最終形成制品，使用設備包括高速混煉機、雙螺桿擠出造粒機組、壓片機組、自動打杯機組、粉碎機、空氣壓縮機等，其生產工藝簡練、精化，易規(guī)?；a，不需要進行預糊化或化學改性，也不需要使用有機溶劑、水、蒸汽等，因而在生產過程中不會產生任何廢水、廢起、廢渣等“三廢”，對環(huán)境不產生污染。所形成的制品包括一次性餐飲容器和器皿(快餐飯盒、碗盤、口杯、刀、叉、勺、筷……)、包裝容器(家用電器包裝用發(fā)泡材料、果品包裝材料、食品袋、垃圾袋)、包裝膜、醫(yī)用器材以及農用膜等。其降解餐盒、碗盤等耐熱溫度為130℃，最適宜置于微波爐里加熱食品、飲料等，具有優(yōu)異的耐油及耐水性能；其耐寒溫度為-20℃，可在冰箱內冷凍食品、冰快、飲料等。此外，該材料的回收制品經粉碎后可用于種植蘑菇、養(yǎng)花或者經過發(fā)泡作為包裝材料的應用。
權利要求
1.一種用于生產一次性塑料制品的生物降解性木薯淀粉基材料，其特征在于它由下述重量百分比的物質組成木薯淀粉70％～8 5％，聚烯烴5％～15％，相溶劑 5％～10％， 耦聯劑3％～8％，鈦白粉 1％～2％。
2.根據權利要求1所述木薯淀粉基材料制作的一次性生物降解性木薯淀粉產品，其特征在于所說的產品包括一次性餐飲容器和器皿、包裝容器、包裝膜、醫(yī)用器材以及農用膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產一次性塑料制品的生物降解性木薯淀粉基材料的制備，其材料由木薯淀粉、聚烯烴、相溶劑、耦聯劑和鈦白粉等物質組成，具有原料成本低、降解效果好、生產工藝簡單且易于推廣應用等優(yōu)點。由該木薯淀粉基材料制成的制品包括一次性餐飲容器和器皿、包裝容器、包裝膜、醫(yī)用器材以及農用膜等。
文檔編號A61L33/06GK1532217SQ03114569
公開日2004年9月29日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權日2003年3月25日
發(fā)明者姜省民, 吳同剛 申請人:姜省民, 吳同剛