專利名稱：生物降解樹脂的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于樹脂制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種生物降解樹脂的生產(chǎn)方法。
當前，以淀粉為主要原料生產(chǎn)生物降解塑料的廠家，大多未對淀粉進行改性處理或僅是進行簡單處理，淀粉含水分較高、粒徑較大，淀粉與樹脂混熔效果差，原料品種單一，致使制品中淀粉含量低、降解速度慢、物理性能較差、制品品種單一。
現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝過程包括變性淀粉的制備和降解母料的制備。但該制備技術(shù)存在以下不足淀粉覆羥改性劑單一，一般是鋁酸化合物；淀粉在于燥脫水時要加入淀粉量1～5％的粒度阻聚劑，增加了生產(chǎn)成本；淀粉細化不連續(xù)，生產(chǎn)效率低；原料樹脂品種單一(只有PE)，產(chǎn)品應用范圍窄。
本發(fā)明的制備技術(shù)適用原料范圍大，可增加產(chǎn)品品種，拓展應用領(lǐng)域。淀粉脫水不必加粒度阻聚劑，可降低生產(chǎn)成本，簡化工藝。后續(xù)有多級細化工序，可提高產(chǎn)品質(zhì)量。本工藝可連續(xù)生產(chǎn)，操作易控制，產(chǎn)品無氣泡、水泡，產(chǎn)品質(zhì)量和生物降解性能優(yōu)良。
降解材料作為高科技產(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)品，已經(jīng)成為當今世界矚目的研究開發(fā)領(lǐng)域。這項技術(shù)的發(fā)展不但擴展了普通高分子材料的功能，而且緩解了使用普通高分子材料與保護環(huán)境的矛盾，市場前景十分廣闊。
本發(fā)明旨在提供一種淀粉與樹脂混熔良好、生物降解性能優(yōu)良、連續(xù)運轉(zhuǎn)的、萬噸級產(chǎn)業(yè)化的、應用范圍廣的生物降解樹脂的生產(chǎn)工藝技術(shù)與裝備。
本生物降解樹脂的主要原料包括熱塑性樹脂、工業(yè)淀粉、液相介質(zhì)、偶聯(lián)劑、潤滑劑、增塑劑和氧化促降劑等。
其中熱塑性樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺；工業(yè)淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉或木薯淀粉；液相介質(zhì)為工業(yè)白油、高沸點溶劑油；偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑或鋯類偶聯(lián)劑；潤滑劑為硬脂酸鹽、硬脂酸、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯；增塑劑為己(癸)二酸二辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯；氧化促降劑為玉米油或環(huán)氧大豆油。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，包括淀粉干燥、細化、與介質(zhì)分離、改性和混合造粒工藝過程，其具體的生產(chǎn)工藝過程為(1)淀粉干燥淀粉干燥采用脫水釜脫水方式，使淀粉中的水含量低于5‰；將淀粉和工業(yè)白油或高沸點溶劑油按1∶1～2重量比例在均漿釜中混合均勻，然后將攪勻的淀粉漿料放入脫水釜中進行真空脫水；脫水釜中的真空度為0.05～0.095MPa，溫度為100～160℃；(2)淀粉細化冷卻后的淀粉漿料采用串聯(lián)砂磨機組進行細化處理，使淀粉的粒徑細化至平均10μm以下；(3)離心分離細化后的淀粉漿料放入離心機中，脫去其中的液相介質(zhì)，得到淀粉濾餅；(4)淀粉改性離心后的淀粉濾餅投入高速混合機中，加入干燥淀粉重量0.5-5％的偶聯(lián)劑、干燥淀粉重量0.5-7.5％的潤滑劑進行改性；在100℃～170℃條件下，混合10～30分鐘后成為變性淀粉；(5)與熱塑性樹脂混合將上述變性淀粉加入到低速混合機中，與干燥淀粉重量25-80％的熱塑性樹脂、干燥淀粉重量1-10％的增塑劑、干燥淀粉重量0.5-7.5％的潤滑劑和干燥淀粉重量1-15％的氧化促降劑混合，混合攪拌10～30分鐘后出料；(6)造粒用長徑比為40～48∶1帶有排氣及混煉塑化螺桿的雙螺桿擠出機或混煉式擠出機將上述混合料擠出造粒，造粒工藝溫度為100-240℃。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其淀粉為工業(yè)玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉或木薯淀粉。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其脫水釜脫水干燥后的淀粉漿料要在冷卻釜中冷卻至60℃以下。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑或鋯類偶聯(lián)劑。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其潤滑劑為硬脂酸鹽、硬脂酸、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其熱塑性樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其增塑劑為己(癸)二酸二辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其氧化促降劑為玉米油或環(huán)氧大豆油。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其淀粉砂磨細化采用3-7臺砂磨機串聯(lián)方式連續(xù)進行。
所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其擠出造粒過程有兩級排氣。兩級排氣可減少產(chǎn)品中的揮發(fā)物含量，避免制品特別是膜制品及纖維制品生產(chǎn)時產(chǎn)生氣泡、水泡。造粒采用風冷熱切或水拉條式進行。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果(1)采用淀粉脫水技術(shù)，將淀粉的水份降到5‰以下。
(2)采用連續(xù)式的微細化處理技術(shù)，使淀粉平均粒徑≤10μm，增大了淀粉的表面積，保證了其下游制品的質(zhì)量。
(3)加入多種改性劑，對淀粉進行覆羥改性，降低了淀粉的表面親水性，提高了淀粉在基料中的分散性和與基體樹脂的相熔性，提高了淀粉在樹脂和制品中的含量。
(4)采用大長徑比、特殊螺桿組合、帶有排氣的混煉造粒設(shè)備，確保了樹脂的質(zhì)量。
這不僅意味著生物降解樹脂具有良好的降解性能，而且可以節(jié)約有限的石油資源，大大減少高分子材料垃圾的產(chǎn)生量。另外，由于加入了大量淀粉和促降解劑，其廢棄物有利于堆肥化處理，是回收利用的一種獨特方式，符合再資源化的治理措施。
生物降解樹脂可廣泛應用于生產(chǎn)一次性包裝材料、農(nóng)用地膜、非織造布、注吹塑制品、片材制品、發(fā)泡材料、育苗缽等。
2.淀粉細化冷卻后的淀粉漿料采用4臺串聯(lián)的砂磨機組對其進行細化處理，使淀粉的粒徑細化至平均10μm以下。
3.離心分離細化后的淀粉漿料放入離心機，脫去其中的液相介質(zhì)，得到淀粉濾餅。
4.淀粉改性離心后的淀粉濾餅分多次投入高速混合機中，每次投入150公斤淀粉濾餅，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑1.5Kg、硬脂酸潤滑劑1.5Kg進行改性；在150℃條件下，混合20分鐘后成為變性淀粉；5.與熱塑性樹脂混合將上述變性淀粉加入到低速混合機中，與熱塑性樹脂聚乙烯75Kg、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯1.5Kg、潤滑劑硬脂酸1.5Kg、氧化促降劑環(huán)氧大豆油3Kg混合，混合攪拌20分鐘后出料；6.造粒用長徑比為45∶1帶有兩級排氣及混煉塑化螺桿的雙螺桿擠出機或混煉式擠出機將上述混合料擠出造粒成生物降解樹脂，造粒工藝溫度為170℃。造粒機頭為風冷熱切式。經(jīng)過以上工序，制得性能優(yōu)良的本發(fā)明產(chǎn)品生物降解樹脂。
實施例2參照附

圖1，生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，包括淀粉干燥、細化、分離、改性、混合和造粒工藝過程，具體的生產(chǎn)工藝過程和條件參數(shù)1.淀粉干燥將工業(yè)土豆淀粉1500Kg和工業(yè)白油按1∶1.8重量比在均漿釜中混合均勻，然后將攪勻的淀粉漿料放入脫水釜中進行真空脫水；脫水釜中的真空度為0.06MPa，溫度為140℃，干燥至淀粉中的水含量低于5‰。然后將淀粉漿料放入冷卻釜中冷卻至50℃。
2.淀粉細化冷卻后的淀粉漿料采用5臺串聯(lián)的砂磨機組對其進行細化處理，使淀粉的粒徑細化至平均10μm以下。
3.離心分離細化后的淀粉漿料放入離心機，脫去其中的液相介質(zhì)，得到淀粉濾餅。
4.淀粉改性離心后的淀粉濾餅分多次投入高速混合機中，每次投入150公斤淀粉濾餅，加入鋁酸酯偶聯(lián)劑3Kg、聚乙烯蠟潤滑劑6Kg進行改性；在120℃條件下，混合28分鐘后成為變性淀粉；5.與熱塑性樹脂混合將上述變性淀粉加入到低速混合機中，與熱塑性樹脂聚苯乙烯60Kg、增塑劑己二酸二辛酯4.5Kg、潤滑劑聚乙烯蠟8Kg、氧化促降劑玉米油6Kg混合，混合攪拌25分鐘后出料；6.造粒用長徑比為45∶1帶有兩級排氣及混煉塑化螺桿的雙螺桿擠出機或混煉式擠出機將上述混合料擠出造粒成生物降解樹脂，造粒工藝溫度為200℃。造粒機頭為風冷熱切式。經(jīng)過以上工序，制得性能優(yōu)良的本發(fā)明產(chǎn)品生物降解樹脂。
實施例3實施例1中，淀粉為木薯淀粉，淀粉改性用偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，熱塑性樹脂采用聚丙烯，造粒機頭為水拉條式，造粒溫度為180℃，其他條件同實施例1，制得的生物降解樹脂性能優(yōu)良。
實施例4實施例2中，淀粉改性和與熱塑性樹脂混合用潤滑劑為氧化聚乙烯，熱塑性樹脂采用聚酰胺，造粒機頭為風冷熱切式，造粒溫度為210℃，其他條件同實施例2，制得本發(fā)明所述的生物降解樹脂。
權(quán)利要求
1.生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，包括淀粉干燥、細化、液固分離、改性和混合造粒工藝過程，其特征在于具體的生產(chǎn)工藝為(1)淀粉干燥淀粉干燥采用脫水釜脫水方式，使淀粉中的水含量低于5‰；將淀粉和工業(yè)白油或高沸點溶劑油按1∶1～2重量比例在均漿釜中混合均勻，然后將攪勻的淀粉漿料放入脫水釜中進行真空脫水；脫水釜中的真空度為0.05～0.095MPa，溫度為100～160℃；(2)淀粉細化冷卻后的淀粉漿料采用串聯(lián)砂磨機組進行細化處理，使淀粉細化至平均粒徑10μm以下；(3)離心分離細化后的淀粉漿料放入離心機，脫去其中的液相介質(zhì)，得到淀粉濾餅；(4)淀粉改性離心后的淀粉濾餅投入高速混合機中，加入干燥淀粉重量0.5-5％的偶聯(lián)劑、干燥淀粉重量0.5-7.5％的潤滑劑進行改性；在100℃～170℃條件下，混合10～30分鐘后成為變性淀粉；(5)與熱塑性樹脂混合將上述變性淀粉加入到低速混合機中，與干燥淀粉重量25-80％的熱塑性樹脂、干燥淀粉重量1-10％增塑劑、干燥淀粉重量0.5-7.5％潤滑劑和干燥淀粉重量1-15％氧化促降劑混合，混合攪拌10～30分鐘后出料；(6)造粒用長徑比為40～48∶1帶有排氣及混煉塑化螺桿的雙螺桿擠出機或混煉式擠出機將上述混合料擠出造粒，造粒工藝溫度為100～240℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于淀粉為工業(yè)玉米淀粉、小麥淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉或木薯淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于脫水釜脫水干燥后的淀粉漿料要在冷卻釜中冷卻至60℃以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑或鋯類偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于潤滑劑為硬脂酸鹽、硬脂酸、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于熱塑性樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于增塑劑為己(癸)二酸二辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于氧化促降劑為玉米油或環(huán)氧大豆油。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于淀粉砂磨細化采用3～7臺砂磨機串聯(lián)方式連續(xù)進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于擠出造粒過程有兩級排氣，造粒采用風冷熱切或水拉條式進行。
全文摘要
生物降解樹脂的生產(chǎn)方法屬于樹脂制備技術(shù)領(lǐng)域。制備工藝:淀粉干燥采用脫水釜脫水方式,使淀粉水含量低于5‰;砂磨機組細化淀粉至平均粒徑10μm以下;離心分離得到淀粉濾餅;加入干燥淀粉重量0.5－5%的偶聯(lián)劑、0.5－7.5%的潤滑劑使淀粉改性;在混合機中加入干燥淀粉重量25－80%的熱塑性樹脂、1－10%的增塑劑、0.5－7.5%的潤滑劑和1－15%的氧化促降劑,混合攪拌10～30分鐘后出料;用長徑比40～48∶1帶有排氣的雙螺桿混煉擠出機造粒,工藝溫度100～240℃。本發(fā)明具有原料范圍廣、價廉易得、生產(chǎn)工藝簡單、易工業(yè)化實施、生產(chǎn)成本低、生物降解樹脂具有降解性能良好的優(yōu)點。
文檔編號C08L3/00GK1363625SQ01134820
公開日2002年8月14日 申請日期2001年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月15日
發(fā)明者劉嘉藩, 全世普 申請人:天津丹海股份有限公司