專利名稱：一種硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前大量使用的包裝材料仍是以不能降解的塑料為主，形成了嚴重的“白色污染”?，F(xiàn)有可降解的包裝材料主要是紙制品和熱塑性淀粉，但紙制品易吸水，一旦吸水，就容易腐爛而失去力學強度，熱塑性淀粉材料較脆，同樣也容易吸水，尺寸穩(wěn)定性差，熱塑性加工性能也較差，因此成本較高。植物淀粉價格低，來源豐富(如玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麥淀粉等)，并且在自然環(huán)境下可完全生物分解，因此應(yīng)用于生產(chǎn)可降解材料的研究和生產(chǎn)中，但是淀粉分子鏈含有大量羥基，容易在分子鏈內(nèi)和分子鏈外形成氫鍵，因此難溶，難熔(即熱塑性加工性能差)，并且耐水性差，一遇水或長期存放在潮濕環(huán)境中，容易吸收水分，導致其穩(wěn)定性下降?？傮w來說，當前可完全生物降解材料還存在著生產(chǎn)成本高，難以加工，且力學性能不夠等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種強度高，耐水性好， 成本低，可生物降解的硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸(PLA)復合材料及其制備方法。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明之硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料由以下重量份數(shù)的原料制成玉米淀粉 30 - 60份、聚乳酸(PLA) 20 一 50份、無機填料硫酸鈣5 — 15份、增塑劑乙二醇5 — 20份、 增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 10 一 20份。改進力學性能優(yōu)選的重量配比為玉米淀粉30份、聚乳酸(PLA) 30份、無機填料硫酸鈣5份、增塑劑乙二醇20份、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 15份。改進降解性優(yōu)選的配比為玉米淀粉60份、聚乳酸(PLA) 20份、無機填料硫酸鈣 5份、增塑劑乙二醇5份、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 10份。本發(fā)明之硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料的制備方法，包括以下步驟
(1)將玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合8 — 15min (優(yōu)選10 min)，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；
(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂(MOD)混合，在常溫下反應(yīng)30- 65min (優(yōu)選 60min),再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物于常溫下混合20 — 45min (優(yōu)選 40min)，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；
(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺桿擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為90- 150°C (優(yōu)選 120°C)，螺桿轉(zhuǎn)速為 100 — 120r/min (優(yōu)選 110r/min)。本發(fā)明采用的玉米淀粉可生物降解，對環(huán)境友好，資源豐富，價格低廉，有利于加速材料在自然環(huán)境中的降解。本發(fā)明通過自由基反應(yīng)將馬來酸二辛脂(MOD)接枝到聚乳酸上，得到的馬來酸二辛脂(MOD)官能化的聚乳酸能與玉米淀粉的羥基反應(yīng)，聚乳酸與親水性的玉米淀粉有很好的粘接力，能夠提高界面結(jié)合力，因此可以作為粘合劑和增強劑，有效改善其與淀粉之間的均勻混合，提高材料的力學性能。無機填料硫酸鈣化學性質(zhì)不活潑，具有耐化學藥品性和電絕緣性，因此一方面可以調(diào)節(jié)材料的穩(wěn)定性、剛性和硬度，從而提高材料的力學性能和耐熱性；另外一方面，可提高材料的耐水性和外觀白度，大大地降低成本。由于淀粉分子鏈含有大量羥基，容易在分子鏈內(nèi)和分子鏈外形成氫鍵，因此難溶，難熔，加入增塑劑乙二醇，乙二醇是小分子物質(zhì)，滲透力強，分子中的羥基可以與淀粉中的羥基形成氫鍵，從而使玉米淀粉具有很好的熱塑性加工性能。本發(fā)明之硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料，強度高，耐水性好，成本低，可生物降解。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1
本實施例原料重量配比玉米淀粉6Kg、聚乳酸(PLA)6Kg、無機填料硫酸鈣lKg、增塑劑乙二醇4Kg、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 3Kgo制備方法
(1)將玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合lOmin，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；
(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂(MOD)混合，在常溫下反應(yīng)60min，再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物于常溫下混合40min，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；
(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺桿擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為120°C，螺桿轉(zhuǎn)速為110r/min。本實施例產(chǎn)品性能檢測，拉伸強度按GB/T12914 — 2008規(guī)定方法進行，斷裂伸長率按GB/T12914 - 2008規(guī)定方法進行，材料降解性能的評價采用土埋生物降解實驗(本生物降解實驗采用比較簡單的室內(nèi)土埋法，環(huán)境溫度18 士 5°C，所用土壤為普通戶外土壤，降解實驗開始后每隔10天加一定量的水，保持潮濕。間隔30天后，取出試樣，沖洗掉表面泥土并放于50°C烘箱中烘干M小時，然后計算失重率)，其實驗結(jié)果如表1。實施例2
本實施例原料重量配比玉米淀粉10Kg、聚乳酸(PLA)6Kg、無機填料硫酸鈣lKg、增塑劑乙二醇4Kg、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 2Kgo制備方法
(1)將玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合lOmin，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；
(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂(MOD)混合，在常溫下反應(yīng)60min，再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物于常溫下混合40min，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；
(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺桿擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為110°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min。本實施例產(chǎn)品性能檢測，拉伸強度按GB/T12914 — 2008規(guī)定方法進行，斷裂伸長率按GB/T12914 — 2008規(guī)定方法進行，材料降解性能的評價采用土埋生物降解實驗(本生物降解實驗采用比較簡單的室內(nèi)土埋法，環(huán)境溫度18 士 5°C，所用土壤為普通戶外土壤，降解實驗開始后每隔10天加一定量的水，保持潮濕。間隔30天后，取出試樣，沖洗掉表面泥土并放于50°C烘箱中烘干M小時，然后計算失重率)，其實驗結(jié)果如表1。實施例3
本實施例原料重量配比玉米淀粉Hg、聚乳酸(PLA) 4Kg、無機填料硫酸鈣lKg、增塑劑乙二醇lKg、增溶劑馬來酸二辛脂(MOD) 2Kgo制備方法
(1)將玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合lOmin，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；
(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂(MOD)混合，在常溫下反應(yīng)60min，再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物于常溫下混合40min，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；
(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺桿擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為120°C，螺桿轉(zhuǎn)速為110r/min。本實施例產(chǎn)品性能檢測，拉伸強度按GB/T12914 — 2008規(guī)定方法進行，斷裂伸長率按GB/T12914 — 2008規(guī)定方法進行，材料降解性能的評價采用土埋生物降解實驗(本生物降解實驗采用比較簡單的室內(nèi)土埋法，環(huán)境溫度18 士 5°C，所用土壤為普通戶外土壤，降解實驗開始后每隔10天加一定量的水，保持潮濕。間隔30天后，取出試樣，沖洗掉表面泥土并放于50°C烘箱中烘干M小時，然后計算失重率)，其實驗結(jié)果如表1。表1實施例1 一 3產(chǎn)品與聚乳酸性能檢測結(jié)果比較
權(quán)利要求
1.一種硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料，其特征在于，由以下重量份數(shù)的原料制成 玉米淀粉30 - 60份、聚乳酸20 - 50份、無機填料硫酸鈣5 — 15份、增塑劑乙二醇5 — 20 份、增溶劑馬來酸二辛脂10 - 20份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料，其特征在于，由以下重量份數(shù)的原料制成玉米淀粉30份、聚乳酸30份、無機填料硫酸鈣5份、增塑劑乙二醇20份、 增溶劑馬來酸二辛脂15份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料，其特征在于，由以下重量份數(shù)的原料制成玉米淀粉60份、聚乳酸20份、無機填料硫酸鈣5份、增塑劑乙二醇5份、 增溶劑馬來酸二辛脂10份。
4.一種如權(quán)利要求1至3之一所述的硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合8 — 15min，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂混合，在常溫下反應(yīng)30- 65min，再加入高速混合機中，與步驟(1)所得混合物于常溫下混合20 - 45min，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺桿擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為90- 150°C, 螺桿轉(zhuǎn)速為100 - 120r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟(1)將玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合lOmin，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣的混合物；(2)將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂混合，在常溫下反應(yīng)60min，再加入高速混合機中， 與步驟(1)所得混合物于常溫下混合40min，得玉米淀粉、增塑劑乙二醇、無機填充劑硫酸鈣、聚乳酸和增溶劑馬來酸二辛脂的混合物；(3)將步驟(2)所得混合物通過雙螺桿擠出機擠出，造粒，控制機頭溫度為120°C，螺桿轉(zhuǎn)速為110r/min。
全文摘要
一種硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料及其制備方法，該復合材料由以下重量份數(shù)的原料制成玉米淀粉30－60份、聚乳酸20－50份、無機填料硫酸鈣5－15份、增塑劑乙二醇5－20份、增溶劑馬來酸二辛脂10－20份。其制備方法是，將玉米淀粉、增塑劑乙二醇和無機填充劑硫酸鈣，加入高速混合機中，在常溫下混合8－15min；將聚乳酸與增溶劑馬來酸二辛脂混合，在常溫下反應(yīng)30－65min，再加入高速混合機中，與所得玉米淀粉、乙二醇和硫酸鈣的混合物于常溫下混合20－45min；將所得混合物通過雙螺桿擠出機擠出，造粒。本發(fā)明之硫酸鈣玉米淀粉聚乳酸復合材料，強度高，耐水性好，成本低，可生物降解。
文檔編號C08L3/02GK102161780SQ20111014545
公開日2011年8月24日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者付桃梅, 劉珍如, 劉立文, 寧勇, 楊志強, 魯紀鳴 申請人:劉立文