一種高阻隔性降解塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及降解塑料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種W淀粉為主體，具有高阻隔性的降解塑 料。
【背景技術(shù)】
[0002] 普通高分子塑料分子量高達幾十萬，而且分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，被微生物分解的速度十 分緩慢，完全降解通常需要100年W上，因而傳統(tǒng)塑料制品使用丟棄后極易造成環(huán)境污染。 另外，由于傳統(tǒng)塑料的原料依賴于石油資源，隨著石油資源的逐漸枯竭和價格飛漲，塑料制 品承受著巨大的價格壓力。而生物降解塑料由于含有易被微生物分解的活性基團(哲基、醋 基、駿基等)，當(dāng)被放在自然環(huán)境中在一定溫度和濕度條件下，由于微生物、光照、機械力等 作用，極易被分解成為水和二氧化碳，從而回歸大自然。尤其是大部分生物塑料的原料不再 依賴石油資源，因此無論從保護環(huán)境的角度還是減少石油資源消耗的角度來看，生物降解 塑料都具有廣闊的發(fā)展空間。
[0003] 生物降解塑料自八十年代問世W來，一直成為新材料研究的熱點。最初是W淀粉 填充于通用塑料的生物降解塑料。淀粉填充型生物降解塑料不但可W替代部分普通塑料， 而且生物破壞性良好，極大地促進了塑料的生物降解性和崩潰分化。90年代淀粉填充型生 物降解塑料得到了較為廣泛的應(yīng)用。到了 90年代后期，一方面，隨著淀粉處理技術(shù)的發(fā)展， 通過對淀粉的改性，淀粉用量越來越高。另一方面，通過微生物發(fā)酵或化學(xué)合成了具有生物 降解功能的生物聚合物，聚乳酸（PLA)、聚了二酸了二醇醋（PBS)、二氧化碳聚合物（PPC)、 聚哲基脂肪酸醋（PHA)、聚己內(nèi)醋（PCL)等新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)促使生物降解塑料全面進入 不依賴于石油資源的生物降解塑料時期。然而由于微生物發(fā)酵或化學(xué)合成生物降解塑料生 產(chǎn)成本過高，僅在某些特殊領(lǐng)域應(yīng)用，阻礙了其大面積推廣使用。淀粉基塑料作為生物塑料 的基礎(chǔ)，隨著生物塑料的發(fā)展，由于成本低、性能優(yōu)、適應(yīng)于通用塑料制品的加工，因此所占 據(jù)的位置越來越重要，得到了良好的發(fā)展和應(yīng)用。
[0004] 淀粉是一種多哲基天然高分子化合物，分子間W氨鍵相互締合成為淀粉顆粒。由 于分子間存在強氨鍵作用，其鄰近分子間往往W氨鍵相互作用形成微晶結(jié)構(gòu)的完整顆粒， 淀粉間氨鍵致使其分解溫度低于烙融溫度，因此難于熱塑成型加工。若采用一定方法使淀 粉分子間強作用力降低，使其具有熱塑性能，則淀粉是一種理想的熱塑性生物降解材料。淀 粉的熱塑性原理就是在熱力場、外力場和增塑劑作用下，破壞原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使分子結(jié)構(gòu) 無序，實現(xiàn)由晶態(tài)向非晶態(tài)的轉(zhuǎn)化，從而使其在分解前先實現(xiàn)烙融，具有熱塑性。
[0005] 中國專利公開號CN103865106A公開了一種高淀粉含量的生物降解塑料及制備方 法，該種高淀粉含量的生物降解塑料W玉米、馬鈴馨淀粉等天然植物淀粉為主要原料，W完 全可生物降解的聚己締醇為主增初劑和聚己二醇為輔增初劑，并添加環(huán)保類復(fù)合增塑劑W 及加工助劑混煉而成。其中復(fù)合增塑劑是由哲基酸類化合物、甘油、山梨醇和聚己二醇按任 意比例配置而成。通過使用增塑劑達到淀粉的熱塑性。
[0006] 中國專利公開號CN103627034A公開了淀粉基生物降解塑料的制備方法，將樹脂、 增容劑、潤滑劑、無機材料超細(xì)粉、纖維、熱塑性淀粉樹脂、生物降解材料、發(fā)泡劑分別依次 投入控溫混合機中混合，用雙螺桿擠出機中造粒，即成為淀粉基生物降解塑料。
[0007] 根據(jù)上述，因淀粉良好的相容性和改性后的熱塑性，可W將淀粉塑料用于食品的 包裝來替換普通塑料包裝。但由于淀粉增塑時需要加入大量的小分子增塑劑才可W保證淀 粉塑化，極性增塑劑直接導(dǎo)淀粉塑料阻濕性降低，使水汽、氧氣等小分子物質(zhì)滲入，導(dǎo)致淀 粉基降解塑料用于包裝時含水食品無法保濕保證食品的口感風(fēng)味；干燥食品無法阻濕來保 證食品的防潮變質(zhì)。因此，淀粉塑料存在阻隔性差的缺陷限制了淀粉基塑料在包裝領(lǐng)域的 推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對現(xiàn)有淀粉基生物塑料阻隔性差的缺陷，本發(fā)明提供了一種W淀粉為主體，具 有高阻隔性的降解塑料。該高阻隔性降解塑料利用微晶淀粉具有短鏈直鏈微晶結(jié)構(gòu)，通過 醋類阻隔劑的醋交換擴鏈，大幅提高淀粉塑料的阻隔性，使淀粉塑料可用于水汽阻隔、氧氣 阻隔等保鮮包裝膜。進一步提供了高阻隔性降解塑料的制備方法。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種高阻隔性降解塑料，其特征在于：由微晶淀粉與端駿基了二酸了二醇醋預(yù)聚物通 過阻隔劑醋交換并擴鏈形成的高阻隔性降解塑料，其原料配方按重量份計包括W下組分： 微晶淀粉 50-65份， 端駿基了二酸了二醇醋預(yù)聚物 20-25份， 阻隔劑 3-5份， 耐熱助劑 2-3份， 擴鏈劑 0. 5-1份， 催化劑 0. 02-0. 05份， 加工助劑 0. 3-1. 0份。
[0010] 所述的微晶淀粉為水合回生法得到的具有短鏈直鏈結(jié)構(gòu)的微晶淀粉，優(yōu)選在巧樣 酸弱酸條件下通對天然淀粉加熱并快速冷卻得到的微晶淀粉，其中天然淀粉可選用玉米淀 粉、馬鈴馨淀粉、木馨淀粉、魔芋淀粉、魏豆淀粉中的至少一種。
[0011] 所述的端駿基了二酸了二醇醋預(yù)聚物數(shù)均分子量為5000-8000。
[001引所述的阻隔劑為聚（癸二酸-甘油）醋、聚（巧樣酸-1,8-辛二醇）醋、聚（巧樣 酸-辛二醇-癸二酸）醋、聚（癸二酸-甘油-巧樣酸）醋、聚（癸二酸-1,2-丙二醇-巧 樣酸）醋中的一種。
[0013] 所述的耐熱助劑為納米沉淀硫酸領(lǐng)，粒子的粒徑范圍為20-40nm，且粒子呈球形， 用于淀粉基生物降解塑料可提高加工流動性，提升淀粉耐熱性。
[0014] 所述的擴鏈劑為了二酷氯、己二酷氯中的一種。
[0015] 所述的催化劑為有機錫類，選用辛酸亞錫、二月桂酸二了基錫中的一種。
[0016] 所述的加工助劑為潤滑劑，選擇聚己締蠟、微晶石蠟、礦物油、白油、硬脂酸的巧鹽 或儀鹽中的至少一種。
[0017] 一種高阻隔性降解塑料的制備方法，其特征在于具體步驟如下： 1)將重量份50-65的微晶淀粉、重量份20-25的端駿基了二酸了二醇醋預(yù)聚物、重量 份0. 5-1份的擴鏈劑、適量水加入反應(yīng)蓋中升溫至60-100°C，勻速攬拌反應(yīng)30-40分鐘，使 微晶淀粉與端駿基了二酸了二醇醋預(yù)聚物W雙螺旋形式互相纏繞形成凝膠網(wǎng)絡(luò)變成凝膠 淀粉復(fù)合物，其中水的用量為微晶淀粉質(zhì)量的20-30% ; 2) 將重量份3-5的阻隔劑、重量份0. 02-0. 05的有機錫類催化劑加入步驟1)得到的凝 膠淀粉復(fù)合物，反應(yīng)蓋壓力升至2. 0-3. 5MPa，溫度升至100-120°C，在50-100巧m的低速攬 拌條件下，通過醋交換和擴鏈反應(yīng)30-60分鐘，然后泄壓，并保持真空度0. 02-0. 08 MPa,通 過10-15分鐘的排水得到柔性團狀物； 3) 將步驟2)得到的柔性團狀物與重量份2-3的耐熱助劑、重量份0. 3-1. 0的加工助劑 送入密煉機，利用密煉機兩轉(zhuǎn)子相對回轉(zhuǎn)進行混煉分散3-6分鐘，然后通過開煉機壓條； 4) 將步驟3)開煉機得到的壓條趁熱引入螺桿反應(yīng)擠出機，螺桿反應(yīng)擠出機為同向雙螺 桿擠出機，螺桿長徑比為25-35: 1，螺桿轉(zhuǎn)速200-3(K)巧m，各區(qū)溫度控制在；一區(qū)80-120°C ; 二區(qū)140-155°C 區(qū)165-175°C ;四區(qū)160-145°C ;五區(qū)140-120°C，通過螺桿擠出機剪切、 混煉、脫揮、擠出造粒，得到一種高阻隔性降解塑料。
[0018] 本發(fā)明一種高阻隔性降解塑料，針對現(xiàn)有淀粉基生物塑料阻隔性差的缺陷，利用 微晶淀粉具有短鏈直鏈微晶結(jié)構(gòu)，通過醋類阻隔劑的醋交換、擴鏈，使淀粉分子結(jié)構(gòu)中存有 大量的氧原