生物降解塑料及其制造方法 本发明涉及生物降解塑料及其制造方法。
自八十年代以来国内外均寻求通用塑料的代用品,以减少环境污染。其中开发最多的是生物降解塑料。从目前发表的专利文献分析具有价值的开发可归纳为以下四类:
(1)单独利用天然高分子的生物降解塑料。如定粉、纤维素及壳聚糖。目前这类高分子有的不能加工成型,如淀粉。有的加工工艺复杂,价格昂贵,无实用价值,如壳聚糖。
(2)与天然高分子相拼配的生物降解塑料。这类产品是指利用通用塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚合酸作为塑料的骨架,再与淀粉相混合(在一定条件下)制成的生物降解塑料。这类产品已有不少专利如CN1049671等。但这类产品作为一次性食品包装膜或农用膜使用存在明显的缺点,一是只能部分降解,二是埋入土垠中分解后,其网状残余物仍破坏地力,使土质变坏。
(3)由己内酰酯合成的聚合物,也具有生物降解性,但该聚合物熔点低,不能单独作为塑料使用。
(4)由微生物发酵制成生物降解塑料。美国、英国、日本正在开发用发酵法制得聚羟基丙酸酯和聚羟基丁酸酯作为塑料骨架,加入其它添加剂制成生物降解塑料,但价格十分昂贵,比通用塑料贵200倍。
本发明的目的是提供一种制造方法简单易行,产品具有一定的机械强度和塑性及优良的加工性能,用途广泛,不产生塑料垃圾的生物降解塑料及其制造方法。
由于聚麦芽三糖高分子化合物具有优良的加工性能及食用的安全性,能抽丝、能成膜,且膜具有一定的机械强度和塑性,因此本发明以聚麦芽三糖高分子化合物为主要骨架物质,再添加可食用的发泡剂、成核剂、增塑剂、被复剂及填充剂组成。
上述发泡剂为碳酸氢钠和柠檬酸,成核剂为碳酸钙,增塑剂为水和甘油或山梨糖醇或多元醇,被复剂为液体石腊或聚己内酰胺,填充剂为明胶或纤维素或直链绽粉及其衍生物。
上述各组分的重量百分比为:
聚麦芽三糖高分化合物 10~70
发泡剂 3~5
成核剂 0.5~2
增塑剂 5~10
被复剂 0.5~1.0
填充剂 10~50
其中发泡剂中地碳酸氢钠与柠檬酸的用量比为1∶1。
上述聚麦芽三糖高分子化合物的分子量最好为10万~30万。
本发明可按下述方式实现:
先按配比称取原料并通过搅拌机进行干混合,然后将混合物送入双螺杆挤压机中进行混合和塑化,最后将挤出的板材进行室温冷压成型,其中混合段温度为35°~45°,塑化段温度为75℃~85℃,挤出后的模板温度为45℃~55℃。
上述聚麦芽三糖高分子化合物可通过淀粉发酵方法制取。
上述增塑剂的添加量因季节不同而有所不同,其用量一般为5~10%,增塑效果十分理想,添加少量被复剂可改善加工性能,延缓水溶性。
本发明的制造方法简单易行,其设备与制造通用塑料的设备相同,其产品具有一定的机械强度和塑性及优良的加工性能,具有广泛的用途,如加工成快餐饭盒、冷饮杯等一次性食品包装物和洗涤用品包装物及建材等制品,具有无毒、无味、安全可靠、不污染环境等优点,成本仅为通用塑料的1.15倍。其制品能经受85℃~90℃的热水浸泡1.5~2小时不变形,但在水的长时间作用下能溶于水中,并被微生物分解,其最终分解物为二氢化碳和水,不会产生塑料垃圾污染环境。
实施例1
按下述重量称取各组分(单位:千克)
聚麦芽三糖高分子化合物(分子量为20万) 65.00
碳酸氢钠 2.50
柠檬酸 2.50
碳酸钙 0.50
水 7.00
甘油 3.00
液体石腊 1.00
明胶 18.50
先将各组分通过搅拌机进行干混合,然后将混合物送入双螺杆挤出机中进行混合和塑化,其混合段温度为35℃~45℃,塑化段温度为75℃~85℃,模板温度为45℃~55℃,制成1mm厚的板材并在冷模中压制成型,可制成各种一次性食品包装物。
实施例2
按下述重量称取各组分(单位:千克)
聚麦芽三糖高分子化合物(分子量为20万) 35.00
碳酸氢钠 2.00
柠檬酸 2.00
碳酸钙 1.00
水 8.00
山梨糖醇 2.00
聚己内酰胺 1.00
淀粉(马铃薯) 49.00
工艺流程及设备和工艺条件均与实施例1相同。