專利名稱：一種植物纖維增強淀粉復合包裝材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種植物纖維增強淀粉復合包裝材料及其制備方法。
背景技術：
目前大量使用的包裝材料仍是以不能降解的塑料包裝材料為主，形成了嚴重的 “白色污染。目前使用的一類可生物降解的天然高分子原料之一是淀粉；如玉米淀粉、馬鈴 薯淀粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麥淀粉等；淀粉是多糖類化合物，在自然環境下由微生物作 用而分解，最終分解為無毒的CO2和H2O,且來源廣泛、價格低廉。但是淀粉分子鏈含有大量 羥基，容易在分子鏈內和分子鏈外形成氫鍵，因此難溶，難熔，并且耐水性差，一遇水或長期 在潮濕空氣中，容易吸收水分，其穩定性下降。也有利用植物纖維作為生物降解材料的報 導，植物纖維的加入提供一定的機械強度，有利于提高材料生物降解性能。但其耐水性也有 限，長期在潮濕空氣中，容易吸濕，從而使其機械強度下降，影響包裝的質量和效果。

發明內容
本發明的目的在于克服現有完全生物降解材料存在的的耐水性差、容易吸濕，機 械強度弱的缺點，提供一種植物纖維增強淀粉復合材料及其制備方法；以實現提高可生物 降解的復合包裝材料的耐水性，提高其機械強度；真正能完全緩解塑料帶來的“白色污染”。本發明的植物纖維增強淀粉復合包裝材料是由陽離子改性土豆淀粉、秸稈纖維、 聚乙烯醇、無機填料、交聯劑、增塑劑混合后經雙螺桿擠出機熔融共混擠出得到的產品；其 熔融共混物中各組分的重量份為陽離子改性土豆淀粉40飛0份、秸稈纖維1(Γ20份、聚乙 烯醇5 10份、無機填料5 10份、交聯劑5 10份、增塑劑5 10份。所述稻草秸稈纖維是由稻草秸稈經過粉碎，過6(Γ70目篩，再浸泡在溫度 300C :35°C的重量百分比為8% 12%的LiCl/DMAC的溶液中l(T30min。所述交聯劑為氫氧化鈣。所述增溶劑為尿素。所述無機填料是滑石粉。植物纖維增強淀粉復合包裝材料的制備方法包括以下步驟
(1)秸稈纖維的處理將稻草秸稈粉碎，過6(Γ70目篩，浸泡在溫度30°C 35°C的重量 百分比為8% 12%的LiCl/DMAC的溶液中l(T30min ；
(2)備料按照各組分的份數備料陽離子改性土豆淀粉4(Γ60份、秸稈纖維1(Γ20份、 聚乙烯醇5 10份、無機填料5 10份、交聯劑5 10份、增塑劑5 10份；將陽離子改性土豆淀 粉的一半加入65、0°C的熱水糊化，待用；
所述陽離子改性土豆淀粉是按現有技術將土豆淀粉在堿催化劑存在下，使淀粉與 N-(2，3-環氧丙基)三甲銨鹽(GTA)起醚化反應而制得的；
(3)將已糊化的陽離子土豆淀粉、浸泡處理好的秸稈纖維、聚乙烯醇、增塑劑，在高速混 合機中纊lOmin，再加入另一半未糊化的土豆淀粉，無機填充劑和交聯劑，在高速混合機中10 15min ；
(4)通過雙螺桿擠出機擠出造粒，控制機頭溫度12(T140°C，螺桿轉速10(Tl20r/min。本發明充分利用了植物纖維和淀粉可生物降解、具有對環境友好、資源豐富，價 格低廉等優異特性，在材料性能上起到有效的協調作用和互補作用。并添加全降解熱穩定 劑聚乙烯醇，與親水性的纖維素有很好的粘接力，因此可以作為粘合劑和增強劑，有效改善 植物纖維與淀粉之間的均勻混合，提高材料的力學性能。無機填料碳酸鈣化學性質不活潑， 具有耐化學藥品性和電絕緣性，因此一方面可以起到調節材料的穩定性、剛性和硬度，從而 提高材料的機械性能和耐熱性；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，容易在分子鏈內和分子鏈外形成氫鍵，因此難溶，難 熔，因此加入增塑劑水、尿素。水是小分子，可以與淀粉中的羥基形成氫鍵，尿素中含有大量 的氨基可以與淀粉中的羥基形成氫鍵酰化，從而使水和尿素起到增塑淀粉的作用。氫氧化 鈣可以作為材料的交聯劑，少量加入可以提高材料的耐水性，尺寸穩定性。與現有熱塑性 土豆淀粉復合包裝材料比較其拉伸強度提高了 40飛0% ；挺度提高了 40飛0% ；吸水率％降低 13 30%。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步說明。實施例1
(1)秸稈纖維的處理將稻草秸稈粉碎，過6(Γ70目篩，浸泡在溫度30°C 35°C的重量 百分比為8% 12%的2千克LiCl/DMAC的溶液中l(T30min ；
(2)備料陽離子改性土豆淀粉20千克、秸稈纖維5千克、聚乙烯醇5千克、無機填料1 千克、交聯劑2千克、增塑劑5千克；其中陽離子土豆淀粉是經過土豆淀粉在堿催化劑存在 下，與N-(2，3-環氧丙基)三甲銨鹽(GTA)起醚化反應而制得的陽離子淀粉，并將其一半加 入65、0°C的3千克的熱水糊化，待用；
(3)將一半糊化的陽離子土豆淀粉、浸泡處理好的秸稈纖維以及全降解熱穩定劑聚乙 烯醇，增塑劑，在高速混合機中纊lOmin，再加入另一半未糊化的土豆淀粉，無機填充劑和交 聯劑，在高速混合機中l(Tl5min ；
(4)通過雙螺桿擠出機擠出造粒，控制機頭溫度12(T140°C，螺桿轉速10(Tl20r/min。制備出的新材料力學性能、吸水率與熱塑性土豆淀粉復合包裝材料的比較如表1 所述
權利要求
1.一種植物纖維增強淀粉復合包裝材料，其特征在于，由陽離子改性土豆淀粉、秸稈 纖維、聚乙烯醇、無機填料、交聯劑、增塑劑混合后經雙螺桿擠出機熔融共混擠出得到的產 品；其熔融共混物中各組分的重量份為陽離子改性土豆淀粉4(Γ60份、秸稈纖維1(Γ20 份、聚乙烯醇5 10份、無機填料5 10份、交聯劑5 10份、增塑劑5 10份。
2.根據權利要求1所述的植物纖維增強淀粉復合包裝材料，其特征在于，所述稻草秸 稈纖維是由稻草秸稈經過粉碎，過6(Γ70目篩，再浸泡在溫度30°C 35°C的重量百分比為 8% 12% 的 LiCl/DMAC 的溶液中 10 30min。
3.根據權利要求1所述的植物纖維增強淀粉復合包裝材料，其特征在于，所述交聯劑 為氫氧化鈣，所述增溶劑為尿素，所述無機填料是滑石粉。
4.一種如權利要求1所述植物纖維增強淀粉復合包裝材料的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟(1)秸稈纖維的處理將稻草秸稈粉碎，過6(Γ70目篩，浸泡在溫度30°C 35°C的重量 百分比為8% 12%的LiCl/DMAC的溶液中l(T30min ；(2)備料按照各組分的份數備料陽離子改性土豆淀粉4(Γ60份、秸稈纖維1(Γ20份、 聚乙烯醇5 10份、無機填料5 10份、交聯劑5 10份、增塑劑5 10份；將陽離子改性土豆淀 粉的一半加入65、0°C的熱水糊化，待用；所述陽離子改性土豆淀粉是按現有技術將土豆淀粉在堿催化劑存在下，使淀粉與 N-(2，3-環氧丙基)三甲銨鹽(GTA)起醚化反應而制得的；(3)將已糊化的陽離子土豆淀粉、浸泡處理好的秸稈纖維、聚乙烯醇、增塑劑，在高速混 合機中纊lOmin，再加入另一半未糊化的土豆淀粉，無機填充劑和交聯劑，在高速混合機中 10 15min ；(4)通過雙螺桿擠出機擠出造粒，控制機頭溫度12(T140°C，螺桿轉速10(Tl20r/min。
全文摘要
本發明公開了一種植物纖維增強淀粉復合包裝材料及其制備方法。植物纖維增強淀粉復合包裝材料，是由陽離子改性土豆淀粉、秸稈纖維、聚乙烯醇、無機填料、交聯劑、增塑劑混合后經雙螺桿擠出機熔融共混擠出得到的產品；其熔融共混物中各組分的重量份為陽離子改性土豆淀粉40~60份、秸稈纖維10~20份、聚乙烯醇5~10份、無機填料5~10份、交聯劑5~10份、增塑劑5~10份。本發明與現有熱塑性土豆淀粉復合包裝材料比較，其拉伸強度提高了40~60%；挺度提高了40~60%；吸水率%降低15~30%。
文檔編號C08L29/04GK102079822SQ20101051299
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者曾廣勝, 林瑞珍 申請人:曾廣勝