专利名称：生物降解树脂的生产方法
技术领域：
本发明属于树脂制备技术领域，特别是涉及一种生物降解树脂的生产方法。
当前，以淀粉为主要原料生产生物降解塑料的厂家，大多未对淀粉进行改性处理或仅是进行简单处理，淀粉含水分较高、粒径较大，淀粉与树脂混熔效果差，原料品种单一，致使制品中淀粉含量低、降解速度慢、物理性能较差、制品品种单一。
现有的生产工艺过程包括变性淀粉的制备和降解母料的制备。但该制备技术存在以下不足淀粉覆羟改性剂单一，一般是铝酸化合物；淀粉在于燥脱水时要加入淀粉量1～5％的粒度阻聚剂，增加了生产成本；淀粉细化不连续，生产效率低；原料树脂品种单一(只有PE)，产品应用范围窄。
本发明的制备技术适用原料范围大，可增加产品品种，拓展应用领域。淀粉脱水不必加粒度阻聚剂，可降低生产成本，简化工艺。后续有多级细化工序，可提高产品质量。本工艺可连续生产，操作易控制，产品无气泡、水泡，产品质量和生物降解性能优良。
降解材料作为高科技产品和环保产品，已经成为当今世界瞩目的研究开发领域。这项技术的发展不但扩展了普通高分子材料的功能，而且缓解了使用普通高分子材料与保护环境的矛盾，市场前景十分广阔。
本发明旨在提供一种淀粉与树脂混熔良好、生物降解性能优良、连续运转的、万吨级产业化的、应用范围广的生物降解树脂的生产工艺技术与装备。
本生物降解树脂的主要原料包括热塑性树脂、工业淀粉、液相介质、偶联剂、润滑剂、增塑剂和氧化促降剂等。
其中热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺；工业淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉或木薯淀粉；液相介质为工业白油、高沸点溶剂油；偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或锆类偶联剂；润滑剂为硬脂酸盐、硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯；增塑剂为己(癸)二酸二辛酯或邻苯二甲酸二辛酯；氧化促降剂为玉米油或环氧大豆油。
本发明采用如下技术方案生物降解树脂的生产方法，包括淀粉干燥、细化、与介质分离、改性和混合造粒工艺过程，其具体的生产工艺过程为(1)淀粉干燥淀粉干燥采用脱水釜脱水方式，使淀粉中的水含量低于5‰；将淀粉和工业白油或高沸点溶剂油按1∶1～2重量比例在均浆釜中混合均匀，然后将搅匀的淀粉浆料放入脱水釜中进行真空脱水；脱水釜中的真空度为0.05～0.095MPa，温度为100～160℃；(2)淀粉细化冷却后的淀粉浆料采用串联砂磨机组进行细化处理，使淀粉的粒径细化至平均10μm以下；(3)离心分离细化后的淀粉浆料放入离心机中，脱去其中的液相介质，得到淀粉滤饼；(4)淀粉改性离心后的淀粉滤饼投入高速混合机中，加入干燥淀粉重量0.5-5％的偶联剂、干燥淀粉重量0.5-7.5％的润滑剂进行改性；在100℃～170℃条件下，混合10～30分钟后成为变性淀粉；(5)与热塑性树脂混合将上述变性淀粉加入到低速混合机中，与干燥淀粉重量25-80％的热塑性树脂、干燥淀粉重量1-10％的增塑剂、干燥淀粉重量0.5-7.5％的润滑剂和干燥淀粉重量1-15％的氧化促降剂混合，混合搅拌10～30分钟后出料；(6)造粒用长径比为40～48∶1带有排气及混炼塑化螺杆的双螺杆挤出机或混炼式挤出机将上述混合料挤出造粒，造粒工艺温度为100-240℃。
本发明还可以采用如下技术措施所述的生物降解树脂的生产方法，其淀粉为工业玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉或木薯淀粉。
所述的生物降解树脂的生产方法，其脱水釜脱水干燥后的淀粉浆料要在冷却釜中冷却至60℃以下。
所述的生物降解树脂的生产方法，其偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或锆类偶联剂。
所述的生物降解树脂的生产方法，其润滑剂为硬脂酸盐、硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯。
所述的生物降解树脂的生产方法，其热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺。
所述的生物降解树脂的生产方法，其增塑剂为己(癸)二酸二辛酯或邻苯二甲酸二辛酯。
所述的生物降解树脂的生产方法，其氧化促降剂为玉米油或环氧大豆油。
所述的生物降解树脂的生产方法，其淀粉砂磨细化采用3-7台砂磨机串联方式连续进行。
所述的生物降解树脂的生产方法，其挤出造粒过程有两级排气。两级排气可减少产品中的挥发物含量，避免制品特别是膜制品及纤维制品生产时产生气泡、水泡。造粒采用风冷热切或水拉条式进行。
本发明具有的优点和积极效果(1)采用淀粉脱水技术，将淀粉的水份降到5‰以下。
(2)采用连续式的微细化处理技术，使淀粉平均粒径≤10μm，增大了淀粉的表面积，保证了其下游制品的质量。
(3)加入多种改性剂，对淀粉进行覆羟改性，降低了淀粉的表面亲水性，提高了淀粉在基料中的分散性和与基体树脂的相熔性，提高了淀粉在树脂和制品中的含量。
(4)采用大长径比、特殊螺杆组合、带有排气的混炼造粒设备，确保了树脂的质量。
这不仅意味着生物降解树脂具有良好的降解性能，而且可以节约有限的石油资源，大大减少高分子材料垃圾的产生量。另外，由于加入了大量淀粉和促降解剂，其废弃物有利于堆肥化处理，是回收利用的一种独特方式，符合再资源化的治理措施。
生物降解树脂可广泛应用于生产一次性包装材料、农用地膜、非织造布、注吹塑制品、片材制品、发泡材料、育苗钵等。
2.淀粉细化冷却后的淀粉浆料采用4台串联的砂磨机组对其进行细化处理，使淀粉的粒径细化至平均10μm以下。
3.离心分离细化后的淀粉浆料放入离心机，脱去其中的液相介质，得到淀粉滤饼。
4.淀粉改性离心后的淀粉滤饼分多次投入高速混合机中，每次投入150公斤淀粉滤饼，加入钛酸酯偶联剂1.5Kg、硬脂酸润滑剂1.5Kg进行改性；在150℃条件下，混合20分钟后成为变性淀粉；5.与热塑性树脂混合将上述变性淀粉加入到低速混合机中，与热塑性树脂聚乙烯75Kg、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯1.5Kg、润滑剂硬脂酸1.5Kg、氧化促降剂环氧大豆油3Kg混合，混合搅拌20分钟后出料；6.造粒用长径比为45∶1带有两级排气及混炼塑化螺杆的双螺杆挤出机或混炼式挤出机将上述混合料挤出造粒成生物降解树脂，造粒工艺温度为170℃。造粒机头为风冷热切式。经过以上工序，制得性能优良的本发明产品生物降解树脂。
实施例2参照附
图1，生物降解树脂的生产方法，包括淀粉干燥、细化、分离、改性、混合和造粒工艺过程，具体的生产工艺过程和条件参数1.淀粉干燥将工业土豆淀粉1500Kg和工业白油按1∶1.8重量比在均浆釜中混合均匀，然后将搅匀的淀粉浆料放入脱水釜中进行真空脱水；脱水釜中的真空度为0.06MPa，温度为140℃，干燥至淀粉中的水含量低于5‰。然后将淀粉浆料放入冷却釜中冷却至50℃。
2.淀粉细化冷却后的淀粉浆料采用5台串联的砂磨机组对其进行细化处理，使淀粉的粒径细化至平均10μm以下。
3.离心分离细化后的淀粉浆料放入离心机，脱去其中的液相介质，得到淀粉滤饼。
4.淀粉改性离心后的淀粉滤饼分多次投入高速混合机中，每次投入150公斤淀粉滤饼，加入铝酸酯偶联剂3Kg、聚乙烯蜡润滑剂6Kg进行改性；在120℃条件下，混合28分钟后成为变性淀粉；5.与热塑性树脂混合将上述变性淀粉加入到低速混合机中，与热塑性树脂聚苯乙烯60Kg、增塑剂己二酸二辛酯4.5Kg、润滑剂聚乙烯蜡8Kg、氧化促降剂玉米油6Kg混合，混合搅拌25分钟后出料；6.造粒用长径比为45∶1带有两级排气及混炼塑化螺杆的双螺杆挤出机或混炼式挤出机将上述混合料挤出造粒成生物降解树脂，造粒工艺温度为200℃。造粒机头为风冷热切式。经过以上工序，制得性能优良的本发明产品生物降解树脂。
实施例3实施例1中，淀粉为木薯淀粉，淀粉改性用偶联剂为硅烷偶联剂，热塑性树脂采用聚丙烯，造粒机头为水拉条式，造粒温度为180℃，其他条件同实施例1，制得的生物降解树脂性能优良。
实施例4实施例2中，淀粉改性和与热塑性树脂混合用润滑剂为氧化聚乙烯，热塑性树脂采用聚酰胺，造粒机头为风冷热切式，造粒温度为210℃，其他条件同实施例2，制得本发明所述的生物降解树脂。
权利要求
1.生物降解树脂的生产方法，包括淀粉干燥、细化、液固分离、改性和混合造粒工艺过程，其特征在于具体的生产工艺为(1)淀粉干燥淀粉干燥采用脱水釜脱水方式，使淀粉中的水含量低于5‰；将淀粉和工业白油或高沸点溶剂油按1∶1～2重量比例在均浆釜中混合均匀，然后将搅匀的淀粉浆料放入脱水釜中进行真空脱水；脱水釜中的真空度为0.05～0.095MPa，温度为100～160℃；(2)淀粉细化冷却后的淀粉浆料采用串联砂磨机组进行细化处理，使淀粉细化至平均粒径10μm以下；(3)离心分离细化后的淀粉浆料放入离心机，脱去其中的液相介质，得到淀粉滤饼；(4)淀粉改性离心后的淀粉滤饼投入高速混合机中，加入干燥淀粉重量0.5-5％的偶联剂、干燥淀粉重量0.5-7.5％的润滑剂进行改性；在100℃～170℃条件下，混合10～30分钟后成为变性淀粉；(5)与热塑性树脂混合将上述变性淀粉加入到低速混合机中，与干燥淀粉重量25-80％的热塑性树脂、干燥淀粉重量1-10％增塑剂、干燥淀粉重量0.5-7.5％润滑剂和干燥淀粉重量1-15％氧化促降剂混合，混合搅拌10～30分钟后出料；(6)造粒用长径比为40～48∶1带有排气及混炼塑化螺杆的双螺杆挤出机或混炼式挤出机将上述混合料挤出造粒，造粒工艺温度为100～240℃。
2.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于淀粉为工业玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉或木薯淀粉。
3.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于脱水釜脱水干燥后的淀粉浆料要在冷却釜中冷却至60℃以下。
4.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或锆类偶联剂。
5.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于润滑剂为硬脂酸盐、硬脂酸、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚酰胺。
7.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于增塑剂为己(癸)二酸二辛酯或邻苯二甲酸二辛酯。
8.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于氧化促降剂为玉米油或环氧大豆油。
9.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于淀粉砂磨细化采用3～7台砂磨机串联方式连续进行。
10.根据权利要求1所述的生物降解树脂的生产方法，其特征在于挤出造粒过程有两级排气，造粒采用风冷热切或水拉条式进行。
全文摘要
生物降解树脂的生产方法属于树脂制备技术领域。制备工艺:淀粉干燥采用脱水釜脱水方式,使淀粉水含量低于5‰;砂磨机组细化淀粉至平均粒径10μm以下;离心分离得到淀粉滤饼;加入干燥淀粉重量0.5－5%的偶联剂、0.5－7.5%的润滑剂使淀粉改性;在混合机中加入干燥淀粉重量25－80%的热塑性树脂、1－10%的增塑剂、0.5－7.5%的润滑剂和1－15%的氧化促降剂,混合搅拌10～30分钟后出料;用长径比40～48∶1带有排气的双螺杆混炼挤出机造粒,工艺温度100～240℃。本发明具有原料范围广、价廉易得、生产工艺简单、易工业化实施、生产成本低、生物降解树脂具有降解性能良好的优点。
文档编号C08L3/00GK1363625SQ01134820
公开日2002年8月14日 申请日期2001年11月15日 优先权日2001年11月15日
发明者刘嘉藩, 全世普 申请人:天津丹海股份有限公司