[发明专利]一种高淀粉填充的全生物降解薄膜及制备方法

说明书

本发明涉及生物降解材料领域，具体涉及一种高淀粉填充的全生物降解薄膜及制备方法。所述全生物降解薄膜的制备原料和重量占比为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯35～50％，淀粉35～45％，甘油6～15％，无机填充料2～5％，N‑羟甲基丙烯酰胺0.5～1.5％，甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5～1.5％，添加剂1～3％，上述原料总量为100％。本发明工艺简单，淀粉含量超过35％，生产成本低，薄膜强度高、耐撕裂、挺度好、表面不出油，适用于一次性包装材料。

技术领域

本发明涉及生物降解材料领域，具体涉及一种高淀粉填充的全生物降解薄膜及制备方法。

背景技术

淀粉是来源丰富价格低廉的天然高分子材料，可以在自然条件下完全降解为水和二氧化碳，可以作为填充材料降低材料的成本。淀粉分子内含有较强分子内氢键，使其熔点高于降解温度，因此不能直接熔融塑化加工，需要加入含羟基的塑化剂如甘油、乙二醇、丙二醇、山梨醇或其他低聚物先塑化得到热塑性淀粉，再与其他聚合物一同熔融加工。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是近几年来人们研究比较广泛的生物降解高分子材料，具有良好的热塑性、热稳定性、分子柔韧性，同时断裂伸长率、杨氏模量和抗拉强度的值都很高，很多性能与低密度聚乙烯(PE)相似，作为薄膜可以替代PE应用于食品包装和农用地膜等领域

用生物降解的PBAT代替难降解PE用作购物袋、包装袋等一次性薄膜材料，是解决“白色污染”的有效途径。但PBAT成本较高，用低成本的淀粉填充PBAT，可以降低PBAT的成本。淀粉的亲水性使其与疏水性的PBAT之间相容性很差，较高含量的淀粉会降低薄膜制品的性能，薄膜拉伸撕裂强度、断裂伸长率都会降低。CN110804217A公开了一种高填充淀粉母粒及其制备方法，所用原料中含有20～35份的聚烯烃材料，聚烯烃属于不可降解材料，无法实现全生物降解。CN102731840A公开了一种用于一次性餐具的高填充可降解淀粉塑料，含有玻璃纤维等增强材料用于硬质餐具，不适用于薄膜制品。现有技术中，常采用马来酸酐等接枝聚合物提高材料的相容性，酸酐键在自然环境中化学性能不稳定，容易反应得到羧酸，这对烯烃类聚合物没有明显影响，但对于PBAT在内的聚酯类生物降解材料，脆弱的酯键很容易在羧基的催化作用下断裂造成材料的提前降解。

本发明选用N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯复配作为反应性改性剂，提高淀粉与PBAT的相容性，本发明不需要制备塑化淀粉母粒，实现了PBAT与淀粉的一次性共混，并得到较高淀粉填充的PBAT薄膜材料。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高淀粉填充的全生物降解薄膜，解决淀粉填充量较高时材料力学性能降低的问题，从而进一步降低材料的成本，能够满足购物袋、包装袋的使用要求。本发明的另一个目的在于提供一种高淀粉填充材料的制备方法，实现淀粉的塑化和与PBAT的共混经过一次双螺杆共混实现，减少多次共混造成材料的性能下降和成本增加。

为实现本发明的目的，通过以下技术方法来实现：

一种高淀粉填充的全生物降解薄膜，所述薄膜的制备原料和重量占比为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯35～50％，淀粉35～45％，甘油6～15％，无机填充料2～5％，N-羟甲基丙烯酰胺0.5～1.5％，甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5～1.5％，添加剂1～3％，上述原料总量为100％。

所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯在190℃和2.16kg的测试条件下熔体流动速率≤4g/10min。在此条件下，聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯分子量较高，其聚合物内部活泼的羧基和羟基含量较低，在双螺杆中共混时提供较强的剪切力，提高聚合物与淀粉和其他改性剂的混合效果。

所述淀粉与甘油的重量比为8∶2-2.5，在此条件下，甘油作为塑化剂可以实现对淀粉的塑化，不会明显降塑化低淀粉的力学性能。

所述无机填充剂为微米级粉末，填充剂粒径在1250目～5000目之间。优选3000目的滑石粉。

所述添加剂为抗氧剂、抗水解剂、开口剂和色粉的一种或几种。