1.本技术涉及塑料降解的技术领域，更具体地说，它涉及一种淀粉基可降解塑料瓶。


背景技术：

2.淀粉是一种天然可再生的高淀粉基可降解塑料约占现有商用可降解塑料50%，广泛应用于食品包装薄膜、农业地膜、发泡塑料餐盒和医用骨组织工程支架等多个领域。由于淀粉丰富易得、价格低廉，受到了可降解塑料的青睐。
3.目前，与传统塑料相比，淀粉基可降解塑料的机械性能大幅度减弱，使得生产出来的塑料瓶无法在商业上得到进一步推广。因此，仍有改进的空间。


技术实现要素：

4.为了提高淀粉基可降解塑料瓶的机械性能，本技术提供一种淀粉基可降解塑料瓶。
5.第一方面，本技术提供一种淀粉基可降解塑料瓶，采用如下的技术方案：一种淀粉基可降解塑料瓶，包括以下重量份的组分：淀粉50-95份；乙烯基三乙氧基硅烷7-15份；甘露醇10-18份；抗氧剂2-5份；所述淀粉的直链含量为20%-40%。
6.通过采用上述技术方案，由于乙烯基三乙氧基硅烷与淀粉结合形成紧密的三维网络结构，分子间相互作用增强，而甘露醇能渗透到淀粉分子的内部，破坏淀粉分子间的氢键，由此甘露醇与乙烯基三乙氧基硅烷以及淀粉互相形成新的相对牢固且均匀的三维网络结构，使得塑料瓶的机械强度提高的同时，使得塑料瓶的降解率提高。并且，通过采用淀粉、乙烯基三乙氧基硅烷以及甘露醇互相协同配合，还有利于提高塑料瓶的柔韧性。
7.优选的，所述淀粉基可降解塑料瓶还包括以下重量份的组分：纤维素纳米晶12-20份；聚羟基丁酸酯9-14份。
8.通过采用上述技术方案，纤维素纳米晶（cncs）是从天然纤维中提取出的一种纳米级的纤维素。纤维素纳米晶与聚羟基丁酸酯结合形成三维网络结构，与甘露醇、乙烯基三乙氧基硅烷以及淀粉结合形成新的三维网状结构互相交叉缠结，使得塑料瓶的拉伸强度进一步提高，从而使得塑料瓶的机械强度增强，并且，由纤维素纳米晶与聚羟基丁酸酯结合形成的三维网络更好地抵挡水分子的进入与迁移，从而使得塑料瓶的耐水性提高。
9.优选的，所述淀粉基可降解塑料瓶还包括以下重量份的组分：聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液6-13份。
10.通过采用上述技术方案，聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液是用共价键将亲水的peo
（聚氧化乙烯）链段和疏水的ppo（聚苯醚）链段链结在一起的高分子化合物。通过加入聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液与纤维素纳米晶以及聚羟基丁酸酯结合，使得纤维素纳米晶与聚羟基丁酸酯之间的相容性增强，有利于促进纤维素纳米晶与聚羟基丁酸酯互相协同配合，使得塑料瓶的机械强度提高，同时，还使得塑料瓶的柔韧性提高。
11.优选的，所述淀粉基可降解塑料瓶还包括以下重量份的组分：邻苯二甲酸二辛酯5-10份。
12.通过采用上述技术方案，采用加入邻苯二甲酸二辛酯，有利于促进甘露醇均匀渗透到淀粉的颗粒之间，使得甘露醇、乙烯基三乙氧基硅烷以及淀粉结合形成的三维网状结构更加均匀，从而使得塑料瓶的降解率提高。
13.优选的，所述淀粉基可降解塑料瓶还包括以下重量份的组分：2-羟基丁二酸2-8份。
14.通过采用上述技术方案，采用加入2-羟基丁二酸，有利于提高塑料瓶的机械强度，同时，由于纤维素纳米晶或淀粉分子链上的羟基与2-羟基丁二酸上的羧基反应生成酯基，使得纤维素纳米晶或淀粉分子间的作用力减弱，从而使得塑料瓶的降解率提高。
15.优选的，所述抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂dltp以1.2:2-5质量比混合而成。
16.通过采用上述技术方案，抗氧剂1010的化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂dltp的化学名称为硫代二丙酸双月桂酯。采用特定比例混合得到的抗氧剂1010与抗氧剂dltp相互配合，使得淀粉不容易被氧化，进而使得淀粉与乙烯基三乙氧基硅烷以及甘露醇的协同作用不容易受到影响，从而使得塑料瓶具有较好的机械强度和柔韧性。
[0017]
优选的，所述淀粉为慈姑淀粉、竹芋淀粉、豌豆淀粉以及橡子淀粉中的一种或多种。
[0018]
第二方面，本技术提供一种淀粉基可降解塑料瓶的制备方法，采用如下的技术方案：一种淀粉基可降解塑料瓶的制备方法，将淀粉、乙烯基三乙氧基硅烷、甘露醇以及抗氧剂混合均匀得到混合溶液，然后将混合溶液挤出吹塑得到塑料瓶成品。
[0019]
通过采用上述技术方案，采用挤出吹塑的方法制成的塑料瓶，使得塑料瓶的生产过程简单方便，有利于工业化生产。
[0020]
优选的，所述混合溶液中还加入有由纤维素纳米晶和聚羟基丁酸酯预先混合的预混合溶液。
[0021]
优选的，将所述混合溶液倒入挤出机，所述挤出机的机头温度为120-140℃，所述机筒温度分为2区，分别为1区：105-125℃，2区：130-165℃，螺杆转速为60-75r/min 。
[0022]
通过采用上述技术方案，机筒温度采用分区的方式，有利于提高塑料瓶的机械强度和柔韧性，以此使得制备得到的塑料瓶满足生产的要求。
[0023]
综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过采用淀粉、乙烯基三乙氧基硅烷以及甘露醇互相协同复配，使得塑料瓶的机械性能提高，并且，还使得塑料瓶的降解率提高。
[0024]
2.通过采用纤维素纳米晶和聚羟基丁酸酯互相作用，使得塑料瓶的机械强度提高，同时，还使得塑料瓶的耐水性提高。
[0025]
3.通过加入聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液与纤维素纳米晶以及聚羟基丁酸酯相互配合，使得纤维素纳米晶与聚羟基丁酸酯之间的相容性增强，从而使得塑料瓶的机械强度和柔韧性均提高。
[0026]
4.通过采用吹塑的方法制备淀粉基可降解塑料瓶，并将挤出机的机筒温度分为2区制备得到塑料瓶成品，有利于提高塑料瓶的柔韧性和机械强度。
具体实施方式
[0027]
以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
[0028]
以下实施例和对比例中所采用的原料物质来源如表1所示。
[0029]
表1实施例1本实施例公开一种淀粉基可降解塑料瓶，包括以下重量的组分：慈姑淀粉50kg；乙烯基三乙氧基硅烷15kg；甘露醇15kg；硫代丙酸酯5kg。
[0030]
本实施例还公开一种淀粉基可降解塑料瓶的制备方法，具体如下：将慈姑淀粉50kg、乙烯基三乙氧基硅烷15kg、甘露醇15kg以及硫代丙酸酯5kg混合均匀得到混合溶液，然后将混合溶液倒入挤出机内，再将混合溶液挤出吹塑得到塑料瓶成品，其中，挤出机的机头温度为120℃，所述机筒温度分为2区，分别为1区：105℃，2区：130℃，螺杆转速为60r/min。
[0031]
实施例2与实施例1的区别在于：淀粉基可降解塑料瓶各组分的重量如下：
慈姑淀粉95kg；乙烯基三乙氧基硅烷7kg；甘露醇10kg；硫代丙酸酯2kg。
[0032]
实施例3与实施例1的区别在于：淀粉基可降解塑料瓶各组分的重量如下：慈姑淀粉62kg；乙烯基三乙氧基硅烷10kg；甘露醇18kg；硫代丙酸酯3kg。
[0033]
实施例4与实施例3的区别在于：预先将12kg的纤维素纳米晶和9kg的聚羟基丁酸酯混合均匀，再加入原料中与其他组分混合均匀。
[0034]
实施例5与实施例3的区别在于：预先将20kg的纤维素纳米晶和14kg的聚羟基丁酸酯混合均匀，再加入原料中与其他组分混合均匀。
[0035]
实施例6与实施例5的区别在于：以等量的纤维素纳米晶替代聚羟基丁酸酯。
[0036]
实施例7与实施例5的区别在于：以等量的聚羟基丁酸酯替代纤维素纳米晶。
[0037]
实施例8与实施例3的区别在于：预先将20kg的纤维素纳米晶、14kg的聚羟基丁酸酯以及13kg的聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液混合均匀，再加入原料中与其他组分混合均匀。
[0038]
实施例9与实施例8的区别在于：以等量的聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液替代纤维素纳米晶和聚羟基丁酸酯。
[0039]
实施例10与实施例8的区别在于：以等量的纤维素纳米晶和聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物替代聚羟基丁酸酯。
[0040]
实施例11与实施例8的区别在于：以等量的聚羟基丁酸酯和聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物替代纤维素纳米晶。
[0041]
实施例12与实施例3的区别在于：原料中还加入有7kg的邻苯二甲酸二辛酯与其他组分进行混合。
[0042]
实施例13与实施例3的区别在于：原料中还加入有5kg的2-羟基丁二酸与其他组分进行混合。
[0043]
实施例14与实施例3的区别在于：抗氧化剂由抗氧剂1010与抗氧剂dltp以1.2:5质量比混合而成。
[0044]
实施例15与实施例3的区别在于：原料中还加入有由20kg的纤维素纳米晶、14kg的聚羟基丁酸酯以及3kg的聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物预先混合的预混合溶液；10kg的邻苯二甲酸二辛
酯；8kg的2-羟基丁二酸；5kg的抗氧剂，抗氧化剂由抗氧剂1010与抗氧剂dltp以1.2:5质量比混合而成。
[0045]
对比例1与实施例3的区别在于：原料中不加入乙烯基三乙氧基硅烷和甘露醇。
[0046]
对比例2与实施例3的区别在于：原料中不加入甘露醇。
[0047]
对比例3与实施例3的区别在于：原料中不加入乙烯基三乙氧基硅烷。
[0048]
对比例4与实施例3的区别在于：以等量的玉米淀粉替代慈姑淀粉。
[0049]
对比例5与实施例3的区别在于：以等量的木薯淀粉替代慈姑淀粉。
[0050]
对比例6与实施例3的区别在于：淀粉基可降解塑料瓶的重量如下：慈姑淀粉35kg；乙烯基三乙氧基硅烷24kg；甘露醇5kg；硫代丙酸酯9kg。
[0051]
对比例7与实施例3的区别在于：淀粉基可降解塑料瓶的重量如下：慈姑淀粉100kg；乙烯基三乙氧基硅烷3kg；甘露醇28kg；硫代丙酸酯0kg。
[0052]
实验1本实验参照astm-d638-2003《塑料拉伸性能标准测试方法》，分别检测上述实施例以及对比例制备得到的塑料瓶的拉伸强度以及断裂伸长率。拉伸强度越大，说明塑料瓶的机械强度越好；断裂伸长率越大，说明塑料瓶的柔韧性越好。
[0053]
实验2本实验参照qb/t2461-99《包装用降解聚乙烯薄膜》，分别检测上述实施例以及对比例制备得到的塑料瓶的生物降解率。降解率越大，说明塑料瓶越容易被降解。
[0054]
以上实验的检测数据见表2。
[0055]
表2 拉伸强度（mpa）断裂伸长率（%）降解率（%）实验例120.221484实验例220.521685实验例320.622085实验例422.122286实验例522.322385实验例620.822285实验例720.622185实验例823.524586实验例920.722385实验例1020.822485实验例1120.722485
实验例1220.622189实验例1321.822191实验例1420.922985实验例1524.625498对比例111.514495对比例214.214556对比例311.114697对比例411.414558对比例511.514657对比例612.614959对比例712.714860根据表2中对比例2-3分别与对比例1的数据对比可得，对比例2在对比例1的基础上还单独加入了乙烯基三乙氧基硅烷，由于乙烯基三乙氧基硅烷与慈姑淀粉结合形成三维网络结构，使得慈姑淀粉分子间的相互相用增强，由此对比例2的塑料瓶的拉伸强度从11.5mpa升高至14.2mpa，说明乙烯基三乙氧基硅烷具有提高塑料瓶机械强度的效果；同时，由于慈姑淀粉分子间的相互作用增强，使得塑料瓶不容易被降解，由此对比例2的塑料瓶的降解率从95%降低至56%。然而对比例3在对比例1的基础上还单独加入了甘露醇，由于甘露醇能够伸入到慈姑淀粉颗粒之间破坏淀粉分子内部的氢键，使得慈姑淀粉分子间的作用力减弱，由此对比例3的降解率从56%更高至97%，说明甘露醇具有提高塑料瓶的降解率的效果。
[0056]
根据表2中实施例3分别与对比例1-3的数据对比可得，实施例3中同时加入了慈姑淀粉、乙烯基三乙氧基硅烷以及甘露醇，塑料瓶的拉伸强度从10mpa左右升高至20.6mpa，断裂伸长率从140%左右升高至220%，说明同时加入慈姑淀粉、乙烯基三乙氧基硅烷以及甘露醇互相协同配合，使得塑料瓶的机械强度和降解率提高的同时达到相对平衡的状态，并且，还有利于提高塑料瓶的柔韧性，从而使得塑料瓶满足生产的需求。
[0057]
根据表2中对比例4-5分别与实施例3的数据对比可得，对比例4采用淀粉是玉米淀粉，对比例5采用的淀粉是木薯淀粉，塑料瓶的拉伸强度和断裂伸长率均与对比例1相近。而实施例3中采用的是慈姑淀粉，实施例3中塑料瓶的拉伸强度从11mpa左右升高至20.6mpa，降解率从50%左右升高至85%，说明并不是选用任意的淀粉与乙烯基三乙氧基硅烷以及甘露醇互相协同配合，都具有提高塑料瓶的机械强度的同时还使得塑料瓶的降解率升高的效果，只有采用淀粉的直链含量为20%-40%，与乙烯基三乙氧基硅烷以及甘露醇互相协同配合时，才具有提高塑料瓶的机械强度的同时还使得塑料瓶的降解率升高的效果。
[0058]
根据表2中实施例3与实施例4-7的数据对比可得，实施例4和实施例5均在实施例3的基础上同时加入了纤维素纳米晶和聚羟基丁酸酯，由于纤维素纳米晶和聚羟基丁酸酯结合形成的三维网络结构，与甘露醇、乙烯基三乙氧基硅烷以及淀粉结合形成的三维网络结构互相交叉缠结，由此塑料瓶的拉伸强度从20.6mpa升高至22mpa左右，而单独加入纤维素纳米晶或单独加入聚羟基丁酸酯，塑料瓶的机械强度与实施例3中的拉伸强度基本相近，说明只有同时加入纤维素纳米晶和聚羟基丁酸酯互相作用，才能使得塑料瓶的机械强度提高，单独加入纤维素纳米晶或单独加入聚羟基丁酸酯均不具有提高塑料瓶的机械强度的效
果。
[0059]
根据表2中实施例3与实施例8-11的数据对比可得，实施例8中同时加入纤维素纳米晶、聚羟基丁酸酯以及聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物，塑料瓶的断裂伸长率从220%升高至245%，而加入纤维素纳米晶、聚羟基丁酸酯以及聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物这三种物质中的任意两种物质，塑料瓶的断裂伸长率与实施例3中的断裂伸长率基本相近，说明只有同时加入纤维素纳米晶、聚羟基丁酸酯以及聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物这三种物质，才具有提高塑料瓶的柔韧性的效果。
[0060]
根据表2中实施例3与实施例12的数据对比可得，实施例12在实施例3的基础上还加入了邻苯二甲酸二辛酯，塑料瓶的降解率从85%升高至89%，说明加入邻苯二甲酸二辛酯具体提高塑料瓶的降解率的效果。
[0061]
根据表2中实施例3与实施例13的数据对比可得，实施例13在实施例3的基础上还加入了2-羟基丁二酸，塑料瓶的拉伸强度从20.6mpa升高至21.8mpa，降解率从85%升高至91%，说明加入2-羟基丁二酸，不仅有利于提高塑料瓶的机械强度，还有利于提高塑料瓶的降解率。
[0062]
根据表2中实施例3与实施例14的数据对比可得，实施例14中的抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂dltp以1.2:5质量比混合而成，塑料瓶的机械强度和柔韧性在一定程度上均提高，说明采用抗氧剂1010与抗氧剂dltp以1.2:5质量比混合而成的抗氧剂，有利于提高塑料瓶的机械强度和柔韧性。
[0063]
以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。