生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置及方法，在现有的生产设备基础上，将双螺杆挤出机、熔融炉及高速混合机进行串联重组，获得完整的生产流水线，使得操作更加简单，生产过程更加稳定，生产效率显著提高，且适合于本发明专利技术的生产方法。并通过以下步骤生产全生物降解材料：(a)制备方案设计；(b)制备准备；(c)配方分析；(d)竹纤维素接枝改性；(e)熔融；(f)高速互混；(g)挤出。生产得到的全生物降解材料具有全生物降解性，环保物毒性和良好的加工性能，不需要添加辅助材料即可直接将成各种半成品及成品。同时，使竹纤维素融入降解材料中，增强了全生物降解材料的强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置及方法。
技术介绍
随着人们生活节奏的加快和生活水平的提高，一次性塑料包装袋、包装膜用量越来越大。大量一次性塑料包装膜、包装袋的使用，给环境造成巨大的污染。一方面，铁路沿线、旅游景点到处散落一次性购物袋、包装膜，给人们以视觉污染，影响景区生态环境；另一方面，由于塑料在自然环境中很难自行降解，从而给环境产生更深层次的“白色污染”。因此，如何解决废弃包装膜和地膜的环境污染问题，是摆在各界政府及科技工作者面前一项急需解决的难题。寻求塑料的代替物势在必行。20世纪七、八十年代，人们首先想到的就是可降解的天然高分子生物质材料。日本丰田公司研发用白薯淀粉塑料制成了汽车配件，日本《时代周刊》2002年5月13日刊登了白薯拯救地球的文章，富士通公司用玉米淀粉塑料制成的电脑机壳和其它配件已经商业应用。目前，国内外已有多种商品出售，如加拿大St.Lawrance公司、美国Ampacer公司、意大利Ferruxzi公司等；国内华中农业大学、北京工商大学、长春应用化学研究所、天津大学、四川大学等单位也先后研制开发出淀粉基降解塑料，淀粉塑料的研究得到不断的深入和发展。从添加淀粉到纸塑替代，从乳酸聚合到热塑性玉米淀粉材料，可以说技术上有了很大的进展，但产品的性价比还不能与普通塑料相比较，只能用于高附加值领域。通过现有的技术中，由于淀粉的填充量及淀粉的溶出问题，使得材料无法完全降解。
技术实现思路
本专利技术提供了生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置及方法，在现有的生产设备基础上，进行串联重组，获得完整的生产流水线，使得操作更加简单，生产过程更加稳定，生产效率显著提高，且适合于本专利技术的生产方法。通过本专利技术获得的产品可全生物降解，环保无毒性。为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，包括双螺杆挤出机、熔融炉及高速混合机，双螺杆挤出机连接熔融炉，熔融炉连接高速混合机，高速混合机连接双螺杆挤出机，其特征在于：双螺杆挤出机的上端设有第一进料口，双螺杆挤出机的左侧设有第一电机，第一电机上连接有第一电机输出轴，第一电机输出轴上设有主动齿轮，主动齿轮的上端及下端均连接有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相匹配；主动齿轮与从动齿轮上均连接有螺杆，螺杆相互配合，螺杆位于双螺杆挤出机内，双螺杆挤出机的右侧设有冷却装置，冷却装置上连接有泥咀，泥咀上连接有出料管及第一送料管，第一送料管的另一端连接熔融炉，熔融炉的上端连接有第二进料口，熔融炉的下端连接有第二送料管，第二送料管的另一端连接高速混合机；高速混合机的右侧设有第二电机，第二电机上连接有第二电机输出轴，第二电机输出轴上设有搅拌桨，搅拌桨位于高速混合机内；高速混合机的下端连接有第三送料管，第三送料管的另一端连接双螺杆挤出机，第三送料管上设有增压泵。一方面双螺杆挤出机用于竹纤维素改性，在螺旋挤出的作用下化学接枝，实现竹纤维素改性，结构简单，改性效果良好；另一方面借助双螺杆挤出机直接注塑得到产品，故其功能多样。主动齿轮与从动齿轮相互配合工作，实现第一电机同时带动两个螺杆旋转，结构合理，设计巧妙，控制方便，且减少了电机数量，节约了生产成本。冷却装置起冷却作用，冷却效果良好，降温明显。熔融炉将物料融化，实现熔融挤出方法制降解材料，操作方便，熔融效果好。高速混合机将物料充分混合，同时对淀粉实现高混改性，改性后，各组分能够很好的相容，操作方便，混合效果好。进一步，双螺杆挤出机、熔融炉及高速混合机上均设有法兰。提高双螺杆挤出机、熔融炉及高速混合机的密封性。进一步，螺杆上设有限位凸起，从动齿轮内设有限位槽，限位凸起与限位槽相匹配。一方面起连接作用，另一方面起传动作用，使从动齿轮运转带动螺杆运转。进一步，熔融炉内的左端及右端均设有远红外加热管。通电后的远红外加热管发热，并在熔融炉内形成高温环境，加热快，保温时间长。进一步，出料管上设有第一控制阀。第一控制阀控制出料管。进一步，第一送料管上设有第二控制阀。第二控制阀控制第一送料管。进一步，第三送料管上设有单向阀。防止双螺杆挤出机内的物料回流到第三送料管内。借助上述装置生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的方法，其特征在于包括如下制备步骤：(a)制备方案设计：召开讨论会，通过相互讨论，并结合实际条件及现有资料，制定完整的制备方案；(b)制备准备：①化学药剂准备：根据制备方案准备制备所需的化学药剂，包括：玉米淀粉、竹纤维素、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、增塑剂、偶联剂、抗氧剂、氯乙酰及硝酸铈氨溶液；②仪器准备：根据制备方案准备制备所需的仪器，包括：高速混合机、双螺杆挤出机、熔融炉、增压泵、单向阀及控制阀；(c)配方分析：根据制备方案，采取对照试验法对多组优选配方进行试验，从而获得优选配方，优选配方为：玉米淀粉50％-70％，竹纤维素20％-35％，聚乳酸5％-20％，聚丁二酸丁二醇酯5％-10％，增塑剂1％-2％，偶联剂0.2％-0.6％，抗氧剂0.05％-0.15％，硝酸铈氨溶液0.05％-0.1％、氯乙酰0.1％-0.3％；(d)竹纤维素接枝改性：首先通过第一进料口向双螺杆挤出机内投入竹纤维素、氯乙酰、硝酸铈氨溶液、1/2增塑剂及1/2偶联剂，开启第一电机，螺杆开始转动，控制螺杆的转速为500-620rpm，接枝改性时间为10-15min，最终获得混合物；(e)熔融：将混合物输送至熔融炉内，再通过第二进料口将淀粉、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、1/2增塑剂、1/2偶联剂及抗氧剂加入到熔融炉内，控制熔融炉内的温度在100-150℃，熔融20-25min至熔融完全，获得第一熔融混合物；(f)高速互混：将第一熔融混合物输送至高速混合机内，开启第二电机，控制搅拌桨的转速为1200-1300rpm，高速混合1-2h后，获得第二熔融混合物；(g)挤出：将第二熔融混合物输送至双螺杆挤出机内，上调螺杆的转速至700-750rpm，将第二熔融混合物完全挤出，挤出的第二熔融混合物在冷却装置内冷却后重新成为固态，最终通过出料管获得产品。由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：本专利技术为生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置及方法，在现有的生产设备基础上，进行串联重组，获得完整的生产流水线，使得操作更加简单，生产过程更加稳定，生产效率显著提高，且适合于本专利技术的生产方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，包括双螺杆挤出机、熔融炉及高速混合机，所述双螺杆挤出机连接所述熔融炉，所述熔融炉连接所述高速混合机，所述高速混合机连接所述双螺杆挤出机，其特征在于：所述双螺杆挤出机的上端设有第一进料口，所述双螺杆挤出机的左侧设有第一电机，所述第一电机上连接有第一电机输出轴，所述第一电机输出轴上设有主动齿轮，所述主动齿轮的上端及下端均连接有从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮相匹配；所述主动齿轮与所述从动齿轮上均连接有螺杆，所述螺杆相互配合，所述螺杆位于所述双螺杆挤出机内，所述双螺杆挤出机的右侧设有冷却装置，所述冷却装置上连接有泥咀，所述泥咀上连接有出料管及第一送料管，所述第一送料管的另一端连接所述熔融炉，所述熔融炉的上端连接有第二进料口，所述熔融炉的下端连接有第二送料管，所述第二送料管的另一端连接所述高速混合机；所述高速混合机的右侧设有第二电机，所述第二电机上连接有第二电机输出轴，所述第二电机输出轴上设有搅拌桨，所述搅拌桨位于所述高速混合机内；所述高速混合机的下端连接有第三送料管，所述第三送料管的另一端连接所述双螺杆挤出机，所述第三送料管上设有增压泵。

【技术特征摘要】
1.生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，包括双螺杆挤出机、熔融炉
及高速混合机，所述双螺杆挤出机连接所述熔融炉，所述熔融炉连接所述
高速混合机，所述高速混合机连接所述双螺杆挤出机，其特征在于：所述
双螺杆挤出机的上端设有第一进料口，所述双螺杆挤出机的左侧设有第一
电机，所述第一电机上连接有第一电机输出轴，所述第一电机输出轴上设
有主动齿轮，所述主动齿轮的上端及下端均连接有从动齿轮，所述主动齿
轮与所述从动齿轮相匹配；所述主动齿轮与所述从动齿轮上均连接有螺杆，
所述螺杆相互配合，所述螺杆位于所述双螺杆挤出机内，所述双螺杆挤出
机的右侧设有冷却装置，所述冷却装置上连接有泥咀，所述泥咀上连接有
出料管及第一送料管，所述第一送料管的另一端连接所述熔融炉，所述熔
融炉的上端连接有第二进料口，所述熔融炉的下端连接有第二送料管，所
述第二送料管的另一端连接所述高速混合机；所述高速混合机的右侧设有
第二电机，所述第二电机上连接有第二电机输出轴，所述第二电机输出轴
上设有搅拌桨，所述搅拌桨位于所述高速混合机内；所述高速混合机的下
端连接有第三送料管，所述第三送料管的另一端连接所述双螺杆挤出机，
所述第三送料管上设有增压泵。
2.根据权利要求1所述生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，其特征在
于：所述双螺杆挤出机、所述熔融炉及所述高速混合机上均设有法兰。
3.根据权利要求1所述生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，其特征在
于：所述螺杆上设有限位凸起，所述从动齿轮内设有限位槽，所述限位凸
起与所述限位槽相匹配。
4.根据权利要求1所述生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，其特征在
于：所述熔融炉内的左端及右端均设有远红外加热管。
5.根据权利要求1所述生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，其特征在

\t于：所述出料管上设有第一控制阀。
6.根据权利要求1所述生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，其特征在
于：所述第一送料管上设有第二控制阀。
7.根据权利要求1所述生产纤维填充淀粉基全生物降解材料的装置，其特征在

【专利技术属性】
技术研发人员：裘陆军，裘煜，宓可钧，毕道成，
申请(专利权)人：浙江天禾生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33