[發明專利]一種對熱塑性淀粉制品表面酯化處理方法

無效

• 申請號: 200810051357.7
• 申請日: 2008-10-30
• 公開（公告）號: CN101418081A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 周江;佟金;任麗麗;馬云海;蔣蔓;常志勇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C08J7/14
• 分類號: C08J7/14;C08L3/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱世林

技術領域

本發明是一種對熱塑性淀粉制品的表面進行酯化的處理方法，涉及在熱塑性淀粉材料或其制品表面形成酯化淀粉層，屬于固體材料表面改性技術領域。

背景技術

熱塑性淀粉一般是指在有水或其它增塑劑存在的條件下，通過對原淀粉施加熱能和機械能破壞淀粉分子間的氫鍵，使原淀粉顆粒中的結晶結構經熔融和剪切作用而解體，最終形成的淀粉分子鏈的無序化連續相。此時，得到的淀粉材料具有熱塑性塑料的行為，并能夠用傳統的塑料加工設備進一步加工成各種制品。

雖然熱塑性淀粉具有可生物降解以及原料可再生等優點，其制品已經在某些領域特別是包裝領域成功地取代了一些合成塑料制品(如用于緩沖包裝的聚苯乙烯泡沫松散填充材料、用于水果包裝的塑料托盤等)，但是其耐水性差的弱點，即遇水易溶脹和力學性能隨環境濕度變化較大(原因是材料中的含水量隨環境濕度而變化)等問題，極大地限制了其更廣泛的應用。提高熱塑性淀粉材料的耐水性能或降低其對環境濕度的敏感性，已有不少報導。歸納起來，采用的方法大致包括：與可生物降解的合成高分子材料或天然高分子材料共混；在熱塑性淀粉表面涂覆可生物降解的防水涂層；對熱塑性淀粉進行整體交聯處理以及對材料表面進行改性等。

目前，人們已經知道，淀粉分子中的每一個葡萄糖單元都有三個羥基(分別在C₂、C₃和C₆位置)，它們是造成熱塑性淀粉親水的主要原因。由于熱塑性淀粉的親水特性，使得它與疏水高分子材料共混時相容性差，造成共混物處于分相狀態，材料的力學性能下降。在熱塑性淀粉制品表面涂覆可降解的防水涂層，是一種簡單易行的方法，但也存在解決涂層與基體的界面強度問題，如涂覆在熱塑性淀粉表面上的玉米醇溶蛋白就很容易脫落。交聯處理，即用多元官能團化合物(交聯劑)與淀粉分子上的羥基起反應，使兩個或兩個以上的淀粉分子交聯在一起，是提高熱塑性淀粉耐水性能的有效途徑。目前采用的方法多是將反應試劑(交聯劑或光引發劑)加入到含有增塑劑的淀粉乳中，將糊化的淀粉乳流延成膜后，通過加熱或紫外光輻照使交聯反應在整個淀粉膜中完成。這類方法只適合于用淀粉糊制備淀粉膜的流延法工藝，很難在擠出、注塑和模壓等加工方法中使用。另外，整體交聯的熱塑性淀粉，其加工性能和力學性能也會發生顯著的變化(變硬變脆)，從而影響制品的成型和使用。

通過對熱塑性淀粉的表面進行化學改性來降低其對環境濕度的敏感性是一種很有前途的新方法。其基本思路是通過化學反應引入疏水基團取代熱塑性淀粉表面的親水羥基，從而達到提高材料疏水性的目的。這種方法幾乎不改變熱塑性淀粉本體的組分和性能，與整體改性相比，可以大幅度地節省化學試劑。但是，目前報導的方法，都是在吡啶、二氯甲烷或二甲苯等毒性大的有機溶劑中進行的，而且反應條件較為苛刻，工業化實施難度大且成本高。因此，探索和開發新的提高熱塑性淀粉及其制品的疏水性和降低其環境濕度敏感性的表面改性技術，特別是那些易于在熱塑性淀粉制品的表面進行工業化實施的技術，具有重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種對熱塑性淀粉制品表面酯化處理的方法。選用的反應試劑和采用的工藝方法以易于在熱塑性淀粉制品的表面進行工業化實施為前提。本發明采用表面擴散的方法，只在熱塑性淀粉或其制品的表面層引入酯化劑，并通過加熱處理使其與淀粉分子上的羥基發生酯化反應，在制品表面形成酯化淀粉層，從而來提高制品的疏水性并降低其對環境濕度的敏感性。由于只在表面層中引入酯化劑，因此，用量大幅度減少，而且酯化反應更易完成。

由于本發明只對熱塑性淀粉制品表面層的親水羥基進行適度的取代，所以可以實現在不改變熱塑性淀粉的加工性能以及不顯著影響其制品本體物性和力學性能的條件下，提高熱塑性淀粉制品的表面疏水性能，降低熱塑性淀粉對環境濕度敏感性的目的。

實現本發明目的的技術方案是：

一種對熱塑性淀粉制品表面酯化處理方法，包括制備熱塑性淀粉或熱塑性淀粉制品以及對熱塑性淀粉制品表面進行酯化處理，通過在熱塑性淀粉或熱塑性淀粉制品表面層引入酯化劑并經加熱處理，在熱塑性淀粉制品的表面形成酯化淀粉層，表面酯化處理步驟包括：

a)堿溶液預處理：將熱塑性淀粉制品浸泡于堿溶液中1秒～3分鐘，或采用包括涂層、噴淋方法，使熱塑性淀粉制品表面均勻地附著堿溶液，然后將表面含有堿溶液的熱塑性淀粉制品置于一定的相對濕度環境中，使熱塑性淀粉制品中的含水量達到所需的值；