[發明專利]淀粉基納米復合降解材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910022384.6
• 申請日: 2009-04-25
• 公開（公告）號: CN101544785A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 雷自強;宋小麗;張哲;王偉;李天輝;劉杰
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C08L3/02
• 分類號: C08L3/02;C08L5/08;C08K3/34;C08K5/053
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 張英荷

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，涉及一種可降解復合材料的制備，尤其涉及一種淀粉基納米降解復合材料及其制備方法。

背景技術

塑料工業成為工業中的一種不可或缺的材料。隨著塑料的大量應用，廢棄塑料制品亦與日俱增。但由于塑料大多性能穩定，在自然界中不易降解，因此出現了所謂的“白色污染”。目前用來處理“白色垃圾”的方法很多，比如焚燒、填埋等，但是廢棄塑料焚燒時，將對環境造成嚴重的二次污染；將塑料混入土壤則會影響作物吸收水分和養分，導致農作物減產；填埋起來，不僅占用土地，而且降解極其緩慢。此外，大量散落的塑料還容易造成動物誤食致死；成團成捆的塑料進入管道，易造成水利設施和城市設施的堵塞故障。因此，尋找一種能降解易降解的制品代替塑料是實現標本兼治、解決“白色污染”的最有效方法。因此，可降解塑料的研究具有十分重要的意義。

近年來許多科研工作者采用了完全可生物降解的熱塑性樹酯，如聚己內酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚羥基丁酸酯(PHBV)、聚乙醇酸(PHA)等與淀粉進行共混，這樣不僅使塑料樹脂在性能方面得到了保證，同時可以達到完全降解的目的。但是由于成本偏高影響其推廣。

近幾年，熱塑性淀粉/蒙脫土納米復合材料在工業界和學術界都引起了人們的關注。這主要是因為納米級增強填料層狀硅酸鹽納米粒子的引入可有效地改善熱塑性淀粉塑料的耐吸濕性，并可提高材料的機械性能以及熱穩定性。熱塑性淀粉/納米復合材料被認為是熱塑性淀粉塑料的發展方向。

淀粉是一種來源豐富、價格便宜的天然高分子物質，是一種取之不竭的可再生資源，能在多種環境下被生物降解，最終降解產物CO₂和H₂O，而且可通過光合作用進行再循環，不會對環境產生任何污染。近年來各國對淀粉基生物降解塑料的研究十分重視，并且已取得了重大進展。

坡縷石在礦物分類上隸屬于海泡石族，又名凹凸棒，是一種具有層-鏈狀過渡型特殊結構的含水鋁鎂硅酸鹽礦物，其密度低，顏色淺，與高分子復合后不會嚴重影響其密度和透明性；坡縷石被加工成納米材料時，其棒狀結構可以分散在其它有機鏈結構的空隙中去，能夠明顯改善有機高分子復合材料的性能，坡縷石表面的羥基可以與復合材料的各組分的分子中相應的集團形成化學鍵，由于化學鍵的形成，從而可以改善復合材料的力學性能。由于坡縷石具有巨大的表面積、優良的吸附性、良好的阻燃性、成漿性、脫色性、離子交換性、分散性和熱穩定性等多種獨特的性能，目前已經開發出適用于不同領域和工業部門的兩千多種產品。

殼聚糖也是一種可再生資源，廣泛存在于微生物，低等植物菌類，藻類細胞，酵母，節肢動物蝦，蟹和昆蟲的外殼和軟骨，軟體動物的內殼和軟骨，高等植物的細胞壁等，是一種類似于植物纖維的六碳糖聚合體。它是一種天然生物活性分子，其特殊的分子結構和理化性質使殼聚糖具有抗微生物，消炎，止血，促進傷口愈合，滋養潤滑粘膜等多種生物活性，具有抗菌消炎，增強免疫，促進傷口愈合等多種醫療保健功效，應用于人工器官，創傷敷料，止血材料，免疫治療等醫療領域。同時也被廣泛用于食品，化工，環保等行業，享有“萬能多糖”的美譽。因其生物可完全降解，是制備可降解材料研究熱點。

鑒于上述，本發明的目的旨在提供一種完全可降解的新型的納米復合材料及其制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種成本低廉，可完全降解的淀粉基納米復合降解材料；

本發明的另一目的是提供一種該淀粉基納米復合降解材料的制備方法。

(一)淀粉基納米復合降解材料

本發明的淀粉基納米復合降解材料，是以淀粉、殼聚糖為基料，以坡縷石為填料，以甘油為增塑劑復合而成。

所述淀粉與殼聚糖的質量比為：1∶1～6∶1。

所述坡縷石的加入量基料的1～10％。

所述增塑劑的加入量為基料的30～60％。

(二)淀粉基納米復合降解材料的制備

本發明淀粉基納米復合降解材料的制備，包括以下工藝步驟：

(1)將坡縷石研磨或粉碎至200～500目粉末；

(2)將殼聚糖用1～2％的醋酸溶液配制成質量濃度為1～5％的殼聚糖溶液；

(3)將淀粉和坡縷石粉末加入到其總量2～10倍的去離子水中混合，置于超聲分散器中，于600～2000W的功率下超聲分散20～30分鐘；加入增塑劑和殼聚糖溶液，加熱到80℃～100℃，攪拌30～60分鐘；然后澆至模具中，于30～70℃下衡溫干燥24～72小時，成膜即得。