[發明專利]功能化淀粉納米晶及其制備方法

有效

• 申請號: 201210002142.2
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN103193890A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王才;潘則林;趙萍;吳美琰
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08B31/00
• 分類號: C08B31/00;C08G81/00;C08B30/12;C08L21/02;C08L75/04;C08L67/00;C08L67/04;C08L67/02;C08L3/04;C08L87/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及一種結構修飾的功能化淀粉納米晶，以及該功能化淀粉納米晶的制備方法。

背景技術

淀粉是自然界可再生的、資源豐富的聚多糖類天然高分子。在中國，非食用的工業淀粉，如玉米淀粉、木薯淀粉等，每年有上千萬噸，資源廣闊。

天然淀粉根據淀粉的種類不同，粒徑在5～100微米左右，這樣粒徑的淀粉在材料中僅起填充作用，不具有功能化作用，也就不利于淀粉產品的利用。而粒徑在1微米以下的淀粉就可表現出良好的增強作用。納米淀粉具有很微細的微觀尺度，目前，國內外有不多的幾項專利，如US?6677386(2004年)、US?6921430(2005年)等，采用凝膠交聯-熱水分散法、酸水解法等制備淀粉納米粒子。由于淀粉粒子本身的親水性及強極性的特點，因此與聚合物基體，如橡膠等的相容性較差，影響淀粉顆粒的分散，導致補強作用的減弱。

淀粉納米晶目前主要用于橡膠及熱塑性塑料的增強。Angellier?H等人用納米淀粉增強聚苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物[Angellier?H，Putaux?J?L，Molina-Boisseau?S，et?al.Macromolecular?Symposia，2005，221：95-104]，并將天然橡膠膠乳加入到納米淀粉溶液中，共沉淀得到納米淀粉復合材料[Angellier?H，Molina-Boisseau?S，Lebrun?L，et?al.Macromolecules，2005，38(9)：3783-3792]。這些材料中，淀粉納米晶表現出明顯的增強作用。

文獻[Qing?Qi，Youping?Wu，Ming?Tian，et?al.Polymer，2006，47(11)：3896-3903]研究了普通納米淀粉粒子在橡膠膠乳中的分散性。

此外，美國專利[Giezen?F?E，Jongboom?R?O?J，Feil?H，et?al.Biopolymer?nanoparticles.USP?6677386，2004]公開了另外一種利用熱塑性交聯淀粉制備粒徑為10～500nm的淀粉乳液，平均粒徑在54nm左右，用來制備透明、高強的淀粉薄膜。

在ZL200610169763.4(雙親性淀粉衍生物微細顆粒及其制備方法)中，申請者制備了雙親性淀粉衍生物微細顆粒，不同于本申請中的功能化淀粉納米晶。功能化淀粉納米晶是根據性能要求，制備表面具有親水性能、疏水性能或雙親性能的淀粉納米晶衍生物，主要用于可生物降解脂肪族聚酯(如聚乳酸、聚己內酯或聚丁二酸丁二醇酯等)中，也可用于其它環境友好材料及其制品中，作為功能化填料，具有氣體阻隔性能、可控降解性能及向基體表面遷移功能等，目前國內外還沒有相關文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種粒徑在50～500nm左右的表面具有親水性能、疏水性能或雙親性能的功能化淀粉納米晶。

本發明的另一目的是提供一種粒徑在50～500nm左右的表面具有親水性能、疏水性能或雙親性能的功能化淀粉納米晶的制備方法。

本發明的粒徑在50～500nm左右的表面具有親水性能、疏水性能或雙親性能的功能化淀粉納米晶，主要用于可生物降解脂肪族聚酯(如聚乳酸(PLA)、聚己內酯或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等)中，作為功能化填料，也可用于其它環境友好材料及其制品中，調控材料的生物降解性能、氣體阻隔性能等。

本發明的功能化淀粉納米晶是在淀粉納米晶分子上接上親水性基團，或在淀粉納米晶分子上接枝共聚親油性高分子鏈，可使淀粉納米晶表面具有親水、疏水或雙親性能。

本發明的在淀粉納米晶分子上接上親水性基團的功能化淀粉納米晶包括取代度為0.01～0.5的環氧氯丙烷交聯的淀粉納米晶等；本發明的在淀粉納米晶分子上接枝共聚親油性高分子鏈的功能化淀粉納米晶包括接枝率為0.01～0.5的接枝聚丁二醇醚的淀粉納米晶、接枝率為0.01～0.5的接枝聚己內酯的淀粉納米晶、接枝率為0.01～0.5的接枝聚二甲基硅烷的淀粉納米晶或接枝率為0.01～0.5的接枝含氟聚二甲基硅烷的淀粉納米晶等。

由于淀粉納米晶由葡萄糖單元組成，具有親水性。本發明有控制地在淀粉大分子的部分羥基上，接上親水性基團，或接枝共聚親油性高分子鏈，可使淀粉納米晶表面具有親水性能、疏水性能或雙親性能，這種功能化淀粉納米晶，具有特殊的性能。疏水性基團或疏水性高分子鏈的存在，破壞了淀粉大分子間的氫鍵和結晶性，當介質為水時淀粉大分子鏈是伸展的，而疏水性高分子鏈則是卷曲的，在疏水介質中則相反。