[發明專利]一種淀粉表面處理工藝

無效

• 申請號: 201310044775.4
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103059146A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 戴文利;陳枝晴;詹超
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C08B31/00
• 分類號: C08B31/00;C08L3/04
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所 43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本發明屬于化學化工技術領域，具體涉及一種天然全生物降解材料淀粉的表面處理工藝。

背景技術

淀粉是一種天然的可降解材料，來源廣闊，主要品種有玉米淀粉、紅薯淀粉、土豆淀粉等。但是在受熱、承載的條件下，淀粉不能作為一種單獨使用的材料，需要與合成高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等組成復合材料來滿足使用的要求。

近些年來，全生物降解高分子材料發展異常的迅速，已經研發出的品種多達幾十種，如微生物發酵合成的聚羥基脂肪酸酯（PHA、PHB、PHBV等）；化學合成的聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）、二元醇二羧酸脂肪族聚酯（PBS）、脂肪族/芳香族共聚物、二氧化碳/環氧化合物共聚物（APC）、聚乙烯醇（PVA）等。隨著全生物降解高分子材料的推廣應用，淀粉在全生物降解材料的制備過程中越來越受到重視，主要原因是：（1）淀粉來源豐富，可以依靠種植而不斷獲得，不需要依賴石油；（2）淀粉具有生物降解性能，是天然的可降解材料；（3）價格便宜。因此，在全生物降解高分子材料的制備過程中，淀粉具有十分重要的作用。

但是，由于目前粉體技術的限制，淀粉的粒徑尺寸一般在45-80μm，粒徑大，其表面與基體高分子材料的粘結性能差，不能直接應用于高分子材料體系中。因此必須對淀粉的表面進行改性處理，改善其與基體高分子材料間的粘結性能，以滿足制備材料的需要。目前對淀粉表面處理的工藝主要是：（1）簡單固態混合法。這是一種通用的工藝，即采用偶聯劑通過簡單的混合過程，實現對淀粉表面的包覆，從而改善淀粉表面與基體高分子材料的粘結性能。常用的偶聯劑有：鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑；（2）熔體混合工藝。一般通過雙螺桿擠出機，在熔融狀態下，利用接枝聚合物來改善基體高分子材料與淀粉表面的粘結性能。常用的接枝聚合物主要是馬來酸酐接枝物、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝物、衣康酸接枝物、硅烷接枝物。采用以上兩種工藝對淀粉表面的性能有一定改善，提高了淀粉與基體材料的表面粘結性能，但是這種淀粉表面性能的改善并沒有使制備的材料達到較高的性能/價格比。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的淀粉表面處理工藝，該工藝基于力化學反應原理在固相淀粉表面形成反應活性點，與高效界面劑發生化學反應，實現淀粉表面的高活性化，提高淀粉表面與基體高分子材料的粘結力，以獲得高的性價比。

本發明工藝是：把適當的淀粉投入到高速混合機內，把轉速提高到600-1600轉/分，當溫度達到80-130℃時，把助溶劑均勻加入到高速混合機內，與淀粉混合2-20分鐘后，再加入高效界面劑，混合反應2-30分鐘，放出物料，靜置熟化3-60分鐘后，即得到高表面活性的淀粉，與相關高分子材料簡單混合就可以制備相應的生物降解材料。

更具體地說，所述淀粉、助溶劑、高效界面劑組分質量配比是：100∶0.1-10∶0.1-8。

更具體地說，所述淀粉為玉米淀粉、紅薯淀粉、白薯淀粉、土豆淀粉、米淀粉中的一種。

更具體地說，所述助溶劑為甘油與乙二醇的混合物，其質量配比為2∶1。

更具體地說，所述高效界面劑為二異氰酸酯與偶聯劑的混合物，其質量配比為1∶1；所述二異氰酸酯為1,6-六亞甲基二異氰酸酯即HDI、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯即MDI、異佛爾酮二異氰酸酯中的一種；所述偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的一種。

本發明的原理是：在高剪切場即高速混合機的作用下淀粉表面生成許多的反應活性點，助溶劑則是有助于淀粉表面快速生成活性點；高效界面劑是與淀粉表面活性點能適度反應的化學物質，能有效改善淀粉與高分子材料的界面相容性；靜置熟化使淀粉表面的活性點與高效界面劑充分反應。

本發明具有如下的有益效果：采用本發明的工藝能顯著提高淀粉表面的活性，不僅極大地提高了淀粉表面與基體高分子材料的粘結性能，而且改善了淀粉在基體高分子材料中的分散性能，從而能夠制備高性價比的材料。采用本發明的工藝獲得的淀粉可以應用于全生物降解的高分子材料，如聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）、二元醇二羧酸脂肪族聚酯（PBS）、二氧化碳/環氧化合物共聚物（APC）、聚羥基脂肪酸酯、聚乙烯醇（PVA），也可以用于通用高分子材料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、彈性體材。

具體實施方式

下面結合具體實驗實例對本發明作進一步詳細的描述。

實施例1：