[發明專利]一種全降解熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310119786.4
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號: CN103159984A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 汪濟奎;劉延昌;司鵬翔;汪宇明;吳凱;周旭;張帝漆;郭衛紅
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L3/02
• 分類號: C08L3/02;C08L67/04;C08L51/06;C08L29/04;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;C08K3/36
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 談順法

技術領域

本發明涉及一種高分子共混材料技術領域，具體地說，涉及一種全降解、高淀粉含量的熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料及其制備方法。

背景技術

環境問題一直是市級各國普遍關注的焦點，全球變暖、能源匱乏、大氣污染、人口膨脹和物種滅絕時時刻刻威脅著人類的生存環境。中國作為全球最大的發展中國家，環境污染問題同樣不容小視。20世紀塑料材料的迅猛發展是由于其原料來源建立在豐富的石油化工產品基礎上，據有關資料報告，世界石油在21世紀中葉將面臨枯竭。

淀粉是一種天然高分子材料，具有來源廣、價格便宜、可生物降解等優點，但由于淀粉分子鏈帶有大量羥基使得其分子間與分子內有大量的氫鍵，這使得淀粉加工性能變差，現在可以通過分子改性使其具有一定的塑性，因此淀粉被視為可降解材料領域最具潛力的研究對象之一。聚乳酸（PLA）是具有高強度、高模量、有著良好的機械性能和生物相容性的熱塑性塑料。PLA在自然環境中可以完全降解成二氧化碳和水，是一種真正的綠色環保材料，可以在許多應用領域同其他塑料進行競爭。

我國現在關于淀粉與聚乳酸共混的發明專利有很多，但大多數專利中是將淀粉作為一種填料來使用的，淀粉使用量較小，這會導致材料的制備成本較高,比如中國專利CN101343406A公開了一種耐溫性淀粉/聚乳酸合金全生物降解材料及其制備方法，雖使得材料的熱變形溫度達85℃以上，但其使用的接枝改性淀粉只有10～20，聚乳酸中填料組分不超過40份，成本較高。也有小部分專利中對淀粉進行改性，使其具有熱塑性，從而可以在共混材料中較大比例添加改性淀粉，使得成本下降，但通常制得的材料力學性能和耐熱性都較差或只在一方面有不明顯的改善，如中國專利CN102311562A公開了一種熱塑性淀粉與聚乳酸共混物及其制備方法，其使用的增容劑為聚羥基酯醚，該增容劑對材料的力學性能有一定提高，但并不明顯。因此，現在希望制備一種高淀粉含量的熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料，使其成本較低、耐熱性、力學性能及降解性較好，可以滿足日常包裝、容器等使用用途。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，制備一種低成本、熱性能及力學性能優良并且可以完全降解的熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料。采用適當的方法對淀粉進行改性，制備一種優異的熱塑性淀粉，且使用聚乙烯醇溶液對無機填料及熱塑性淀粉進行預處理。制備的材料兩相之間相容性較好，耐熱性、力學性能及降解性能優良。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種全降解熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料，其特征在于，所述共混材料的組分及重量百分比如下：

淀粉????????40%-84%

聚乳酸??????8%-51%

聚乙烯醇????0.2%-8%

增韌劑??????1%-10%

潤滑劑??????0.1%-2%

增塑劑??????5%-30%

防腐劑??????0.1%-5%

無機填料????1%-10%

其總量滿足??100%

其中：淀粉為工業級淀粉；

所述的聚乳酸為數均分子量為3×10⁴-6×10⁴的聚乳酸；

所述的聚乙烯醇為聚合度為1.6×10⁴-2×10⁵的聚乙烯醇；

所述的增韌劑為聚乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯；（簡稱GPOE）

所述的潤滑劑為液體石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸、乙撐雙硬脂酸按中的一種或幾種；

所述增塑劑為甘油、尿素、乙二醇、山梨醇、聚乙二醇、山梨醇、木糖醇、麥芽糖醇、環氧大豆油、甲酰胺、脂肪酸單甘脂中的一種或幾種；

所述防腐劑為異噻唑啉酮、溶菌酶中的一種；

所述無機填料為滑石粉、納米二氧化硅、粘土、蒙脫土中的一種或幾種。

上述全降解熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料的制備方法如下：

(1)原料干燥：將聚乳酸、淀粉、聚乙烯醇以及增韌劑在80℃下干燥6-8小時，然后取出以備用；

(2)熱塑性淀粉制備：將淀粉和增塑劑按所述比例放入捏合機中，于100-130℃下捏合8-15分鐘，將其取出，冷卻后進行粉碎制得熱塑性淀粉；

(3)聚乙烯醇溶液配制：將去離子水及占去離子水質量0.2%-8%的聚乙烯醇加入圓底燒瓶，將圓底燒瓶置于恒溫水槽中，于90-100℃下加熱攪拌半小時直至聚乙烯醇溶解；