[發明專利]一種通過C2,3位氧化制備農作物秸稈增強淀粉塑料的方法

無效

• 申請號: 201310281784.5
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN104277245A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 郭斌;姜海天;王禮建;唐皞;薛嵐
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08L3/02
• 分類號: C08L3/02;C08L1/04;C08K5/053;C08B15/02;B29C47/92
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技術領域

本發明屬于秸稈資源和淀粉塑料的高附加值利用領域，涉及一種改性秸稈纖維增強淀粉塑料的制備方法。?

背景技術

淀粉分子是由葡萄糖單元組成的，每個單元都有3個親水的羥基。原淀粉并不具有塑料的加工和使用性質，必須進行塑化轉變成熱塑性淀粉(TPS)。然而，當原淀粉轉變為TPS后，由于原淀粉分子間的氫鍵斷裂，使得許多羥基處于較為自由的狀態，從而大大增加了TPS的親水性。耐水性差是當前TPS塑料在應用中存在的突出問題，對力學性能等方面也有一定的影響。?

水稻秸稈的化學組成主要有纖維素、半纖維素和木質素。纖維素是秸稈纖維的主要成分，半纖維素和木質素在纖維細胞中起著“粘合劑”和“填充劑”的作用，分布在細纖維之間的間隙里。與淀粉相似，纖維素是由葡萄糖單元組成的大分子多糖。由于天然纖維素的聚集態結構特點及其分子間和分子內存在著很多氫鍵和較高的結晶度，在水和一般溶劑中溶解性較差，缺乏熱可塑性，并且耐蝕性、強度都比較差，致使其應用受到許多限制。通過氧化的方法可使纖維素單元上的羥基發生反應，改變纖維素的結構，并賦予纖維素許多新的功能，大大拓展了纖維素的應用領域。?

探索和開拓可再生的纖維素資源及其衍生物應用的新領域以及對熱塑性淀粉的增強研究，都是當前與今后國內外研究的熱點課題。目前，用纖維素增強淀粉塑料已有相關的研究，而通過選擇性氧化秸稈纖維中的纖維素，并用來增強淀粉塑料還未見報道。?

發明內容

本發明首先將秸稈切割成一定長度的小段，僅對秸稈纖維中的纖維素進行氧化，進一步與熱塑性淀粉共混擠出，從而得到改性秸稈纖維增強的淀粉塑料。?

為達到上述目的，本發明采用的制備方法是：?

1)氧化秸稈纖維的制備?

采用高碘酸鈉作為氧化劑，使纖維素鏈單元的兩個仲羥基氧化成醛基，得到雙醛纖維素，反應方程式如下：?

步驟：?

將秸稈通過粉碎機制成小段秸稈纖維，升至預設溫度，調節pH為6，加入預設濃度的高碘酸鈉溶液，快速加入一定量的秸稈纖維，避光恒溫反應6h后，加入10m1乙二醇反應1h除去未反應的NaIO₄，抽濾，用蒸餾水反復洗滌，烘干，得氧化秸稈纖維。?

2)氧化秸稈纖維與淀粉共混擠出?

氧化秸稈纖維中的纖維素大分子上的醛基與淀粉分子上的羥基發生酯化交聯反應，反應方程如下(St-OH為淀粉)：?

步驟：?

稱取300g淀粉，加入100g的甘油和一定量的氧化秸稈纖維，加入離心攪拌器中，混合均勻后，經雙螺桿擠出機高溫剪切條件下擠出，各區溫度分別為109、115、119和115℃(從喂料口到磨口)。切粒，注塑為啞鈴狀樣條，注塑機各區溫度分別為123、125、130、125、?123℃。?

本發明優點在于：?

1)本發明中使用的農作物秸稈是天然可再生材料，綠色環保。?

2)本發明中使用的的農作物秸稈纖維素具有良好的生物相容性。?

3)本發明制備的改性的農作物秸稈纖維增強淀粉塑料力學性能、耐水性能均有提高。?

4)本發明制備的改性的農作物秸稈纖維增強淀粉塑料可用于食品包裝行業。?

5)合成路線及工藝簡單。?

具體實施方式

實施例1：C2，3位氧化農作物秸稈纖維可以是按照下列方法獲得的：?

①取250ml三口燒瓶一個，升至35℃，調節pH為6，加入0.030mol/L的高碘酸鈉溶液，快速加入2g秸稈纖維，避光恒溫反應6h后，加入10ml乙二醇反應1h除去未反應的NaIO₄，抽濾，用蒸餾水反復洗滌，烘干，得氧化秸稈纖維。?

②取250ml三口燒瓶一個，升至35℃，調節pH為6，加入0.045mol/L的高碘酸鈉溶液，快速加入2g秸稈纖維，避光恒溫反應6h后，加入10ml乙二醇反應1h除去未反應的NaIO₄，抽濾，用蒸餾水反復洗滌，烘干，得氧化秸稈纖維。?

③取250ml三口燒瓶一個，升至40℃，調節pH為6，加入0.030mol/L的高碘酸鈉溶液，快速加入2g秸稈纖維，避光恒溫反應6h后，加入10ml乙二醇反應1h除去未反應的NaIO₄，抽濾，用蒸餾水反復洗滌，烘干，得氧化秸稈纖維。?