[發明專利]一種高韌性淀粉基熱塑性塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410056008.X
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103819754A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 方輝;吳方娟
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: C08L3/02
• 分類號: C08L3/02;C08L71/08;C08G65/48;B29C47/92
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

【技術領域】

本發明涉及一種高分子材料及其方法，具體涉及一種可完全生物降解的高韌性淀粉基熱塑性塑料及其制備方法。

【背景技術】

自20世紀90年代開始，我國塑料廢棄物污染環境的問題日趨嚴重。據有關部門統計，近年來，中國包裝用塑料約400萬噸，其中難以回收利用的一次性塑料包裝約占30%，則每年產生的塑料包裝廢棄物約120萬噸；塑料地膜40多萬噸，由于較薄，用后破碎在農田中并夾雜了大量的沙土，很難回收利用；難以回收利用的一次性日用雜品及不宜回收利用的醫療用品約40萬噸，綜合以上各項一次性塑料廢棄物達200萬噸左右。由此引發的環境問題引起了全社會的極大關注和強烈反響。開發可降解塑料是解決“白色污染”的重要途徑，這符合“綠色產品”的發展方向，是我國21世紀的戰略選擇。

根據合成材料的不同，降解高分子材料可分為人工合成高分子材料和天然高分子材料。人工合成高分子材料主要有聚酯、聚酸酐、聚酰胺和聚原酸酯等，人工合成高分子材料具有很多優點，但它卻存在著難以解決的高成本問題。因此近年來生物降解材料的研究和開發在很大程度上傾向于利用天然原料，特別是在自然界中存在著大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素、木質素等，其次是其衍生物，如糊精、低聚糖、甲殼素等；它們來源豐富，價格低廉，具有良好的生物相容性，幾乎都可以降解，且降解產物無毒。其中，淀粉基材料被認為是最具發展前景的生物降解材料之一，原因是淀粉的來源廣泛，價格低廉、可資源再生且再生周期短，因此淀粉基熱塑性降解材料的研究與開發倍受關注。

淀粉基熱塑性降解塑料的相關產品主要有三種，分別是填充型淀粉塑料、雙降解型淀粉塑料和全淀粉降解塑料。填充型淀粉塑料是指在非降解樹脂中加入可降解淀粉，這是20世紀90年代降解塑料的開發熱點，近期已大大降溫，主要原因是填充型淀粉塑料雖在一定程度上減輕了塑料對環境的污染，但不能完全降解，非降解樹脂以小碎片的形式存在于土壤中，會造成新的環境污染點，不能從根本上解決“白色污染”問題。雙降解型淀粉塑料是指在人工合成高分子材料加入淀粉，這種材料可實現完全降解，但是無法從根本上解決降解材料的高成本問題。全淀粉降解塑料由80%～90%改性淀粉及加工助劑組成，具有熱塑性塑料的性質，既可進行熱塑加工，又能快速、完全地在自然環境中降解，是目前降解塑料的熱點；在國外，日本住友商事公司、美國Warner?Lambert公司和意大利Novamont公司都開發成功，并少量投產，但其關鍵技術仍處于保密狀態，且價格比普通塑料高，因而推廣不易。我國研究開發淀粉塑料的單位已達60多家，生產企業多達200多家，但市場產品還是以填充型淀粉塑料和雙降解型淀粉塑料為主，全淀粉降解塑料仍未能規模生產。

淀粉是多羥基聚合物，每個葡萄糖結構單元的2,3,6位碳上含有羥基，在結構單元內和相鄰結構單元間有苷鍵存在，形成了大量的分子內、分子間氫鍵，且淀粉的玻璃化轉變溫度較高；這些特性決定了淀粉本身不具備熱塑性且韌性較差，要得到熱塑性淀粉，需要加入與淀粉分子可以形成氫鍵的塑化劑破壞淀粉中的氫鍵以降低淀粉的玻璃化轉變溫度，使其降至可加工范圍之內，在高溫高壓下擠出加工。常用塑化劑一般為多元醇類小分子，在使用過程中小分子會遷移從而導致制品性能下降。此外，淀粉的韌性較差，需要進行增韌改性，才能滿足使用要求。

目前，已有不少關于淀粉基可生物降解塑料的文獻與專利，但大都集中在填充型淀粉材料和雙降解型淀粉材料，如美國專利US2009/0048368A1報道的聚烯烴/淀粉復合材料、美國專利US2008/0249212A1報道的改進力學性能的淀粉/聚烯烴復合材料、中國專利CN1114653C報道的可生物降解的樹脂組合物及其制備方法和應用、中國專利CN1037107C報道的生物降解塑料及其制造方法。而極少量關于全淀粉降解塑料的專利，如中國專利CN1415651報道的淀粉型全降解塑料的制備方法，其組成中含有40%左右的聚乙烯樹脂，降解效果不好；中國專利CN1303154C報道的全淀粉型生物降解塑料，其所用的增塑劑多為小分子，在使用過程中難免會產生遷移從而影響使用效果。此外，在制備工藝上，現有往往是先將淀粉進行固相改性后再進行加工，這樣會明顯增加材料的成本。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題之一在于提供一種可完全生物降解的高韌性淀粉基熱塑性塑料。

本發明所要解決的技術問題之一在于提供一種上述高韌性淀粉基熱塑性塑料的制備方法，其具有制備過程簡單，材料成本較低的特點，從而能夠實現大批量生產。