[發明專利]一種馬鈴薯淀粉基可降解塑料薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410507965.X
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104292479B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 陳理軍
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08L29/04;C08L3/04;C08K5/1515;C08F251/00;C08F220/56;C08F218/08;B29D7/01;C08B30/12
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 吳彥峰

技術領域

本發明涉及生物降解材料技術領域，尤其是一種對馬鈴薯淀粉進行改性制得可降解塑料薄膜的制備方法。

背景技術

隨著塑料工業技術的迅速發展，日益增多的塑料制品給環境帶來了近乎毀滅的災難；大量的塑料垃圾被遺棄在社會環境中，所制造的“白色污染”已經成為當前各國最棘手的問題。但從消費終端治理“白色污染”收效甚微，要從根本上解決廢塑料的環境污染問題，就應該用能降解、易降解的塑料制品代替現形的塑料制品。

可降解塑料中的脂肪族聚酯及其共聚物具有良好的可生物降解特性和優良的力學強度，然而，其生產成本高，因此其實際應用受到限制。

可降解塑料中的淀粉基聚合物，是淀粉經過改性、接枝反應后加工而成的一種塑料制品，具有生物降解速度快，不污染環境的特點。它屬于可熱塑加工型塑料制品，能用普通的塑料熱塑加工機器加工。在工業上可以代替聚苯乙烯等塑料。產品硬度可以根據接枝率和后加工工藝的不同而變化，是目前生產成本最接近普通塑料，市場前景最好的可降解材料。然而，其對濕度變化相當敏感，易吸水，吸水后制品的力學性能明顯降低，因此應用范圍受到了限制。

馬鈴薯淀粉有著來源豐富、價格便宜的優點。與木薯、玉米等淀粉相比具有良好的成膜性能；與小麥、甘薯等淀粉相比具有很強的粘結性；馬鈴薯淀粉還有增稠效果好、吸水性強等特點，因此通過交聯共聚反應，可提高淀粉的剪切能力，增強其穩定性。醋酸乙烯酯(VAc)含有雙鍵，屬于乙烯基類單體，它水溶性較大，具有良好的生物降解性能，可以與淀粉發生接枝共聚反應，其共聚物既具有淀粉漿料的特點，又具有合成漿料的性能且可生物降解。國內一些研究人員已經在諸多淀粉如玉米淀粉、木薯淀粉等與醋酸乙烯酯接枝共聚制備高分子材料的研究中作出了成果，成功制造出可生物降解且性能良好的膠粘劑等產品，但針對于馬鈴薯淀粉—醋酸乙烯酯接枝共聚方面研究甚少。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種由馬鈴薯淀粉與醋酸乙烯酯接枝共聚生產塑料薄膜的方法，所得塑料薄膜具有耐水性高、力學性能良好、無毒、可生物降解的優點。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種馬鈴薯淀粉基可降解塑料薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)在反應釜中加入60-80份馬鈴薯淀粉和300-400份去離子水配置成淀粉水溶液，在85-90℃溫度下糊化30min；

(2)將糊化后的淀粉溶液降溫至60-70℃，加入3-4重量份引發劑攪拌15min；然后緩慢加入120-180份醋酸乙烯酯和8-12份丙烯酰胺進行接枝共聚，控制加入時間為2-2.5h得到接枝共聚物乳液；

(3)向接枝共聚物乳液中加入30-40份質量濃度為10％的聚乙烯醇溶液，10-20份質量濃度為4％的環氧氯丙烷溶液，在60-70℃反應1.5-2h得交聯處理的接枝淀粉混合液；

(4)將步驟(3)得到的混合液進行減壓抽濾并進行干燥得到固體混合物，將所得固定混合物通過單螺桿擠出吹膜機在175～190℃加工溫度下進行熱熔擠出吹塑成塑料膜，最后切割、分卷并進行包裝。

優選地，所述引發劑為質量濃度為10％的過硫酸銨或過硫酸鉀溶液。

優選地，所述聚乙烯醇溶液的配制方法為在容器中加入去離子水，開動攪拌機，再投入聚乙烯醇，所述聚乙烯醇與水的重量比為1：9，升溫至90-95℃保溫反應1-1.5h，冷卻至室溫即得。

優選地，所選聚乙烯醇的聚合度≥1700,醇解度為99％。醇解度和聚合度越高，則膜的拉伸強度就越大，在接枝共聚反應中起增塑劑的作用。

優選地，所用醋酸乙烯酯乳液為自制，引發劑為過硫酸銨，保護膠體為聚乙烯醇、乳化劑為陰離子乳化劑十二烷基硫酸鈉和非離子乳化劑吐溫-80并用體系，反應產物乳白色，固含量25％～30％，粘度600～700mpa·s。

下面是本發明提高馬鈴薯淀粉基可降解塑料薄膜的力學性能和耐水性的原理：

本發明優選環氧氯丙烷作交聯劑，環氧氯丙烷是一種環狀含氧化合物，易與接枝淀粉分子發生交聯反應，使化學鍵之間彼此結合形成一種貌似網狀結構的高聚合物，并使交聯點鏈段具有更好的延展性，柔軟性，因此其力學性能更好，而且由于環氧氯丙烷交聯反應條件溫和，易于控制，其化學穩定性高，所得交聯產物抗酸、堿、抗剪切作用的穩定性更高。