[發明專利]一種淀粉的改性方法、改性淀粉及在可降解塑料中的應用

在審

• 申請號: 201410509607.2
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN105524182A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 吳登杰
• 申請（專利權）人: 上海東升新材料有限公司
• 主分類號: C08B31/18
• 分類號: C08B31/18;C08B31/00;C08L67/02;C08L3/10
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明涉及一種淀粉的改性方法，尤其涉及一種應用在可降解塑料中的改性 淀粉。

背景技術

通用塑料因其具有重量輕、機械性能良好并且具有耐水、耐化學腐蝕和外形 美觀、制造及安裝方便及價格低廉等特點，迅速替代了常規材料，被廣泛應用于 國民經濟各個部門。然而塑料給人們帶來文明的同時其弊端也體現出來，尤其是 帶來了環境污染的危害。地膜、垃圾袋、購物袋、餐具、食品包裝和工業包裝材 料等一次性塑料廢棄物污染水資源、土壤和空氣，并且危及禽畜及野生動物，給 地球生態環境帶來了沉重負擔。另外，常規塑料的來源都是石油和煤炭等不可再 生資源，全世界目前已探明的可用石油資源已經不足為人類使用50年，而煤炭 的使用量也不超過100年，世界能源正面臨著極大的危機，一旦這些能源耗竭， 將對目前的高分子工業有毀滅性打擊。

針對與環境污染和能源緊缺問題，國內外學者逐漸將研究方向轉到可生物降 解塑料作為常規塑料的代替品。生物降解塑料除了具備常規塑料良好的機械性能 外，更能夠在自然環境中，在短時間內被微生物降解為二氧化碳和水，不會對環 境造成任何污染。

生物可降解塑料中，天然高分子淀粉材料是國內外研究的熱點。淀粉是植物 經光合作用而形成的碳水化合物，是地球上第二大天然高分子，產量僅次于纖維 素。淀粉是由單一類型的糖單元組成的多糖，依靠植物體天然合成，一般由直鏈 淀粉和支鏈淀粉組成。直鏈淀粉相當于一個鏈狀分子，其中包含有數百個α-1,4 連接的D-吡喃葡萄糖單元；支鏈淀粉是一種高度支化的分子，由短鏈多糖(10-50 殘基)通過1-6支化點(總鏈段的5-6％)連接到一起，是一種樹形結構。在普 通淀粉中，直鏈淀粉含量在20％左右，其余的為支鏈淀粉。直鏈淀粉能溶于沸 水，而支鏈淀粉不溶于沸水，只能被溶脹。

淀粉分子中存在大量的羥基，形成了分子內和分子間氫鍵作用力，使淀粉的 玻璃化轉變溫度高，以至于淀粉無法顯示出熱塑性能。中國專利CN103044718A 提供了一種淀粉基生物降解塑料及其制備方法，在該專利中預先改性淀粉，同時 添加增塑劑以改善淀粉的熱塑性，當淀粉中加入小分子增塑劑時，在熱和剪切力 作用下可以使小分子充分滲透到淀粉分子之間，能有效地削弱淀粉分子之間的氫 鍵，從而使淀粉分子間力降低，提高了淀粉分子的活動能力，促進分子間相對運 動，改善其力學性能和加工性能。

然而，增塑劑的加入使得制備的熱塑性淀粉塑料具有很強的親水性，具體表 現在它不僅能從高濕度的環境中吸水，導致塑料變軟，而且可以完全溶解在水中， 無法滿足實際應用需要；另外也會在干燥的環境中喪失水分，導致塑料變脆。

發明內容

本發明為解決現有技術中的上述問題提出的。

本發明提供了一種淀粉的改性方法及改性淀粉。

本發明還提供了一種改性淀粉在可降解塑料中的應用，所述改性淀粉無需添 加增塑劑，即能與塑料相容地共混在一起形成力學性能優異的可降解塑料。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一個方面是提供一種淀粉的改性方法，包括如下步驟：

步驟1：將水、氧化劑、淀粉在10℃-50℃下反應2-12小時，反應結束后， 收集固體；

步驟2：向步驟1得到的淀粉中加入醇和催化劑，在65℃至90℃下回流 24-48小時，反應結束后收集固體，即得到改性淀粉。

優選地，步驟1中反應結束后，用30℃水洗滌3次，在50℃的烘箱中烘 干10-15小時，得到塊狀淡黃色固體，然后粉碎成顆粒直徑為150-250μm的粉 末。

優選地，步驟2中反應結束后，用95％的乙醇溶液洗滌3次，于120℃下 干燥24小時，得到固體。

優選地，上述方法步驟中各組分的重量份數為：

優選地，所述淀粉為玉米淀粉、豌豆淀粉、紅薯淀粉中任意一種或多種。

優選地，所述氧化劑為高錳酸鉀、高碘酸鈉、次氯酸鈉、過氧化氫、TEMPO 中任意一種或多種。

優選地，所述醇為甲醇、乙醇、丁醇、正戊醇、正辛醇、乙二醇、丙三醇中 任意一種或多種。

優選地，所述催化劑為濃硫酸、濃鹽酸、濃磷酸、高碘酸、高氯酸中任意一 種或多種。