[發明專利]一種用于可降解材料的高強度TPS淀粉的制備方法

有效

• 申請號: 202110262778.X
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113024897B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 姚臻;鄭麗萍;姚獻平;楊勇
• 申請（專利權）人: 杭州紙友科技有限公司
• 主分類號: C08L3/06
• 分類號: C08L3/06;C08L67/02;C08L31/04;C08L97/02;C08K5/053;C08K5/09;C08B31/04;C08B31/00;C12P19/04;C12P19/14;C12P19/16;C12P19/22;C12P19/24
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體;何俊

本發明涉及高分子材料領域，本發明公開了一種用于可降解材料的高強度TPS淀粉的制備方法，本發明首先利用濕法變性淀粉生產工藝，在控制溫度和pH值條件下，通過添加生物酶制劑，然后將得到的漿液控溫并加入抑制劑并進行交聯劑、酯化處理得到變性淀粉，然后在粉體中干法混合添加淀粉基體增強物材料處理以及適量甘油和改性劑添加后通過雙螺桿擠壓機擠出風冷并切條造粒，得到具有良好強度的熱塑性TPS淀粉顆粒材料，相較于普通淀粉，將其添加至可降解材料中可提升力學性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，尤其涉及一種用于可降解材料的高強度TPS淀粉顆粒材料的制備方法。

背景技術

TPS淀粉又稱熱塑性淀粉，也稱為〞無構淀粉〞，是通過一定的方法使淀粉結構無序化，使之具有熱塑性。淀粉分子為多糖分子結構，含有大量羥基，其分子間及分子內氫鍵的作用，使其熔融的溫度較高，合適的改性技術可以帶來大分子羥基基團的改變的同時，可以帶來較低的可加工熔融溫度，傳統塑料機械加工方法多采用熱加工成型，因此要制得良好的可降解淀粉塑料需要使添加的淀粉首先具有較好的熱塑性，我們知道，熱塑性淀粉材料的主要缺點在于對環境濕度過于敏感，在使用和存儲過程中不穩定導致材料性能產生不可控惡化，通常我們在對淀粉進行改性加工過程中，通過改變分子間的作用力及淀粉分子間的氫鍵相互作用，來提高改善其后加工性能。一般而言，過程中還需要在改變分子結構及加工性能的同時，再添加適量含羥基或氨基的化合物極性小分子，以更進一步改善淀粉的熱塑化性能。一般，目前的辦法主要可通過塑料加工方法來擠出成型，并后期繼續注塑、模壓成型或吹膜制造后得到可具有全生物降解性能的塑料加工材料，作為天然聚多糖，淀粉具有良好的可再生及生物降解性能，可廣泛用于制備生物降解材料，進而具有能夠進一步提高其在可降解塑料上的添加使用的性能而受到更大關注和使用。

一般天然淀粉中支鏈淀粉的含量為75wt％左右，直鏈淀粉的含量在25wt％左右，而蠟質玉米淀粉中則含有接近100％的支鏈淀粉，由于淀粉顆粒中直鏈淀粉的含量對其性能影響較大，因此了解淀粉組成對于制備結構可控及性能優異的熱塑性淀粉材料顯得尤為重要。天然淀粉和可降解塑料樹脂的極性相差較大，相互黏結性差，在界面融合效果等諸多方面存在較大懸殊，通常需要添加具有良好強度和熱塑性的TPS淀粉，以改變塑料制品的拉伸強度降低、耐水性能變差等問題。就一般淀粉而言，隨著淀粉與可降解類聚酯材料的比重加大，成本會有明顯的降低，但是，成型材料的整體斷裂強度和伸長率會受到較大影響，因此，如何利用特殊的手段對淀粉分子結構做無序化分子重排處理，以改變淀粉分子的結構特性來得到一種具有較高強度的熱塑性TPS顆粒材料，將是以后一個時期，廣大淀粉改性工作者或完全生物降解塑料生產、研發人員需要攻克的一個全新課題。

在現有技術中，已有一些與TPS淀粉相關的報道，其中：

明陽生化的謝曉明在專利CN103044717B中公開了一種生物降解塑料用復合變性淀粉的制備方法：主要是將木薯淀粉加入堿性粉狀活化劑在95-100℃條件下處理30min，再加入SP或者六偏磷酸鈉交聯劑進行交聯化反應1h，然后再加入鋁酸酯或鈦酸酯偶聯劑再在120-130℃條件下反應40-50min后冷卻至室溫后過60目篩得到。后期并繼續再新申請專利CN103044718B，公開了一種淀粉基生物降解塑料及其制備方法中提到利用上述得到的復合變性淀粉再加入 EVA、EVOH共聚物、增塑劑共混來得到可降解塑料物的制備方法。

天津大學的于九皋在專利CN1618851A公開的熱塑性淀粉材料的制備方法中提到了通過1∶0.25-0.4％的淀粉和塑化劑(塑化劑利用尿素和甲酰胺)，在1000-5000rpm/min條件下高速混合2min，在120-130℃封閉反應12h得到一種塑化淀粉，并且再利用TPS與改性活性蒙脫土按照1∶0.002-0.1比例得到一種混合物母料再造粒后經過雙螺桿擠壓機擠出后得到該種專利材料。