[發(fā)明專利]一種含有納米纖維素的變性淀粉的制備方法及其在可降解材料中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110274540.9
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113105675B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚臻;鄭麗萍;姚獻(xiàn)平;詹靈江
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州紙友科技有限公司
• 主分類號: C08L3/10
• 分類號: C08L3/10;C08L3/06;C08B31/18;C08J5/18;C08L67/02;C08L67/04
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體;何俊

本發(fā)明涉及塑料領(lǐng)域，本發(fā)明公開了一種含有納米纖維素的變性淀粉的制備方法及其在可降解材料中的應(yīng)用，變性淀粉制備包括：1）將淀粉與水混合后加活化劑活化；加熱，加氧化劑氧化；加酸酸化，中和，得到預(yù)處理淀粉液；2）將納米纖維素與水混合，加活化劑活化，加酯化劑酯化；得到預(yù)處理納米纖維素液；3）將預(yù)處理淀粉液和預(yù)處理納米纖維素液及補強劑混合；經(jīng)洗滌、干燥、過篩后得到變性淀粉。本發(fā)明通過納米纖維素使淀粉有效形成網(wǎng)狀空間架構(gòu)，使其性能得到增強，將其添加至生物質(zhì)基材中后可改善力學(xué)性能，且本發(fā)明方案B中先對變性淀粉通過雙螺桿擠出機制得淀粉母粒，再與生物質(zhì)基材混合制得成品，可減少生物質(zhì)基材的一次成型能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塑料領(lǐng)域，尤其涉及一種含有納米纖維素的變性淀粉的制備方法及其在可降解材料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前塑料制品到處可見，按體積計算已經(jīng)躍居世界首位，據(jù)統(tǒng)計顯示塑料主要應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和包裝等領(lǐng)域，塑料具有質(zhì)量輕、抗腐蝕、機械性能較好等優(yōu)良特點，但塑料垃圾引起的環(huán)境污染問題日漸嚴(yán)重，大量的塑料垃圾給環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，給人體健康造成了嚴(yán)重的危害，對于如何有效解決“白色污染”的問題是我們面臨的主要難題，隨著人們環(huán)保意識日益提高，如何有效解決“白色污染”已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點。

生物可降解材料指在自然環(huán)境中的真菌、細(xì)菌、病菌等微生物作用下可自然降解的材料。此類微生物與生物可降解材料、變性淀粉彼此發(fā)生相互作用，主要包括物理、化學(xué)和生物作用，通過微生物的相互作用，將生物可降解材料及其中的變性淀粉等物質(zhì)進(jìn)行分解，將其中的碳、氫、氧等元素重新回歸大自然。

目前有在可降解材料中添加淀粉的相關(guān)報道，然而，目前在可降解材料制品中添加淀粉后存在以下問題：(1)所得制品力學(xué)性能差；(2)工作環(huán)境粉塵污染嚴(yán)重；(3)在添加淀粉后生物質(zhì)基材需要塑化、成型，浪費能源，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種含有納米纖維素的變性淀粉的制備方法及其在可降解材料中的應(yīng)用，本發(fā)明通過納米纖維素使淀粉有效形成網(wǎng)狀空間架構(gòu)，使變性淀粉的性能得到更進(jìn)一步的增強，從而將其添加至生物質(zhì)基材中后可改善力學(xué)性能，且本發(fā)明先對變性淀粉通過雙螺桿擠出機制得淀粉母粒，再與生物質(zhì)基材混合制得成品，減少了生物質(zhì)基材的一次塑化能耗。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

一種含有納米纖維素的變性淀粉的制備方法，包括以下步驟(下述原料份數(shù)為重量份)：

1)淀粉的預(yù)處理：將1000份淀粉與1100-2000份水混合均勻，添加0.1-10份活化劑活化處理10-30min，保持pH為7.5-11.0；將活化后所得淀粉漿液加熱至35-50℃，添加0.5-100份氧化劑氧化處理1-5h，保持pH為7.5-11.0；向氧化后的淀粉漿液中添加10-150份酸酸化處理2-6h，然后進(jìn)行中和至pH在4.0-7.5，得到預(yù)處理淀粉液。

在步驟1)中，本發(fā)明對淀粉依次進(jìn)行活化、氧化和酸化處理；其中：

活化的反應(yīng)機理是淀粉在堿性環(huán)境中，碳鍵上的主要基團羥基活性大大增加；從而能夠降低反應(yīng)能，使淀粉中的活化部位更容易引入其他基團。

氧化的機理是氧化劑在堿性條件下生成活性氯或活性氧，它可使淀粉斷鍵、降解和氧化，在淀粉分子上引入羰基和羧基，氧化后的淀粉，白度增加、粘度下降。

對淀粉進(jìn)行進(jìn)一步酸化的作用是：1、進(jìn)一步降低淀粉粘度；2、提高淀粉凝膠性；3、更有利于淀粉進(jìn)行高濃度塑化。

2)納米纖維素的預(yù)處理：將100份1-5wt％納米纖維素溶液與1000-2000份水混合均勻，添加0.1-1份活化劑進(jìn)行活化處理10-30min，保持pH為7.5-9.0；向活化所得的納米纖維素液中添加0.01-0.03份酯化劑酯化處理1-2h，保持pH為7.5-9.0；得到預(yù)處理納米纖維素液。