[发明专利]一种流延制备含魔芋葡甘聚糖的全生物分解复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全生物分解复合材料的制备方法，属于天然高分子材料领域，也属于生态环境材料领域。

背景技术

生物降解塑料自八十年代问世以来，一直成为新材料研究的热点问题，防治“白色污染”是该领域研究的主要动力。1990年以来，德国、奥地利、荷兰、美国、意大利、日本等西方发达国家率先以法律形式规定使用降解性塑料的产品范围。生物降解塑料是一种在使用期间其使用性能优良，而使用后又可迅速地被酶或微生物促进水解降解的高分子物质。完全可生物降解包装材料能有效克服普通包装塑料造成的“白色污染”问题，降低石油消耗，减少温室气体排放，因而受到世界各国政府和科技人员广泛关注，其研究开发工作也成为新材料研究领域的热点之一。目前被广泛研究的完全生物可降解材料主要包括聚3-羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二酯(PBS)以及淀粉塑料。PHBV由微生物合成，难于实现大规模工业生产，昂贵的价格限制了其应用范围。PBS的玻璃化转变温度低，可增塑其它生物降解材料以降低玻璃化转变温度和增强柔韧性，但在加工成膜时抗撕裂性极差。热塑性淀粉研究相对成熟，但因种类、来源和加工工艺不同而造成明显的性能差异，质量稳定性难于控制，同时抗水性差是制约其发展的主要问题。

天然多糖类高分子材料，不但是完全可生物降解的，而且为可再生资源，来源丰富，价格低廉，因此与合成聚合物相比发展潜力更大。目前用于生物降解材料的多糖类天然高聚物主要有淀粉和纤维素，其中尤以前者的研究开发居多。淀粉类生物降解材料的研究目标是改善淀粉的可加工性能、材料的机械性能和耐水性能，主要通过物理和化学该行的方法实现。虽然热塑性淀粉可以象传统塑料一样单独加工，但其机械性能和耐水性能均较差，不适于大多数应用场合。魔芋是我国的特色资源，湖北是魔芋种植大省，拥有众多的魔芋种植基地和魔芋精粉加工企业。随着联合国食品卫生组织对魔芋作为合格食品在全球自由销售法案的通过，美国和欧洲市场相继对其开放，魔芋产品的国际市场不断拓展，相关基础和应用研究最近10年在国外逐渐引人注目。我国魔芋出口现在仅限于原料，利润微薄，产品附加值低。魔芋精粉的主要成分为魔芋葡甘聚糖(KGM)，是一种主链由β-1，4吡喃糖苷键连接的葡萄糖和甘露糖组成的天然多糖。迄今为止，有关KGM的研究多集中在KGM的提取、结构分析与表征、食品学性质(如流变性、胶凝性、增稠性等)、物化性质、作为食品的加工方法、药用和保健功能、一般物理或化学改性等，所开发的产品品种少且档次低，而研究成果的应用转化非常有限。

发明内容

本发明目的在于提供一种流延制备含魔芋葡甘聚糖的全生物分解复合材料的方法，该方法具有成本低、环保、工艺简单的特点，所制备的全生物分解复合材料易降解。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种流延制备含魔芋葡甘聚糖的全生物分解复合材料的方法，其特征在于包括如下步骤：

1).按各原料所占质量百分比为：魔芋葡甘聚糖接枝聚酯1-60％、聚酯40-99％，选取魔芋葡甘聚糖接枝聚酯、聚酯，将魔芋葡甘聚糖接枝聚酯和聚酯混合，得混合物；2).然后用溶剂将混合物溶解并混匀，得质量浓度为30-70％的混合溶液，溶解温度为室温，溶解时间为5～15小时；3).然后将混合溶液倒入膜具中流延成膜，成膜温度为20～50℃，成膜时间为4～50小时，得含魔芋葡甘聚糖的全生物分解复合材料。

所述的聚酯为聚乳酸、聚己内酯或聚羟基烷基酯。

所述的聚乳酸为聚D-乳酸(PDLA)、聚L-乳酸(PLLA)或聚DL-乳酸(PDLLA)。

所述的聚羟基烷基酯为聚羟基丁酸酯或聚羟基戊酸酯。

所述的溶剂为二氯甲烷。

本发明的含魔芋葡甘聚糖的全生物分解复合材料可以加工为薄膜、片材、型材等。

本发明采用魔芋葡甘聚糖接枝聚酯，通过与聚酯进行复合改性，得到含魔芋葡甘聚糖的全生物分解复合材料。主要原料采用魔芋葡甘聚糖接枝聚酯，具有成本低廉、环境友好、可生物降解、与聚酯具有高度相容性等优点；本发明的全生物分解复合材料的复合改性方法采用流延成膜，具有环保、工艺简单、快捷、高效的特点。制备的材料环境友好、易于降解，能够直接成型加工，用作包装材料和工程塑料等。

本发明具有如下有益效果：该方法具有成本低、环保、工艺简单的特点，所制备的全生物分解复合材料可完全生物分解。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

本发明所使用的魔芋葡甘聚糖接枝聚酯采用下述热聚合或微波聚合得到：