[发明专利]淀粉基纳米复合降解材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种可降解复合材料的制备，尤其涉及一种淀粉基纳米降解复合材料及其制备方法。

背景技术

塑料工业成为工业中的一种不可或缺的材料。随着塑料的大量应用，废弃塑料制品亦与日俱增。但由于塑料大多性能稳定，在自然界中不易降解，因此出现了所谓的“白色污染”。目前用来处理“白色垃圾”的方法很多，比如焚烧、填埋等，但是废弃塑料焚烧时，将对环境造成严重的二次污染；将塑料混入土壤则会影响作物吸收水分和养分，导致农作物减产；填埋起来，不仅占用土地，而且降解极其缓慢。此外，大量散落的塑料还容易造成动物误食致死；成团成捆的塑料进入管道，易造成水利设施和城市设施的堵塞故障。因此，寻找一种能降解易降解的制品代替塑料是实现标本兼治、解决“白色污染”的最有效方法。因此，可降解塑料的研究具有十分重要的意义。

近年来许多科研工作者采用了完全可生物降解的热塑性树酯，如聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHBV)、聚乙醇酸(PHA)等与淀粉进行共混，这样不仅使塑料树脂在性能方面得到了保证，同时可以达到完全降解的目的。但是由于成本偏高影响其推广。

近几年，热塑性淀粉/蒙脱土纳米复合材料在工业界和学术界都引起了人们的关注。这主要是因为纳米级增强填料层状硅酸盐纳米粒子的引入可有效地改善热塑性淀粉塑料的耐吸湿性，并可提高材料的机械性能以及热稳定性。热塑性淀粉/纳米复合材料被认为是热塑性淀粉塑料的发展方向。

淀粉是一种来源丰富、价格便宜的天然高分子物质，是一种取之不竭的可再生资源，能在多种环境下被生物降解，最终降解产物CO₂和H₂O，而且可通过光合作用进行再循环，不会对环境产生任何污染。近年来各国对淀粉基生物降解塑料的研究十分重视，并且已取得了重大进展。

坡缕石在矿物分类上隶属于海泡石族，又名凹凸棒，是一种具有层-链状过渡型特殊结构的含水铝镁硅酸盐矿物，其密度低，颜色浅，与高分子复合后不会严重影响其密度和透明性；坡缕石被加工成纳米材料时，其棒状结构可以分散在其它有机链结构的空隙中去，能够明显改善有机高分子复合材料的性能，坡缕石表面的羟基可以与复合材料的各组分的分子中相应的集团形成化学键，由于化学键的形成，从而可以改善复合材料的力学性能。由于坡缕石具有巨大的表面积、优良的吸附性、良好的阻燃性、成浆性、脱色性、离子交换性、分散性和热稳定性等多种独特的性能，目前已经开发出适用于不同领域和工业部门的两千多种产品。

壳聚糖也是一种可再生资源，广泛存在于微生物，低等植物菌类，藻类细胞，酵母，节肢动物虾，蟹和昆虫的外壳和软骨，软体动物的内壳和软骨，高等植物的细胞壁等，是一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体。它是一种天然生物活性分子，其特殊的分子结构和理化性质使壳聚糖具有抗微生物，消炎，止血，促进伤口愈合，滋养润滑粘膜等多种生物活性，具有抗菌消炎，增强免疫，促进伤口愈合等多种医疗保健功效，应用于人工器官，创伤敷料，止血材料，免疫治疗等医疗领域。同时也被广泛用于食品，化工，环保等行业，享有“万能多糖”的美誉。因其生物可完全降解，是制备可降解材料研究热点。

鉴于上述，本发明的目的旨在提供一种完全可降解的新型的纳米复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉，可完全降解的淀粉基纳米复合降解材料；

本发明的另一目的是提供一种该淀粉基纳米复合降解材料的制备方法。

(一)淀粉基纳米复合降解材料

本发明的淀粉基纳米复合降解材料，是以淀粉、壳聚糖为基料，以坡缕石为填料，以甘油为增塑剂复合而成。

所述淀粉与壳聚糖的质量比为：1∶1～6∶1。

所述坡缕石的加入量基料的1～10％。

所述增塑剂的加入量为基料的30～60％。

(二)淀粉基纳米复合降解材料的制备

本发明淀粉基纳米复合降解材料的制备，包括以下工艺步骤：

(1)将坡缕石研磨或粉碎至200～500目粉末；

(2)将壳聚糖用1～2％的醋酸溶液配制成质量浓度为1～5％的壳聚糖溶液；

(3)将淀粉和坡缕石粉末加入到其总量2～10倍的去离子水中混合，置于超声分散器中，于600～2000W的功率下超声分散20～30分钟；加入增塑剂和壳聚糖溶液，加热到80℃～100℃，搅拌30～60分钟；然后浇至模具中，于30～70℃下衡温干燥24～72小时，成膜即得。