[发明专利]一种全降解热塑性淀粉/聚乳酸共混材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子共混材料技术领域，具体地说，涉及一种全降解、高淀粉含量的热塑性淀粉/聚乳酸共混材料及其制备方法。

背景技术

环境问题一直是市级各国普遍关注的焦点，全球变暖、能源匮乏、大气污染、人口膨胀和物种灭绝时时刻刻威胁着人类的生存环境。中国作为全球最大的发展中国家，环境污染问题同样不容小视。20世纪塑料材料的迅猛发展是由于其原料来源建立在丰富的石油化工产品基础上，据有关资料报告，世界石油在21世纪中叶将面临枯竭。

淀粉是一种天然高分子材料，具有来源广、价格便宜、可生物降解等优点，但由于淀粉分子链带有大量羟基使得其分子间与分子内有大量的氢键，这使得淀粉加工性能变差，现在可以通过分子改性使其具有一定的塑性，因此淀粉被视为可降解材料领域最具潜力的研究对象之一。聚乳酸（PLA）是具有高强度、高模量、有着良好的机械性能和生物相容性的热塑性塑料。PLA在自然环境中可以完全降解成二氧化碳和水，是一种真正的绿色环保材料，可以在许多应用领域同其他塑料进行竞争。

我国现在关于淀粉与聚乳酸共混的发明专利有很多，但大多数专利中是将淀粉作为一种填料来使用的，淀粉使用量较小，这会导致材料的制备成本较高,比如中国专利CN101343406A公开了一种耐温性淀粉/聚乳酸合金全生物降解材料及其制备方法，虽使得材料的热变形温度达85℃以上，但其使用的接枝改性淀粉只有10～20，聚乳酸中填料组分不超过40份，成本较高。也有小部分专利中对淀粉进行改性，使其具有热塑性，从而可以在共混材料中较大比例添加改性淀粉，使得成本下降，但通常制得的材料力学性能和耐热性都较差或只在一方面有不明显的改善，如中国专利CN102311562A公开了一种热塑性淀粉与聚乳酸共混物及其制备方法，其使用的增容剂为聚羟基酯醚，该增容剂对材料的力学性能有一定提高，但并不明显。因此，现在希望制备一种高淀粉含量的热塑性淀粉/聚乳酸共混材料，使其成本较低、耐热性、力学性能及降解性较好，可以满足日常包装、容器等使用用途。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，制备一种低成本、热性能及力学性能优良并且可以完全降解的热塑性淀粉/聚乳酸共混材料。采用适当的方法对淀粉进行改性，制备一种优异的热塑性淀粉，且使用聚乙烯醇溶液对无机填料及热塑性淀粉进行预处理。制备的材料两相之间相容性较好，耐热性、力学性能及降解性能优良。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种全降解热塑性淀粉/聚乳酸共混材料，其特征在于，所述共混材料的组分及重量百分比如下：

淀粉        40%-84%

聚乳酸      8%-51%

聚乙烯醇    0.2%-8%

增韧剂      1%-10%

润滑剂      0.1%-2%

增塑剂      5%-30%

防腐剂      0.1%-5%

无机填料    1%-10%

其总量满足  100%

其中：淀粉为工业级淀粉；

所述的聚乳酸为数均分子量为3×10⁴-6×10⁴的聚乳酸；

所述的聚乙烯醇为聚合度为1.6×10⁴-2×10⁵的聚乙烯醇；

所述的增韧剂为聚乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯；（简称GPOE）

所述的润滑剂为液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、乙撑双硬脂酸按中的一种或几种；

所述增塑剂为甘油、尿素、乙二醇、山梨醇、聚乙二醇、山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇、环氧大豆油、甲酰胺、脂肪酸单甘脂中的一种或几种；

所述防腐剂为异噻唑啉酮、溶菌酶中的一种；

所述无机填料为滑石粉、纳米二氧化硅、粘土、蒙脱土中的一种或几种。

上述全降解热塑性淀粉/聚乳酸共混材料的制备方法如下：

(1)原料干燥：将聚乳酸、淀粉、聚乙烯醇以及增韧剂在80℃下干燥6-8小时，然后取出以备用；

(2)热塑性淀粉制备：将淀粉和增塑剂按所述比例放入捏合机中，于100-130℃下捏合8-15分钟，将其取出，冷却后进行粉碎制得热塑性淀粉；

(3)聚乙烯醇溶液配制：将去离子水及占去离子水质量0.2%-8%的聚乙烯醇加入圆底烧瓶，将圆底烧瓶置于恒温水槽中，于90-100℃下加热搅拌半小时直至聚乙烯醇溶解；