[发明专利]微球型高疏水性淀粉及其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子材料改性技术领域，尤其涉及微球型高疏水性淀粉及其制备方法及应用。

背景技术

尽管聚乳酸（PLA）、聚3-羟基丁酸酯(PHB)等可完全生物降解树脂问世已久，但由于其价格相对昂贵，其塑料制品的物理性能难以满足应用，至今未能大规模推广应用。生物质基合成树脂填充型塑料仍是治理白色污染、保护环境和生态平衡的经济而有效途径之一。高填充型淀粉基塑料已然发展前景看好。

在生物质中应用最多的是淀粉。淀粉基塑料可分为淀粉填充型塑料和全淀粉塑料。全淀粉塑料是通过将热塑性淀粉(TPS)、天然淀粉、高直链淀粉或直链淀粉在不加聚合物和高温高湿高压的条件下进行挤塑或注塑得到的，由于材料脆性较大，添加增塑剂难以满足较高的要求。淀粉填充型塑料是采用颗粒状淀粉为原料，以非偶联方式直接与聚烯烃结合，添加量在15%以下，此类产品缺陷明显：(1) 淀粉与聚烯烃粘附不良、相容性差，影响成品力学性能；(2) 淀粉在配混料中难以分散均匀；(3) 淀粉的亲水性不利于成品尺寸的稳定性；(4) 淀粉热稳定性不佳，加工温度不能过高，难于加工成膜。为此，人们把研究焦点放在对淀粉改性上。主要针对天然淀粉结构中含大量强极性基团羟基，是导致其与聚烯烃类合成树脂相容性差，淀粉填充量难以提高，致使淀粉基塑料的强度及生物降解速度不能满足要求的主要原因。尽管现有的改性淀粉与聚烯烃共混，淀粉含量可提高到40%-50%，但由于其颗粒较大，在树脂中的分散程度较差，导致其物理性能欠佳。为此，制备粒径小、易分散的疏水淀粉是提高淀粉基生物降解塑料中淀粉的填充量基物理性能的关键技术。

现有的淀粉疏水性方法有化学改性、物理改性和偶联剂改性三种方法。化学改性：使用化学剂与淀粉中羟基通过酯化、醚化等来提高淀粉的疏水性。但由于酯化、醚化的取代度较低，疏水性难以显著提高。且还存在环境污染、能耗高，成本高，后处理复杂等问题；物理改性：主要通过微波辐射和超声振荡器等物理机械手段使淀粉的颗粒微细化，进而提高淀粉在聚烯烃类合成树脂中分散性，间接提高其与合成树脂的互容性。处理时间短、效率高，环保，工艺简单易行，但改性淀粉自身疏水性较差；偶联改性：通过偶联剂改性，虽工艺简单，无污染，能耗低，疏水性显著提高。但因硅烷、钛酸酯和铝酸酯偶联剂价格比较昂贵成本较高不易推广，而且改性后的淀粉粒径过大且不均匀，直接影响其与聚烯烃类合成树脂的相容性。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种微球型高疏水性淀粉，该疏水性淀粉可弥补现有化学改性、物理改性和偶联剂改性的不足，粒径小、比表面积大、被偶联剂和疏水剂包裹效率高，疏水性强，与聚烯烃类树脂互容性好，改性淀粉基塑料物理及生物降解性能良好。同时，本发明还提供了微球型高疏水性淀粉制备方法及应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：微球型高疏水性淀粉其制备原理为图1。本发明的微球型高疏水性淀粉制备方法，包括干淀粉经超声波振荡处理后，在高速搅拌下先后分别加入偶联剂和疏水剂，干燥得到微球型高疏水性淀粉。

具体步骤如下：将淀粉在100~200℃下干燥1~5h，得到干燥淀粉；再将100质量份干燥淀粉于超声振荡器内，在50~100MHz超声振荡1~5h，获得微细化的淀粉；再将微细化的淀粉转移至高速搅拌机内，在50~100℃下，高速搅拌（1500~3000转）下，加入0.1~3质量份的酸化油偶联剂，搅拌0.5~2h，再加入0.1~3质量份的地沟油疏水剂，高速搅拌（1500~3000转）0.5~2h， 100~200℃下，干燥1~5h，得微球型高疏水性淀粉。

所述淀粉为：玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉中的任一种；所述偶联剂为：花生油、葵花油、蓖麻油、菜子油、玉米油、豆油的酸化油的一种或任意两种混合物；

所述疏水剂为：泔水地沟油、猪油地沟油、植物油地沟油中的任一种或任意两种混合。

本发明所述的疏水剂所用的地沟油：一是狭义的地沟油，即将下水道中的油腻漂浮物或者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜（简称泔水地沟油）经过简单加工、提炼出的油;二是劣质猪肉、猪内脏、猪皮加工以及提炼后产出的油（简称猪油地沟油）;三是用于油炸食品的油使用次数超过规定要求后，再被重复使用或往其中添加一些新油后重新使用的油（简称植物油地沟油）。

本发明还提供一种由上述方法制得的微球型高疏水性淀粉。

本发明还提供微球型高疏水性淀粉在淀粉基塑料中的应用。