[发明专利]生产包括淀粉的疏水性复合生物弹性体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产疏水性复合生物弹性体的方法，该疏水性复合生物弹性体包括交联的生物弹性体基体，在该交联的生物弹性体基体中分散有机相。

特别地，本发明涉及包括作为交联基体聚合物的聚硅氧烷和作为分散相的淀粉的复合生物弹性体。

背景技术

淀粉是完全地生物可降解的多糖，其通过各种植物，如玉米、土豆、水稻，和小麦合成，并且构成可获得的最丰富的可再生资源之一。

在它的粒状形式中，淀粉主要是由直链淀粉和高度支链淀粉组成，其相对百分数变化取决于获得淀粉的植物。淀粉可以被认为是具有固有的水含量的结晶物质，该固有的水含量通常在10和19wt％之间变化。

由于淀粉的晶体结构，从天然淀粉获得的塑料是极其易碎的并且无法满足就塑料工业所要求的机械性能而言的需求。为了克服这种缺陷，淀粉将与有限量的水(10-30％)混合并且在“挤出蒸煮(extusion cooking)”方法中，进行热和机械处理(剪切应力)，以便引起分子的解构(destructure)，获得相当均匀的熔体，其被称作为热塑性淀粉(TPS)或解构的淀粉(destructured starch)。

然而，由此获得的TPS有许多不足，包括由于已知的退化(retrogradation)现象(特别在湿或干燥环境中)仍然不充足的机械性能。在生物塑料复合物中使用TPS的问题是由它的相对低的玻璃化转变温度所引起的它的易碎性质和由于淀粉的分子链导致的改性玻璃化转变温度的非适宜性。

在热塑性淀粉的生产中，为了增加TPS的柔性(flexibility)的目的，在增塑剂(如多元醇、甲酰胺、尿素、乙酰胺、糖、氨基酸、脂类和山梨酸磷酸酯)存在下，常规实践是进行淀粉的解构。

US 5 362 777限定了TPS作为通过混合天然淀粉(预先脱水)和增塑剂(如甘油)所产生的产物。然而，增塑剂移动进入环境随时间推移引起脆性增加。

在现有技术中指出，增塑的TPS的制剂通常含有50至90wt％的淀粉和10％至50％的增塑剂。

涉及TPS使用的另一问题是由于淀粉的高直链淀粉含量，与从具有高支链淀粉含量的物质中获得的TPS相比，其引起柔性(flexibility)降低。

包含TPS和聚合物的聚合物组合物也是已知的，其可以或不可以与淀粉相容。关于与淀粉不相容的疏水性聚合物，US 5 374 671和US 5 545 680描述了包含解构的淀粉的组合物，该解构的淀粉作为在弹性体(如例如聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶和聚丁二烯橡胶)中分散的填料。

EP 1 621 579描述了疏水性的聚合物组合物，包括与淀粉相容的聚合物，例如聚烯烃、聚酰胺和天然或合成的橡胶(该橡胶含有淀粉复合物作为分散的填料，其中淀粉是与淀粉相容的聚合物复合)。生产方法可以包括添加硅烷偶联剂。

乙酰化构成淀粉重要的工业改性。一般的乙酰化方法涉及通过在冰醋酸中重复浸渍(impregnation)淀粉而活化以及通过在冰醋酸中在2％的高氯酸溶液中进一步的浸渍而过滤，紧接着过滤。随后利用乙酸酐和苯的混合物处理活化的淀粉；在这种处理结束时，利用苯冲洗这样改性的淀粉数次，在室温下过滤并最终干燥。通过在溶液中的方法将乙酰化的淀粉转变成纤维和纳米纤维并且还用作粘合剂中的添加剂。

发明内容

本发明的一个目标是提供生产具有含有淀粉的疏水基体的复合生物弹性体的有利方法。

本发明的另一目标是提供在室温下可以实施的方法，并且该方法使获得淀粉填充的生物弹性体成为可能，其中淀粉具有改善的与弹性体的界面相容性，而且还使获得具有受控的机械性能和改善的抗水性的疏水性生物弹性体成为可能。

鉴于这些目标，本发明的一个目标是具有所附的权利要求中所限定的特性的方法，所附的权利要求构成本说明书的整体部分。

本发明的另一目标是如通过前述方法可获得的疏水性复合生物弹性体。

具体实施方式

本发明的方法采用硅烷醇(作为硅酮聚合物的前体)与乙酰氧基硅烷的交联反应从而形成含有作为分散相的淀粉的硅酮弹性体，其中淀粉改善了与硅酮弹性体的界面相容性。

乙酰氧基硅烷用作硅烷醇(硅酮聚合物的前体)的交联剂从而形成硅酮弹性体。这种方法通常已知为室温硫化技术。由此获得的硅酮通常被称为RTV硅酮。该交联方法采用环境水分作为催化剂。