[发明专利]一种淀粉、纤维素固体粉末表面羟基改性的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物基材料技术领域，具体涉及一种淀粉、纤维素(植物秸秆)固体粉末表面羟基改性的方法。

背景技术

当前人类社会面临着节省能源资源、减少二氧化碳排放、建立可持续发展的社会等诸多社会问题，在塑料行业，研发利用生物质资源、发展生物质塑料就成了世界各国关注的课题。目前国内外市场已出现了一些由淀粉和聚烯烃共混而制造的“生物基塑料”。这些“生物基塑料”采用了部分生物质原料-玉米淀粉代替了部分石油资源，但因为这种“生物基塑料”中淀粉的相行为是极性相，而聚烯烃的相行为是非极性相，彼此相容性差，因此这种“生物基塑料”共混物中淀粉含量较低(约含30％以下)，否则共混物“生物基塑料”的力学性能明显下降。为了增进淀粉和聚烯烃的相容性、提高“生物基塑料”中的淀粉含量(而不降低塑料的力学性能)，研究人员做出了众多努力。

济南大学孟平蕊等(申请号：201310311471.X)采用超声波振荡处理淀粉，再加偶联剂和疏水剂制备微球形高疏水淀粉颗粒，并与PVC共混改性制备压延薄膜和与PVA共混改性制备流延薄膜。

武汉华丽环保科技有限公司潘丽娟、胡汉杰等(申请号：201210388056.X)公开了“一种淀粉和聚乳酸的复合材料及其制备方法”，将淀粉、聚乳酸、端羟基乳酸低聚物、增塑剂、滑石粉、润滑剂、偶联剂先共混，再加入扩链剂经双螺杆挤出得到淀粉和聚乳酸的复合材料。

袁明龙(申请号：200710049748.0)等公开了“生物降解聚乳酸/淀粉复合材料共混界面的偶联与增容技术”，将聚乳酸、淀粉、增容剂、偶联剂、加工助剂等共混改性，经双螺杆挤出得到聚乳酸/淀粉复合材料；以上单位和学者采用添加相容剂和偶联剂的办法，申请了上述专利，这种技术可以改进淀粉和聚烯烃等合成聚合物的相容性，但是相容剂和偶联剂不能添加太多，否则影响“生物基塑料”的力学性能，也会增加“生物基塑料”的成本。

江南大学(CN102030833A)张燕萍、胡亚楠等公开了“一种天然油与淀粉酯化的淀粉酯的制备方法”，以淀粉为原料，天然油为酯化剂，用微波与高温加热结合的干法工艺对淀粉进行酸解和酯化改性，制备低取代度的淀粉脂产品。

吉林农业大学刘俊梅、胡耀辉等(申请号：201310130369.X)公开了“一种改性荞麦淀粉及其制备方法”，通过对荞麦淀粉调浆、交联、酯化等工艺，制备了改性荞麦。

广州大学(申请号：201310487376.5)尚小琴等公开了“一种复合改性高直链淀粉的制备方法”，首先采用酯化剂十二烯基琥珀酸酐对直链含量为50～85wt％的高直链淀粉进行酯化改性，得到淀粉酯；再采用醚化剂环氧丙烷对淀粉酯进行醚化改性，得到复合改性高直链淀粉，这种改性技术会增加淀粉的成本。

广西农垦明阳生化集团股份有限公司(CN 103044718 A)谢晓明等公开了“一种淀粉基生物降解塑料及其制备方法”，将木薯淀粉先加入氢氧化物活化处理，再加入酯化剂、偶联剂、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/乙烯醇共聚物、聚乙烯醇、增塑剂以及其它助剂等共混，制备淀粉基生物降解塑料。

北京林业大学(CN 102311550 A)袁同琦等公开了“一种木质纤维素酯化改性方法和酯化改性木质纤维素”的制备方法，在加热状态下将木质纤维素溶于咪唑基离子液体，再加入缚酸剂和酯化试剂，进行酯化反应制备改性木质纤维素，这种改性技术会明显增加纤维素的成本。

广西大学(申请号：201310320367.7)黄祖强等申请了“一种纤维素高级脂肪酸酯及其制备方法”，将秸秆纤维素粉和脂肪酸、酸酐、对甲苯磺酰氯、三氯乙酸酸酐等在球磨机中加热催化酯化改性的技术，这种改性技术没有介质、操作简便，但纤维素粉的酯化度较低，而且增加了秸秆纤维素粉改性后的水洗工序，不利于产业化。

江南大学张燕萍、刘丽(CN101824094A)申请了“一种滚筒法脂肪酸淀粉酯的制备及应用”的专利，采用淀粉为原料，脂肪酸为酯化剂，在滚筒干燥机作为化学反应器的条件下，对淀粉进行酯化改性，制备了脂肪酸淀粉酯。这种改性技术没有介质、操作简便，但淀粉的酯化度较低，而且将催化剂盐酸、浓硫酸或醋酸引入“生物基塑料”中，在后续的螺杆加工中可能会对设备有腐蚀作用，而且由于无机强酸的存在，用这种酯化淀粉和脂肪族聚酯共混制备其他“生物基塑料”时，可能会引起脂肪族聚酯的降解。

为改进上述淀粉、纤维素固体粉末等生物质改性方法的不足，本发明提供了对淀粉、纤维素固体粉末等生物质的在线固相、催化醚化、酯化的改性技术。

发明内容