[发明专利]一种高强可生物降解淀粉树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物降解材料技术领域，具体涉及一种高强可生物降解淀粉树脂及其制备方法。

背景技术

植物淀粉作为天然高分子化合物价格低廉，来源丰富，且在自然环境下可完全生物降解，在可再生资源中占据着重要地位。淀粉降解树脂先后经历了填充型淀粉树脂、接枝共混型淀粉树脂和热塑性淀粉树脂三个阶段。其中，填充型淀粉树脂的主要成分是不可降解的聚烯烃材料，污染问题仍然存在。接枝共混型淀粉树脂包括淀粉接枝丙烯腈树脂、淀粉接枝丙烯酰胺树脂、淀粉接枝丙烯酸树脂、多元接枝共聚树脂以及淀粉基互穿型高吸水性树脂等等，然而其因由于制备工序复杂且难以实现规模化生产等不足而在应用范围上受限。热塑性淀粉树脂代表产品为全淀粉树脂，由于淀粉本身并不具备热塑性，其本身是多羟基聚合物，每个葡萄糖结构单元的2,3,6位碳上含有羟基，在结构单元内和相邻结构单元间有苷键存在，形成了大量的分子内、分子间氢键，且淀粉的玻璃化转变温度较高；因此为了得到热塑性淀粉，需要加入助剂以破坏淀粉中的氢键同时降低淀粉的玻璃化转变温度至加工温度范围以内。故而，全淀粉树脂主要由80%以上的淀粉及加工助剂组成，具有热塑性树脂的性质，既可进行热塑加工，又能快速、完全地在自然环境中降解，是目前的研发热点。然而，目前的所研发的全淀粉树脂在耐湿性、韧性、强度方面仍表现不佳，无法满达到实际应用上性能需求。

发明内容

为此，本发明提供一种高强可生物降解淀粉树脂及其制备方法，解决现有技术中至少一种技术问题。

为此，本发明提供一种高强可生物降解淀粉树脂，由以下重量份的组分制备：淀粉62-75份、羟基乙酸淀粉钠14-30份、阿拉伯半乳聚糖5-12份、N,N',N''-三乙酰壳三糖2-8份、藻酸盐4-9份、氟金云母粉2-6份、多聚赖氨酸1.8-4.3份、硅酸锶2.6-7份、聚二氧杂环己酮3.2-5.5份、乙酸丁酸纤维4.8-10份、聚-ε-癸内酯2-9份、1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺1-4份、吡哆醇2-7份、塑化剂1.2-3.5份、增容剂0.7-2.6份；

所述塑化剂为尿素、5-氯水杨酰胺、柠檬酸三乙酯和山梨醇的复配；

所述增容剂为聚-β-马来酸、异氰酸酯、癸二酸和甘油的复配。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述淀粉为磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉或氧化淀粉。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述塑化剂为质量比为1.5:2.7:1:0.6的尿素、5-氯水杨酰胺、柠檬酸三乙酯和山梨醇的复配。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述增容剂为质量比为2.2:1.5:3.6:4的聚-β-马来酸、异氰酸酯、癸二酸和甘油的复配。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述藻酸盐为海藻酸钙、海藻酸镁或海藻酸铵。

根据本发明的一个实施方式，其中，由以下重量份的组分制备：淀粉68-73份、羟基乙酸淀粉钠18-26份、阿拉伯半乳聚糖6.3-11份、N,N',N''-三乙酰壳三糖2.5-7.3份、藻酸盐4.4-8.5份、氟金云母粉2.6-5.2份、多聚赖氨酸1.9-4份、硅酸锶2.8-6.4份、聚二氧杂环己酮3.7-5.2份、乙酸丁酸纤维5.3-9.4份、聚-ε-癸内酯2.6-8.4份、1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺1.5-3.8份、吡哆醇2.5-6.4份、塑化剂1.7-3.2份、增容剂0.9-2.2份。

为此，本发明提供一种高强可生物降解淀粉树脂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）按上述重量份称重各组分；

（2）将淀粉、羟基乙酸淀粉钠和多聚赖氨酸加入高速混合机中，再80-110℃下混合搅拌60-120分钟，然后室温放置12-24小时；

（3）将氟金云母粉、硅酸锶、聚-ε-癸内酯、聚二氧杂环己酮、1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺、吡哆醇和1/2增容剂在高速混合机中混合均匀，然后投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出，得到母料；

（4）将阿拉伯半乳聚糖、N,N',N''-三乙酰壳三糖、藻酸盐、乙酸丁酸纤维、塑化剂、步骤（3）中的母料以及余下增容剂置于高速混料机中混合，再投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，即得。

根据本发明的一个实施方式，其中，在步骤（3），所述双螺杆挤出机的加工条件为：加工温度为150-210℃，螺杆转速为150-300rpm。

根据本发明的一个实施方式，其中，在步骤（4），所述双螺杆挤出机的加工条件为：加工温度为120-180℃，螺杆转速为80-200rpm。

本发明的有益效果为：