[发明专利]一种光活性聚乙烯醇纤维增强淀粉塑料的制备方法

说明书

本发明公开了一种使用光活性聚乙烯醇纤维增强淀粉塑料的制备方法。属于可生物降解塑料领域。该方法首先用含有不饱和双键的酸酐对可生物降解的聚乙烯醇纤维进行改性，然后将改性后的聚乙烯醇纤维与天然淀粉、光引发剂及增塑剂共混，通过双螺杆挤出机制备出母粒，再经过注塑机可得到塑料制品，最后，对样品进行紫外光交联改性，从而得到高性能的淀粉塑料。该方法解决了热塑性淀粉塑料力学及耐水性能差的问题，且工艺简单，材料整体保持良好的生物降解性能，绿色环保，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物降解塑料领域，涉及一种光活性聚乙烯醇纤维增强淀粉塑料的制备方法。

背景技术

通用塑料(如聚乙烯，聚丙烯等)难降解产生的白色污染是当前迫切需要解决的问题，研究与开发新型可生物降解塑料是塑料行业发展的一个重要方向。淀粉由于其来源广、可再生、成本低和可完全降解的特点，已广泛用于制备淀粉塑料。然而，天然淀粉结构中大量存在的羟基使现有淀粉塑料具有耐水性和力学性能差的缺点，还会影响其加工性能、热稳定性和耐老化性等。目前，通过对淀粉进行化学改性，添加增强组分或与其它聚合物进行共混的方法可以有效改善其缺点，扩大应用领域。

聚乙烯醇纤维(PVAF)不仅可生物降解，且具有较好的抗拉强度、弹性模量及分散性能，我们首次提出将聚乙烯醇纤维作为增强体制备热塑性淀粉塑料(《塑料工业》，2013，9，110-113)。此外，光交联改性也已用于改善热塑性淀粉的力学、耐水及老化性能等方面(《塑料工业》，2018，1，1-5)。然而，将具有紫外活性的含不饱和双键的酸酐改性的聚乙烯醇纤维用于制备淀粉塑料，并对塑料制品进行紫外光交联的制备方法还未见报道。

本发明公开了一种使用光活性聚乙烯醇纤维增强淀粉塑料的制备方法。属于可生物降解塑料领域。该方法以光活性的聚乙烯醇纤维为桥梁，将纤维增强与紫外交联增强两种方法有机结合于一体，解决了热塑性淀粉塑料力学及耐水性能差的问题，所制备的淀粉塑料具有较好的力学及耐水性能，其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度及表面接触角分别可达到：10.37MPa、52.41％、9.7MPa和89.7KJ/m²和89.1°。

发明内容

本发明所述的一种光活性聚乙烯醇纤维增强淀粉塑料的制备方法，首先用含有不饱和双键的酸酐对可生物降解的聚乙烯醇纤维进行改性，然后将改性后的聚乙烯醇纤维与天然淀粉、光引发剂及增塑剂共混，通过双螺杆挤出机制备出母粒，再经过注塑机可得到塑料制品，最后，对样品进行紫外光交联改性，从而得到高性能的淀粉塑料。

1、本发明所述的一种光活性聚乙烯醇纤维增强淀粉塑料的制备方法，其特征在于淀粉塑料的制备采用如下技术方案：

1)光活性聚乙烯醇纤维的制备

采用4-二甲氨基吡啶作为催化剂，使聚乙烯醇纤维与酸酐发生酯化反应，将具有光活性的双键接枝到聚乙烯醇纤维分子上，得到光活性聚乙烯醇纤维，反应方程式如下(以马来酸酐为例)：

步骤：

将5份的聚乙烯醇纤维与100份的乙酸乙酯混合，再加入1份的含有不饱和双键的酸酐，以及0.1～0.3份的催化剂4-二甲氨基吡啶，置于80℃的恒温水浴锅中，恒温搅拌3～4h，将反应后的纤维反复用乙醇、去离子水清洗，直至纤维无乙酸乙酯的香味，最后放入真空烘箱(50℃)烘干，制得光活性聚乙烯醇纤维；

2)含光活性聚乙烯醇纤维的热塑性淀粉的光交联反应

光活性聚乙烯醇纤维分子链上的双键在光引发剂和紫外光照射作用下断裂形成自由基，同时淀粉分子中游离羟基上氢原子被夺取从而产生自由基，光活性聚乙烯醇纤维分子上的自由基与淀粉分子上的自由基发生交联反应，反应方程如下(以马来酸酐为例)：

步骤：