[发明专利]一种全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料及其制备方法。所述全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料包括按照质量百分比计算的如下组分：聚乳酸70～95wt％和接枝改性淀粉5～30wt％，所述接枝改性淀粉包括糠基缩水甘油醚接枝淀粉。本发明制备的聚乳酸复合材料具备优异的机械性能，且能够在微生物的作用下分解，具有优异的可完全生物降解性；同时，本发明的制备方法简单，易于操控和实施，生产成本低廉且生产效率高，易于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料及其制备方法。

背景技术

目前绝大部分高分子材料均来源于石油资源，并且不可降解，这大大地加剧了“石油资源短缺”以及造成严峻的“白色污染”。因此，生物可降解高分子材料应运而生。其中聚乳酸由可再生农作物如玉米、马铃薯等发酵得来的乳酸为最初原料合成制得，具有优异的可再生性，可生物降解以及优异的机械性能等优点，是最具发展前景的可降解生物热塑性塑料，已广泛应用在包装工业、工程塑料、电子设备和汽车工业等领域。但由于聚乳酸脆性大且生产成本高等缺点使其在一定领域的应用受到限制。通常采用添加增塑剂或低成本的可再生填料来改善其韧性和降低价格。

淀粉作为一种“取之不尽用之不竭”的绿色天然聚合物，广泛存在于各种植物的根、茎、果实、叶等组织中，具有来源广泛，价格低廉，可完全生物降解等优点，是作为聚乳酸的优良填料。但由于淀粉的亲水性和聚乳酸的疏水性，使两者直接共混时相容性较差，存在相分离，导致聚乳酸/淀粉共混物的机械性能较差。

为了提高聚乳酸和淀粉两相之间的相容性，常用的一种方法是添加反应性增容剂或偶联剂，常见的有马来酸酐、亚甲基二苯基二异氰酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸甘油酯等。其中异氰酸酯类有剧毒，因此很少使用。虽然添加少量的相容剂就能改善聚乳酸和淀粉间的相容性，但加工过程中可能产生副反应，使共混物的性能降低，且对混炼和成型条件要求较高；另一种方法是通过对淀粉进行增塑改性。淀粉颗粒因存在大量分子内和分子间氢键作用，使淀粉在熔融前就已经开始分解，难以直接热成型加工。通常使用小分子增塑剂如水、多元醇和甲酰胺等对淀粉进行塑化改性，得到的热塑性淀粉与聚乳酸共混后，能够有效改善淀粉在聚乳酸中的分散性。但随着时间的迁移，小分子增塑剂易于从共混物中迁移出来，使其机械性能下降。还有一种方法是对淀粉进行疏水改性，从而提高与聚乳酸的相容性。淀粉疏水改性方法通常是淀粉上的羟基被其他疏水基团取代，主要包括酯化改性和接枝共聚。其中常用的酯化剂有乙酸酐和马来酸酐等。近年来，一系列植物油衍生物如大豆油、桐油酸酐、蓖麻油和腰果酚可通过马来酸酐等偶联剂接枝到淀粉分子上，在淀粉表面形成的疏水性界面层大大改善了与聚乳酸的相容性，聚乳酸/淀粉复合材料的机械性能有所提升，但韧性仍不是很理想。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料，其包括按照质量百分比计算的如下组分：聚乳酸70～95wt％和接枝改性淀粉5～30wt％，所述接枝改性淀粉包括糠基缩水甘油醚接枝淀粉。

本发明实施例还提供了一种全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料的制备方法，其包括：

按照前述全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料的组成将聚乳酸与接枝改性淀粉均匀混合，之后将所获混合物料加入双螺杆挤出机进行熔融共混，经过挤出、拉条、冷却、切粒，制得全生物基可降解聚乳酸/淀粉复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：