[发明专利]一种改性热塑性淀粉及其制备方法

说明书

本发明公开的改性热塑性淀粉的质量百分比组成为：淀粉100份、改性纤维素2～10份、塑化剂5～25份、碱性催化剂0.5～5份、酯化剂5～10份、偶联剂1～5份。该改性热塑性淀粉不但具有良好的防回生性能，同时具有较佳的力学强度，从而利于该改性热塑性淀粉填充的生物降解聚酯复合材料具有优良的稳定性。本发明改性热塑性淀粉的制备方法步骤简单、设备要求低、可操作性强、改性原材料用量少，可提升加工效率，高效实现淀粉结晶颗粒的破坏、塑化、酯化以及纤维素颗粒的偶联强化，得到的强化的改性热塑性淀粉力学性能优秀且具有良好的耐水性和防回生性能，扩大了热塑性淀粉自身作为薄膜材料或者作为填充材料在生物降解材料中的应用。

技术领域

本发明涉及生物质材料改性领域，具体是一种改性热塑性淀粉及其制备方法。

背景技术

淀粉是一种常见的天然生物高分子材料，常包含直链淀粉(以α-1,4糖苷键相连)和支链淀粉(以α-1,4和α-1,6糖苷键相连)，具有可降解、成本低、可再生、来源广等优点，是较佳的填充材料。随着“禁限塑令”的推行，淀粉被广泛用于填充PLA、PBAT、PBS、PGA等生物降解聚酯，并制备成塑料袋、餐盒、刀叉、吸管等一次性塑料产品。淀粉的加入，极大降低了生物降解聚酯产品成本。

淀粉在多羟基的氢键作用下结晶，直接使用填充量有限、效果不佳，一般需要热塑性改性成为塑化淀粉才能作为填充使用。然而，塑化淀粉在静置过程中，分子链容易重排，产生回生现象，导致淀粉重结晶，这降低了热塑性淀粉强度，影响了其加工及使用性能。因此，热塑性淀粉的防回生改性及力学强化研究是该领域的热点。目前，对热塑性淀粉防回生主要采用降低淀粉分子链表面羟基的方式，如酯化、乙酰化、羧基化等；而对热塑性淀粉力学强化的方法主要采用引入增强体的方法，如天然纤维、无机矿粉等。

现有技术中，申请公布号为CN112239566A的专利申请文件公开了一种热塑性淀粉及其制备方法，其中：玉米淀粉30-50份、木薯淀粉30-50份、改性木薯渣20-30份、增塑剂8-10份以及润滑剂0.2-0.4份，改性木薯渣由木薯渣经过碱糊化、分散、均质处理后，经过醋酸酐以及硅烷偶联剂的改性处理后制得。申请公布号为CN112063022A的专利申请文件公开了一种机械力化学改性制备耐水淀粉基降解塑料母料的方法，其中淀粉通过与氢氧化钠溶液和辛烯基琥珀酸酐混合球磨得到酯化淀粉，然后与偶联剂分散均匀后加入气流粉碎机，进一步加入陶瓷材质研磨机，辅助微波研磨，得到热塑性淀粉，最后与聚烯烃基体双螺杆挤出机挤出造粒。上述热塑性淀粉的制备方法只解决了力学强化或者抗回生性改性的一种问题，无法满足热塑性淀粉兼顾强度和耐回生的使用要求，而且加工效率较低。也就说是，目前还没有能够同时解决热塑性淀粉强度低、易回生缺陷的技术方案。

为了提高热塑性淀粉加工效率，改善热塑性淀粉产品回生性及力学性能，亟需发明一种高效的热塑性淀粉表面改性以及力学强化的方法，以扩大热塑性淀粉自身作为薄膜材料或者作为填充材料在生物降解材料中的应用，因此，本发明提出一种改性热塑性淀粉及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有热塑性淀粉强度低、易回生的缺陷，提出一种改性热塑性淀粉及其制备方法，该改性热塑性淀粉不但具有良好的防回生性能，同时具有较佳的力学强度，从而利于该改性热塑性淀粉填充的生物降解聚酯复合材料具有优良的稳定性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种改性热塑性淀粉，其质量份数组成为：淀粉100份、改性纤维素2～10份、塑化剂5～25份、碱性催化剂0.5～5份、酯化剂5～10份、偶联剂1～5份。

作为优选，所述的淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉、莲藕淀粉中的一种或两种以上的组合。

作为优选，所述的改性纤维素为乙酸纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、微晶纤维素中的一种或两种以上的组合。