[发明专利]一种淀粉/纤维素/PBAT复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种淀粉/纤维素/PBAT复合薄膜，其质量份数组成为：淀粉100份、改性纤维素1～10份、塑化剂5～20份、润滑剂0.5～4份、稳定剂0.5～4份、偶联剂1～5份、粘合剂2～10份、PBAT 50～100份。该复合薄膜的力学性能及耐回生性能佳，加工性能好，加工效率高，实际填充量可达60%，制备工艺简单，成本较低，适宜大批量的规模生产。本发明创造性地利用球磨法直接制备淀粉/纤维素/PBAT复合母粒预混复合材料，在细化处理的同时提升增强体纤维素在PBAT/淀粉基体中的分散性，使淀粉塑化并与纤维素接枝，起到颗粒增强作用，并与PBAT分子缠结，有效实现了机械力化学改性得到高强度、易加工的热塑性淀粉的目的。

技术领域

本发明涉及生物降解塑料领域，具体是一种淀粉/纤维素/PBAT复合薄膜及其制备方法。

背景技术

人们的环保意识日渐提高，生物降解塑料显现出巨大的市场空间。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)由己二酸、对苯二甲酸和1,4-丁二醇，在催化条件下直接酯化、熔融缩聚而成，是一种完全生物降解的新型绿色塑料，具有较好的延展性和生物相容性，可用于膜、袋包装等领域。与PE等传统塑料相比，PBAT废弃后，堆肥条件下可完全降解为CO₂和水，从而解决传统塑料“白色污染”问题，是目前发展最快、应用最广泛的生物降解塑料之一。然而，PBAT薄膜强度低、成本过高，制约了其在薄膜制品等领域的应用。这促使人们对其进行强化与降成本研究，常见且有效的方法有纳米复合、共混填充等。

在众多生物全降解填充料中，淀粉具有来源广、成本低、可再生、易改性等优点，具有广阔的应用前景。利用淀粉填充PBAT制备薄膜，有望极大程度降低PBAT薄膜的成本。然而，淀粉的葡萄糖单元结构存在众多的羟基，在分子链内部和分子链之间形成强烈的氢键作用，导致淀粉难以热塑加工、填充量少和填充效果受限。热塑性改性可有效解决淀粉的加工问题，经过塑化改性再与PBAT共混，可制备出PBAT/淀粉复合薄膜。其中，塑化改性工艺决定了塑化淀粉的强度、耐水性及加工性，从而影响了PBAT基塑料的力学性能及淀粉的添加量，最终决定了PBAT基塑料的性能和成本。

目前，淀粉塑化改性常采用塑化剂在双螺杆挤出机中破坏淀粉原有氢键作用，使淀粉分子链容易滑移，从而实现热塑性加工，但塑化剂改性会降低PBAT/淀粉复合薄膜的强度和耐水性。公布号为CN112358657A的专利申请文件公开了一种淀粉基材料制备方法：先采用离子型方法引发淀粉与塑化剂塑化改性，再与PBAT、大分子偶联剂、蒙脱土共混挤出塑料粒子后吹膜。公布号为CN102690488A的专利申请文件公开了一种可降解淀粉基塑料的制备方法：将淀粉配置成淀粉水溶液后糊化；向糊化的淀粉中加入引发剂，搅拌后加入接枝单体，恒温反应2-3h，减压抽滤，干燥得接枝淀粉；将共混树脂、增塑剂加入高速混合机中搅拌，再加入接枝淀粉进行共混，混匀的物料经双螺杆挤出机挤出。这些淀粉塑化方法加工效率低，部分改性料会因混合分布不均匀、晶体不够细化、分散度不够而效果不佳。公布号为CN112063022A的专利申请文件公开了机械力化学改性制备耐水淀粉基降解塑料母料的方法，将淀粉球磨酯化后与偶联剂分散加入气流粉碎机，再加入陶瓷材质研磨机，辅助微波研磨，得到热塑性淀粉，再与基体树脂、润滑助剂、填料分散均匀后送入双螺杆挤出机挤出，接着风冷模面切粒、包装，得到耐水淀粉基降解塑料母料。该方法加工方式复杂，在工业实际操作中控制较为困难，而且没有力学强化PBAT或者淀粉的关键工艺，因此不适合PBAT/ 淀粉复合薄膜的制备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有PBAT/淀粉复合薄膜填充量少、强度低、加工效率差的问题，提出一种淀粉/纤维素/PBAT复合薄膜及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种淀粉/纤维素/PBAT复合薄膜，其质量份数组成为：淀粉100份、改性纤维素1～10份、塑化剂5～20份、润滑剂0.5～4份、稳定剂0.5～4份、偶联剂1～5份、粘合剂2～10份、PBAT 50～100份。