[发明专利]一种淀粉基生物降解弹性体及其制备方法

说明书

本发明属于淀粉的深加工技术领域，具体涉及一种淀粉基生物降解弹性体及其制备方法，包括下列重量份原料：改性纳米淀粉60份‑80份、端羟基聚丁二烯2份‑5份、生物质聚合物10份‑15份、疏水剂1份‑5份、氧化石墨烯1份‑5份。本发明制备的淀粉基生物降解弹性体具有良好的耐湿性、韧性和强度，其拉伸强度在16Mpa以上，断裂伸长率大于310％，撕裂强度在120N以上，饱和吸水率小于20％/dm²，耐温性大于120℃，同时，淀粉含量＞50％，生物可降解物质的含量＞80％wt，具有良好的可降解性，可满足实际应用上的各种性能需求。

技术领域

本发明属于淀粉的深加工技术领域，具体涉及一种淀粉基生物降解弹性体及其制备方法。

背景技术

淀粉以其来源广泛、储存量巨大、可再生、低成本的特点，日益得到了学术研究人员的广泛研究，被认为是具有良好产业化前景的一类天然生物可降解高分子材料，同时具有廉价、可降解和绿色环保等特点。在实际应用中，由于淀粉分子内部多羟基的相互作用，使其分子间氢键作用力较大，且具有一定规整的结晶性，导致了淀粉难以塑化加工且疏水性较差，这严重限制了淀粉基材料的应用。目前市场上的淀粉基塑料制品均是通过添加增塑剂或偶联剂等改变淀粉的聚集结构，使淀粉分子具有塑化能力，然而这种塑料制品中的增塑剂会发生迁移降低材料的力学性能，影响其使用寿命。因此须要通过化学的方法使淀粉的化学结构发生变化，从而改变淀粉的性质。

当前可生物降解材料为解决塑料垃圾污染问题，以及日渐枯竭的石油资源为基础的塑料工业的原料资源问题提供了新途径。如采用生物降解淀粉树脂，能够实现无害化、减量化和资源化的要求，然而目前以淀粉为原料的降解塑料，淀粉含量比较低，并且被合成树脂包覆，生物难于接触淀粉，不能被完全降解，也会造成环境污染，所以也不是一次性塑料制品的理想代用品；这些降解塑料制品，无论光降解或光一生降解，其降解性能真正达到类似淀粉降解历程的产品极少；因为只有达到淀粉含量在25％以上才具有这种性能。无疑，淀粉的含量越高，其降解性能越好，但随着淀粉含量的增加，其强度及断裂伸长率大大降低，影响使用的安全性。研究一种高淀粉含量的可降解材料具有重要的意义和广阔的市场前景。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术中高含量的淀粉难以塑化加工且疏水性较差的问题，提供一种淀粉基生物降解弹性体，提高淀粉的耐热、耐水性以及加工性，延长其使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种淀粉基生物降解弹性体，包括下列重量份原料：改性纳米淀粉60份-80份、端羟基聚丁二烯2份-5份、生物质聚合物10份-15份、疏水剂1份-5份、氧化石墨烯1份-5份。

优选地，所述改性纳米淀粉的制备方法，包括如下步骤：

将混合溶剂加热至85℃-95℃后，加入直链淀粉，持续加热直至得到澄清透明溶液，然后加入乳酸化合物和烯丙基氯化物反应12h-24h，待溶液冷却至室温后将含表面活性剂的乙醇溶液逐滴加入并不断搅拌，超声处理25min-35min后，离心、洗涤干燥，再加入乙烯基硅烷偶联剂，在60℃-80℃条件下超声6h-12h，最后用无水乙醇洗涤、烘干。

优选地，所述混合溶剂由体积质量比为90∶10的二甲亚砜和去离子水组成。

优选地，所述含表面活性剂的乙醇溶液，其中，表面活性剂与无水乙醇的质量比为1∶4。

优选地，所述乳酸化合物选自乳酸异辛酯、乳酸和苯基乳酸中的一种，所述表面活性剂为吐温80和司班80按照质量比6-1∶1组成的混合物，所述乙烯基硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种。

优选地，所述疏水剂选自硬脂酸锌、甲基硅酸钠中的一种。

优选地，所述生物质聚合物选自聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯、聚丁二酸-丁二醇酯、聚己内酯、聚乳酸中的一种。