[发明专利]一种酸化酯化生物降解淀粉制备方法

说明书

本发明公开了一种酸化酯化生物降解淀粉制备方法，所述酸化酯化生物降解淀粉由以下重量百分数的原料制备而成：75‑95%干淀粉、1‑3%酸化剂、5‑20%酯化剂、0.5‑1.5%表面活性剂。本发明制备的生物降解淀粉具有良好的生物降解性能和环境友好特征。

技术领域

本发明涉及变性淀粉技术领域，特别涉及一种酸化酯化生物降解淀粉的制备方法。

背景技术

天然淀粉是可再生资源，品种多、来源广、价格低，被广泛用于制备生物降解塑料制品，但天然淀粉是强极性的结晶性物质，分子结构富含羟基，存在反应活性低、分子间存在大量氢键、容易吸水、塑性极差、成型加工困难等缺点，因而需要对其进行物理或化学改性，破坏其结晶结构，改善其与塑料的相容性和加工性能。

一种酸化酯化变性淀粉，具有可操作性好、生产效率高，可以与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等多种材料复配等优点，可用于工业化制备生物降解塑料制品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有天然淀粉性能的不足，采用化学法对天然淀粉进行改性，提供一种酸化酯化生物降解淀粉。

本发明实现的技术方案为：

一种酸化酯化生物降解淀粉，由以下重量百分数的原料制备而成：75-95％干淀粉、1-3％酸化剂、5-20％酯化剂、0.5-1.5％表面活性剂。

所述干淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉等天然淀粉在100℃下、真空度80-100KPa条件下干燥4-6h至水分含量≤1.5％而得。

优选的，酸化剂为浓硫酸、甲磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲基苯磺酸中的一种。

优选的，酯化剂为月桂二酸及其衍生物。

优选的，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠中的一种。

本发明中酸化酯化生物降解淀粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将天然淀粉在80-100℃下、80-100KPa真空条件下干燥4-6h，以除去其吸收的水分，至水分含量≤1.5％，得到干淀粉；

所述天然淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、甘薯淀粉、土豆淀粉。

步骤2：将上述干淀粉、1-3％酸化剂，在30-60℃，转速400-800r/min下低速搅拌酸化0.5-1.5h，得酸化淀粉；

酸化剂为浓硫酸、甲磺酸、氯磺酸、三氟甲磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲基苯磺酸中的一种，利用酸化剂中的-OH与干淀粉中-OH形成氢键，减弱或破坏淀粉分子间的氢键，降低天然淀粉结晶度，活化淀粉-OH，使其反应活性增加；

优选的，浓硫酸质量分数为98％。

步骤3：将5-20％酯化剂、0.5-1.5％表面活性剂同时加入到酸化淀粉中，温度控制至100-120℃、转速900-1500r/min、80-100KPa真空条件下，高速搅拌催化酯化反应0.5-2h，制得酸化酯化生物降解淀粉；

优选的，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠中的一种。

天然淀粉结构上含有多羟基，可通过官能团反应进行改性，其中羟基被长链取代，引入疏水有机碳链，使淀粉分子间作用力减弱，通过酸化酯化的方法对淀粉进行改性，可提高淀粉的耐水性，缓解淀粉材料的吸水性和脆性，改善淀粉的热塑性和疏水性。

本发明酸化酯化生物降解淀粉降解最终产物为水和二氧化碳，生物降解性能好、无污染，可替代部分塑料在许多场合应用，如农业、食品容器和医院包装等领域。