一种链状SiO2增强热塑性淀粉塑料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种制备基于链状SiO2增强热塑性淀粉塑料的方法。属于淀粉资源的高附加值利用和生物降解高分子材料领域。该方法首先通过溶胶‑凝胶法制备链状SiO2，然后与天然淀粉和增塑剂共混，通过挤出注塑，制备出基于链状SiO2增强的热塑性淀粉塑料。用该淀粉塑料制备的产品，在较少添加量下(1％重量分数)即可达到优良的力学性能(拉伸强度最大为8.47MPa)和耐水性能，克服了现有热塑性淀粉塑料力学和耐水性能差的缺点，有效提高了材料的使用性能，该材料可生物降解，环境友好，成本低，有望应用于包装、一次性餐具、一次性医疗耗材和农用地膜等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种链状SiO2增强热塑性淀粉塑料的制备方法
本专利技术属于生物降解高分子材料和淀粉资源的高附加值利用领域，涉及一种链状SiO2增强热塑性淀粉塑料制备的新方法。
技术介绍
近年来，塑料废弃物造成了严重的环境问题，为了保护环境，减少使用不可降解的石油基塑料，人们开始研究与开发来自可再生资源的生物基材料。其中，天然淀粉具有低成本、可再生、来源广以及可生物降解等优点，从而引起了人们的关注。为了使淀粉具有类似石油基聚合物的可塑性，通常在淀粉中添加增塑剂，使淀粉大分子由结晶结构转变为无定型态，从而得到热塑性淀粉(Thermoplasticstarch，TPS)，即淀粉塑料。随着淀粉热塑性的转变，淀粉分子中的羟基处于自由状态，导致淀粉塑料在空气中的吸水性提高，从而直接影响其力学性能的稳定。为了解决上述问题，通过在TPS中加入增强组份，或与其他聚合物共混、交联等方法，可有效提高淀粉塑料的力学性能及耐水性能。纳米SiO2在高分子复合材料、陶瓷工业中应用广泛。SiO2表面存在羟基，而表面的羟基又具有可修饰性，通过改性能得到功能化的SiO2微粒，此外，通过制备不同形貌的SiO2，也可进一步扩展其应用领域。当前，将常规的球形SiO2加入TPS来制备热塑性淀粉塑料已有报道，而基于以链状SiO2为增强组份的热塑性淀粉的制备还未见报道。
技术实现思路
本专利技术首先通过溶胶-凝胶法制备链状SiO2，然后与淀粉和甘油共混，通过挤出注塑制备基于链状SiO2增强热塑性淀粉塑料的方法。为达到上述目的，本专利技术采用的制备方法是：1)链状SiO2的制备采用正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源，采用溶胶-凝胶法合成SiO2，其过程是水解、成核及颗粒生长三者之间的竞争过程，基本合成机理如下：：(1)TEOS水解：(2)硅醇与TEOS缩聚：(3)硅醇之间发生缩聚：步骤：将30份无水乙醇、15份蒸馏水和5份氨水混合于容器中后升温至60℃，制得溶液A，再将5份TEOS与5份无水乙醇混合得溶液B，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，于60℃反应1h，所得溶液于60℃常压干燥24h，得链状SiO2。2)链状SiO2/TPS的制备步骤：取一定量的淀粉和甘油，加入一定量的链状SiO2，均匀共混。在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各温区温度为100～120℃，转速为260～290r/min，在注塑机中注塑，注塑机温度区间为130～145℃，注塑压力为70MPa，得链状SiO2增强淀粉塑料。本专利技术优点在于：1)本专利技术中使用的淀粉是天然可再生材料，绿色环保。2)本专利技术制备的淀粉塑料在较少添加量下(1％重量分数)即可达到优良的力学性能(拉伸强度最大为8.47MPa)。3)本专利技术制备的淀粉塑料添加1％链状SiO2(重量分数)的表面接触角为66.8°(不添加为44.6°)。4)本专利技术制备的淀粉塑料可用于包装、一次性餐具、一次性医疗耗材和农用地膜等领域。附图说明图1链状SiO2TEM图像说明：使用透射电子显微镜(日本电子株式会社JEM-1400)测定。图2链状SiO2在热塑性淀粉塑料中的示意图图3不同SiO2含量的链状SiO2/TPS的拉伸强度说明：使用万能试验机[MTS工业系统(中国)有限公司，MTS\SANSCMT4000]测定，试验速度为20mm/min。图4链状SiO2增强的TPS的表面接触角说明：使用接触角测试仪(德国公司，DSA100)测定，去离子水在样品表面15秒后所测。具体实施方式实施例1：将30份无水乙醇、15份蒸馏水和5份氨水混合于容器中后升温至60℃，制得溶液A，再将5份TEOS与5份无水乙醇混合得溶液B，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，于60℃反应1h，所得溶液于60℃常压干燥24h，得链状SiO2；再取450份淀粉和150份甘油，加入淀粉重量的0.8％(重量百分比)链状SiO2，均匀共混；在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各温区温度分别为118℃、120℃、120℃、118℃，螺杆转速为260r/min.在注塑机中注塑，注塑机各温度区间分别为145℃、140℃、135℃、130℃，130℃，注塑压力为70MPa，得链状SiO2增强淀粉塑料。实施例2：将30份无水乙醇、15份蒸馏水和5份氨水混合于容器中后升温至60℃，制得溶液A，再将5份TEOS与5份无水乙醇混合得溶液B，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，于60℃反应1h，所得溶液于60℃常压干燥24h，得链状SiO2；再取450份淀粉和150份尿素，加入淀粉重量的1.0％(重量百分比)链状SiO2，均匀共混；在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各温区温度分别为118℃、120℃、120℃、118℃，螺杆转速为280r/min在注塑机中注塑，注塑机各温度区间分别为145℃、140℃、135℃、130℃，130℃，注塑压力为70MPa，得链状SiO2增强淀粉塑料。实施例3：将30份无水乙醇、15份蒸馏水和5份氨水混合于容器中后升温至60℃，制得溶液A，再将5份TEOS与5份无水乙醇混合得溶液B，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，于60℃反应1h，所得溶液于60℃常压干燥24h，得链状SiO2；再取450份淀粉、100份甲酰胺和50份甘油单硬脂酸酯，加入淀粉重量的1.2％(重量百分比)链状SiO2，均匀共混；在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各温区温度分别为118℃、120℃、120℃、118℃，螺杆转速为290r/min；在注塑机中注塑，注塑机各温度区间分别为145℃、140℃、135℃、130℃，130℃，注塑压力为70MPa，得链状SiO2增强淀粉塑料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种链状SiO2增强热塑性淀粉塑料的方法，其特征在于：链状SiO2增强热塑性淀粉塑料可以是按照下列步骤获得的：将30份无水乙醇、15份蒸馏水和5份氨水混合于容器中后升温至60℃，制得溶液A，再将5份TEOS与5份无水乙醇混合得溶液B，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，于60℃反应1h，所得溶液于60℃常压干燥24h，得链状SiO2；再取一定量的淀粉和甘油，加入一定量的链状SiO2，均匀共混，在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各温区温度为100～120℃，转速为260～290r/min，在注塑机中注塑，注塑机温度区间为130～145℃，注塑压力为70MPa，得链状SiO2增强淀粉塑料。

【技术特征摘要】
1.一种链状SiO2增强热塑性淀粉塑料的方法，其特征在于：链状SiO2增强热塑性淀粉塑料可以是按照下列步骤获得的：将30份无水乙醇、15份蒸馏水和5份氨水混合于容器中后升温至60℃，制得溶液A，再将5份TEOS与5份无水乙醇混合得溶液B，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，于60℃反应1h，所得溶液于60℃常压干燥24h，得链状SiO2；再取一定量的淀粉和甘油，加入一定量的链状SiO2，均匀共混，在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各温区温度为100～120℃，转速为260～290r/min，在注塑机中注塑，注塑机温度区间为130～145℃，注塑压力为70MPa，得链状SiO2增强淀粉塑料。2.根据权利要求1所述的基于链状SiO2增强热塑性淀粉塑料的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，周文，银鹏，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32