一种含淀粉的生物质仿藤材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含淀粉的生物质仿藤材料，该生物质仿藤材料以改性淀粉与热塑性塑料为原料制备；其中，改性淀粉通过以下方法制备得到：将淀粉与占淀粉重量2‑20％的改性剂加入高速混合机中，加热至80‑125℃并高速搅拌10‑15min，即得；改性剂采用硅烷偶联剂、甘油、盐酸、硫酸或者羟丙基维生素水溶液；改性淀粉与热塑性塑料的加入重量比为20‑60:100；热塑性塑料采用聚乳酸、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或多种混合。本发明专利技术制备得到的生物质仿藤材料具有较佳性能，且制备工艺简单，生产成本低。

A kind of bio rattan material containing starch and its preparation method

The invention discloses a biomass rattan material containing starch, which is prepared with modified starch and thermoplastic as raw materials; wherein, the modified starch is prepared by adding the starch and the modifier accounting for 2 \u2011 20% of the weight of the starch into the high-speed mixer, heating to 80 \u2011 125 \u2103 and stirring at high speed for 10 \u2011 15min; the modifier is obtained by silane coupling Agent, glycerin, hydrochloric acid, sulfuric acid or hydroxypropyl vitamin water solution; the weight ratio of modified starch to thermoplastic is 20 \u2011 60:100; the thermoplastic adopts one or more mixtures of polylactic acid, low-density polyethylene and linear low-density polyethylene. The biomass rattan like material prepared by the invention has better performance, simple preparation process and low production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种含淀粉的生物质仿藤材料及其制备方法
本专利技术涉及一种新型藤编材料，具体涉及一种采用淀粉进行塑料改性的仿藤材料。
技术介绍
藤编材料作为一种传统的编织材料一直受到消费者的青睐，小的如编织提篮，大的如藤艺家具，被广泛用于办公、户外休闲场所、家庭。传统的藤编材料采用天然藤条，虽然具有自然质感好，可再生等特点，但由于易霉变、虫蛀、脆裂，以及资源限制，在越来越多的场所被仿藤材料所取代。仿藤条多采用塑料制备，主要包括PE藤和PVC藤，以及它们的复合藤；塑料仿藤相比天然藤条寿命长、成本低、色泽丰富和容易加工，但其质感远不及天然藤条，也限制了其使用，尤其是不适合在室内使用。现有对仿藤条的改进，采用木粉等生物质材料对塑料进行部分替代，以改进塑料仿藤的质感，并通过对农林副产物的再利用，降低生产成本，同时减少塑料的利用，绿色环保。但由于这类生物质副产物的加入会影响塑料仿藤条的性能，如韧性、耐折度和拉伸强度等，因此为了保证最终产品的性能，其加入量大多控制在塑料用量的5％左右甚至更低，无法实现对这类生物质副产物的大量利用，以及更高比例替代塑料；因此，往往不能获得好的质感。淀粉作为完全可降解的生物质，在复合材料的中，可以增强其的力学性能、降解率和熔融指数，减少了复合材料在制作过程中对机器的损耗。由于淀粉的热值低于大多数塑料，所以淀粉在复合材料中的添加有利于降低潜在火灾危险性。在舒适度方面，淀粉由于具有极性而表现出很强的亲水性，淀粉的添加，有助于使得直接接触皮肤的复合材料产品具有很好的吸汗能力。但现有对于塑料进行改进造粒中，通过将淀粉直接加入PE、PP或PVC中进行改性，只能对最终产品的可降解性进行改进，而由于淀粉本身与PE、PP或PVC的结合性较弱，并不能对最终产品的力学性能起到较大的改进效果，且淀粉的加入量过大，会减少材料的熔融指数，影响挤出成型，增加对生产设备的磨损程度。在藤编复合材料中加入改性淀粉可以实现产品性能的提高，此方面至今还没有应用和相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够有效改善力学性能，同时增加质感、舒适度的仿藤材料。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种含淀粉的生物质仿藤材料，该生物质仿藤材料以改性淀粉与热塑性塑料为原料制备；所述改性淀粉通过以下方法制备得到：将淀粉与占淀粉重量2-20％的改性剂加入高速混合机中，加热至80-125℃并高速搅拌10-15min，即得所述改性淀粉；所述改性剂采用硅烷偶联剂、甘油、盐酸、硫酸或者羟丙基维生素水溶液；所述改性淀粉与热塑性塑料的加入重量比为20-60:100；所述热塑性塑料采用聚乳酸(PLA)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的一种或多种混合。淀粉采用玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、糯米淀粉中的一种或多种混合。其中，改性淀粉还可采用改性淀粉-咖啡渣或淀粉-木粉的混合生物质进行替代；该改性混合生物质通过以下方法制备得到：将淀粉和咖啡渣粉或木粉混合得混合生物质，将混合生物质与占混合生物质重量2-20％的改性剂加入高速混合机中，加热至80-125℃并高速搅拌10-15min，即得；所述改性剂采用硅烷偶联剂、甘油、盐酸、硫酸或者羟丙基维生素水溶液；淀粉与咖啡渣粉或木粉的重量配比优选为100：10-30。其中，木粉采用杨木粉、水稻木粉、玉米木粉或其它禾本科植物木粉，木粉细度为20-100目，优选30-60目。其中，改性淀粉或改性淀粉-咖啡渣混合生物质或改性淀粉-木粉混合生物质与热塑性塑料的优选配比为40-50:100；热塑性塑料优选PLA，淀粉优选玉米淀粉。改性剂优选质量浓度为50％的羟丙基维生素水溶液，羟丙基维生素水溶液的加入量优选为改性淀粉或改性淀粉-咖啡渣混合生物质重量的10％。上述生物质仿材料的制备原料还包括马来酸酐接枝剂、挤出成型助剂；所述马来酸酐接枝剂的加入量为热塑性塑料的重量的1-5％；所述挤出成型助剂的加入量为8％-12％。其中，挤出成型助剂优选聚烯烃弹性体(POE)。本专利技术还提供了上述生物质仿藤材料的制备方法，包括以下步骤：(1)原料配混：按重量配比取改性淀粉或改性淀粉-咖啡渣混合生物质，然后加入热塑性塑料，混合搅拌均匀；(2)造粒：将步骤(1)获得的混合物加入马来酸酐接枝剂，混合均匀后置于造粒设备中进行造粒，获得改性塑料母粒；(3)挤出成型：将步骤(2)中得到的母粒与挤出成型助剂混合，挤出成型。本专利技术相比现有技术具有以下优点：1、本专利技术通过将淀粉(或淀粉-咖啡渣混合生物质或淀粉-木粉混合生物质)改性后与塑料复配，能够有效增加淀粉(或淀粉-咖啡渣混合生物质、淀粉-木粉混合生物质)与塑料的结合度，降低材料的熔融指数，方便材料挤出，减少设备的磨损程度；同时通过对塑料类型的筛选，采用热塑性塑料PLA、LDPE、LLDPE，进一步增加了与淀粉的结合度，并改善了最终产品生物质仿藤材料的性能。2、本专利技术含淀粉的生物质仿藤材料，原料易得，工艺简洁，可重复性强，便于工业化生产。3、经济方面，通过添加淀粉(或淀粉-咖啡渣混合生物质或淀粉-木粉混合生物质)，既能有效利用农林行业和食品加工业产生的大量生物质，提高其附加价值，又能相对减少塑料的使用，从而降低材料生产成本。3、性能方面，通过添加淀粉(或淀粉-咖啡渣混合生物质或淀粉-木粉混合生物质)：(1)舒适度：由于淀粉具有较强的吸水性能，可以使得材料具有吸湿性，从而达到吸汗的效果，增强材料的舒适度；(2)质感：淀粉和咖啡渣、木粉颗粒部分会附着在材料表面，增加仿藤的粗糙度，相对于纯塑料仿藤具有更好的质感；(3)气味：通过添加咖啡渣，可以使得仿藤附有特殊咖啡香气；(4)力学性能：一定范围内可以使得含淀粉的生物质仿藤的拉伸强度、耐折度优于纯塑料仿藤；(5)降解性：淀粉和咖啡渣、木粉等生物质的加入，减少了塑料的使用，增加了材料的可降解性，使得产品更加绿色环保；(6)兼顾了塑料的优势：不易霉变、虫蛀，完全可回收。附图说明图1为实施例2中实验组和对照组制备得到的生物质仿藤材料在微观状态下(表面、截面)的对比图；图2为采用本专利技术实施例5中生物质仿藤材料编制的藤椅与全塑材料编制的藤椅对比照片。具体实施方式先结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1(改性淀粉不同加入量)改性淀粉制备：将玉米淀粉加入到高速混合机中，而后加入占淀粉质量的10％的硅烷偶联剂，加热至100℃，并维持该温度改性15min，得到改性淀粉。取不同重量份的改性淀粉，与100份热塑性塑料PLA、5份马来酸酐接枝剂和10份POE复配制备含淀粉的生物质仿藤材料，制备方法如下：(1)原料配混：按重量配比取改性淀粉或改性淀粉-咖啡渣混合生物质，然后加入热塑性塑料，混合搅拌均匀；(2)造粒：将步骤(1)获得的混合物加入马来酸酐接枝剂，混合均匀后置于造粒设备中进行造粒，获得改性塑料母粒；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含淀粉的生物质仿藤材料，其特征在于：所述生物质仿藤材料以改性淀粉与热塑性塑料为原料制备；所述改性淀粉通过以下方法制备得到：将淀粉与占淀粉重量2-20％的改性剂加入高速混合机中，加热至80-125℃并高速搅拌10-15min，即得所述改性淀粉；所述改性剂采用硅烷偶联剂、甘油、盐酸、硫酸或者羟丙基维生素水溶液；所述改性淀粉与热塑性塑料的加入重量比为20-60:100；所述热塑性塑料采用聚乳酸、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或多种混合。/n

【技术特征摘要】
1.一种含淀粉的生物质仿藤材料，其特征在于：所述生物质仿藤材料以改性淀粉与热塑性塑料为原料制备；所述改性淀粉通过以下方法制备得到：将淀粉与占淀粉重量2-20％的改性剂加入高速混合机中，加热至80-125℃并高速搅拌10-15min，即得所述改性淀粉；所述改性剂采用硅烷偶联剂、甘油、盐酸、硫酸或者羟丙基维生素水溶液；所述改性淀粉与热塑性塑料的加入重量比为20-60:100；所述热塑性塑料采用聚乳酸、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或多种混合。


2.根据权利要求1所述的生物质仿藤材料，其特征在于：所述改性淀粉采用改性淀粉-咖啡渣混合生物质；所述改性淀粉-咖啡渣混合生物质通过以下方法制备得到：将淀粉和咖啡渣粉混合得淀粉-咖啡渣混合生物质，将淀粉-咖啡渣混合生物质与占淀粉-咖啡渣混合生物质重量2-20％的改性剂加入高速混合机中，加热至80-125℃并高速搅拌10-15min，即得；所述改性剂采用硅烷偶联剂、甘油、盐酸、硫酸或者羟丙基维生素水溶液；所述淀粉与咖啡渣粉的重量配比为100:10-30。


3.根据权利要求1所述的生物质仿藤材料，其特征在于：所述改性淀粉采用改性淀粉-木粉混合生物质；所述改性淀粉-木粉混合生物质通过以下方法制备得到：将淀粉和木粉混合得淀粉-木粉混合生物质，将淀粉-木粉混合生物质与占淀粉-木粉混合生物质重量2-20％的改性剂加入高速混合机中，加热至80-125℃并高速搅拌10-15min，即得；所述改性剂采用硅烷偶联剂、甘油、盐酸、硫酸或者羟丙基维生素水溶液；所述淀粉与木粉的重量配比为100:10-30；所述木粉采用杨木粉或禾本科植物木粉，木...

【专利技术属性】
技术研发人员：代益帆，孙玉萍，陈集双，
申请(专利权)人：南京博方生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32