淀粉基可降解材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了淀粉基可降解材料及其制备方法和应用。具体地，所述材料包括：改性淀粉20‑65重量份；PBAT 25‑75重量份；相容剂1‑12重量份；补强剂1‑5重量份；和润滑剂0.5‑5重量份；其中，所述改性淀粉为淀粉与端NCO聚氨酯预聚体反应制得的。本发明专利技术的材料成本低、可生物降解、成膜性能好，制备简单，适合工业化生产和应用。

Starch based degradable material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
淀粉基可降解材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料领域，特别是涉及淀粉基可降解材料及其制备方法和应用。
技术介绍
塑料薄膜制品因其质量轻且综合性能优良，已经在日常食品包装、保鲜，农用地膜等领域得到了广泛应用，但其使用造成了大量的废旧材料。传统的石油基塑料由于化学性质稳定，在自然环境中几十甚至上百年都难以降解。与此同时，传统的塑料薄膜都依赖石油为原料，受到石油产量的限制。因此，开发环保可降解的新型材料显得尤为重要。PBAT(Poly(butyleneadipate-co-terephthalate))是一种热塑性生物可降解塑料,它是由己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯二者通过共聚得到的，不仅拥有PBA的柔性，还拥有PBT的刚性，所以其断裂伸长率较高，延展性优良，具有一定的抗冲击性能。因此，PBAT适于注塑、挤出、吹塑等多种加工方式。作为一种生物可降解材料，在一定降解条件下，可以完全被微生物降解。因此，具有良好机械性能和生物可降解性的PBAT可被广泛应用，但高昂的生产成本限制了其大规模的市场应用。因此，本领域急需提供成本低、可生物降解、成膜性能好的材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本低、可生物降解、成膜性能好的材料。本专利技术第一方面，提供了一种淀粉基可降解材料，所述材料包括：改性淀粉20-65重量份；PBAT25-75重量份；相容剂1-12重量份；补强剂1-5重量份；和润滑剂0.5-5重量份；其中，所述改性淀粉为淀粉与端NCO聚氨酯预聚体反应制得的。在另一优选例中，所述改性淀粉为淀粉与端NCO聚氨酯预聚体以一定重量比制得的，所述重量比为2-10，较佳地，3-8:1、3-6：1或4-5:1。在另一优选例中，所述端NCO聚氨酯预聚体中，游离的异氰酸根含量≥4wt％，较佳地，4.5-6.5wt％，更佳地，5-5.5wt％。在另一优选例中，所述端NCO聚氨酯预聚体由异氰酸酯和聚酯多元醇反应得到。在另一优选例中，所述异氰酸酯选自下组：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多苯基甲烷二异氰酸酯(PADI)，或其组合。在另一优选例中，所述聚酯多元醇选自下组：聚己二酸乙二醇、聚己内酯二醇、聚己二酸丁二醇或聚己二酸丙二醇，或其组合。在另一优选例中，所述改性淀粉为25-60重量份，更佳地，30-55、40-55或45-50重量份。在另一优选例中，所述PBAT为25-60重量份，更佳地，30-60重量份。在另一优选例中，所述相容剂为2-10重量份。在另一优选例中，所述补强剂为1.5-4重量份，更佳地，2-3.5重量份。在另一优选例中，所述润滑剂为1-4重量份，更佳地，1-3重量份。在另一优选例中，所述淀粉基可降解材料，以所述材料总重量计，包括：改性淀粉20-65wt％；PBAT25-75wt％；相容剂1-12wt％；补强剂1-5wt％；和润滑剂0.5-5wt％；其中，所述改性淀粉为淀粉与端NCO聚氨酯预聚体反应制得的。在另一优选例中，所述改性淀粉为25-60wt％，更佳地，30-55wt％、40-55wt％或45-50wt％。在另一优选例中，所述PBAT为25-75wt％，更佳地，30-60wt％。在另一优选例中，所述相容剂为2-10wt％。在另一优选例中，所述补强剂为1.5-4wt％，更佳地，2-3.5wt％。在另一优选例中，所述润滑剂为1-4wt％，更佳地，1-3wt％。在另一优选例中，所述端NCO聚氨酯预聚体与淀粉的反应具有一个或多个下述特征：1)反应的温度为80-100℃，较佳地，80-95℃，更佳地，80-90℃；2)反应的时间为10min-2h，较佳地，15min-1h，更佳地，20min-40min。在另一优选例中，所述改性淀粉尺寸为20-100目，较佳地，30-60目，更佳地，35-45目。在另一优选例中，所述淀粉选自：木薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉，或其组合。在另一优选例中，所述相容剂选自下组：柠檬酸、硼酸、马来酸酐、接枝PBAT、扩链PBAT，或其组合。在另一优选例中，所述淀粉中直链淀粉含量≥18wt％，较佳地，≥50wt％，更佳地，≥75wt％。在另一优选例中，所述淀粉中水分含量≤18wt％，较佳地，≤13wt％，更佳地，≤8wt％。在另一优选例中，所述补强剂选自下组：白炭黑、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、蒙脱土、凹凸棒，或其组合。在另一优选例中，所述润滑剂选自：液体石蜡、吐温、硬脂酸钙、硬脂酸镁、芥酸酰胺，或其组合。本专利技术第二方面，提供了一种如本专利技术第一方面所述的淀粉基可降解材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：(i)将淀粉和端NCO聚氨酯预聚体加热并混合，得改性淀粉；(ii)将所述改性淀粉、PBAT、相容剂、补强剂和润滑剂混合，从而得到所述淀粉基可降解材料。在另一优选例中，所述加热混合或混合在高混机内进行。在另一优选例中，步骤(i)中，具有一个或多个下述特征：1)所述加热的温度为80-100℃，较佳地，80-95℃，更佳地，80-90℃；2)所述加热混合的时间为10min-2h，较佳地，15min-1h，更佳地，20min-40min。在另一优选例中，在步骤(ii)之前，还包括步骤：将步骤(i)获得的改性淀粉粉碎。在另一优选例中，粉碎的改性淀粉尺寸为20-100目，较佳地，30-60目，更佳地，35-45目。在另一优选例中，步骤(ii)中，具有一个或多个下述特征：1)所述混合的温度为4-30℃，较佳地，20-25℃；2)所述混合的时间为4min-30min，较佳地，5min-20min，更佳地，5min-10min。本专利技术第三方面，提供了一种制品，所述制品包括权利要求1所述的材料，或由权利要求1所述的材料制成。在另一优选例中，所述制品为颗粒或薄膜。在另一优选例中，所述制品选自下组：包装材料(食品包装)、保鲜膜、农用地膜。本专利技术第四方面，提供了一种薄膜，所述薄膜由权利要求1所述的材料制成。本专利技术第五方面，提供了一种如本专利技术第四方面所述薄膜的制备方法，包括步骤：iii)将如权利要求1所述的材料加入双螺杆挤出机，然后在双螺杆挤出机辅机上拉条、水冷、造粒，得到颗粒材料；iv)将所得颗粒材料在烘箱中干燥，然后加入吹膜机吹膜。在另一优选例中，所述双螺杆挤出机长径比为30-80：1。在另一优选例中，挤出时双螺杆挤出机的加料段温度设置为120℃-130℃，中间段温度设置为130℃-150℃，机头部分的温度设置为135℃-155℃。在另一优选例中，步骤iv)中，干燥温度为60℃-90℃，较佳地，70-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种淀粉基可降解材料，其特征在于，所述材料包括：/n改性淀粉 20-65重量份；/nPBAT 25-75重量份；/n相容剂 1-12重量份；/n补强剂 1-5重量份；和/n润滑剂 0.5-5重量份；/n其中，所述改性淀粉为淀粉与端NCO聚氨酯预聚体反应制得的。/n

【技术特征摘要】
1.一种淀粉基可降解材料，其特征在于，所述材料包括：
改性淀粉20-65重量份；
PBAT25-75重量份；
相容剂1-12重量份；
补强剂1-5重量份；和
润滑剂0.5-5重量份；
其中，所述改性淀粉为淀粉与端NCO聚氨酯预聚体反应制得的。


2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述改性淀粉为淀粉与端NCO聚氨酯预聚体以一定重量比制得的，所述重量比为2-10，较佳地，3-8:1、3-6：1或4-5:1。


3.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述端NCO聚氨酯预聚体中，游离的异氰酸根含量≥4wt％，较佳地，4.5-6.5wt％，更佳地，5-5.5wt％。


4.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述淀粉基可降解材料，以所述材料总重量计，包括：
改性淀粉20-65wt％；
PBAT25-75wt％；
相容剂1-12wt％；
补强剂1-5wt％；和
润滑剂0.5-5wt％；
其中，所述改性淀粉为淀粉与端NCO聚氨酯预聚体反应制得的。


5.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述聚氨酯预聚体与淀粉的反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌胜，陈芳萍，张宸豪，李成强，孟伟，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31