一种淀粉基增韧复合材料的加工方法技术

本发明专利技术涉及一种淀粉基增韧复合材料的加工方法，属于淀粉生物材料领域。该发明专利技术以淀粉为基料结合多元协同增韧加工制备得到新型淀粉基复合材料。该发明专利技术方法操作简便可控、生产成本低，该法制得的淀粉基增韧复合材料的抗拉伸强度不低于22MPa，断裂伸长率不低于520％，缺口冲击强度不低于42kJ/m2，90天生物降解率不低于90％，能广泛应用于开发一次性餐具、日化容器、医疗器具等领多个领域，市场前景十分广阔。广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种淀粉基增韧复合材料的加工方法


[0001]本专利技术涉及一种淀粉基增韧复合材料的加工方法，属于淀粉生物材料领域。

技术介绍

[0002]传统石油基塑料广泛使用，在造成大量石油资源消耗的同时，由于其理化性质稳定，难降解、回收，燃烧时又释放出大量二氧化碳，造成白色污染和温室效应。国家统计局数据显示，2019年我国废塑料回收比例仅占23.09％，大部分废弃塑料都需要采用焚烧、填埋等方式处理。如何处理这些塑料废弃物已成为一个全球性难题，由此迫切需要开发绿色聚合物材料，在其制备过程中不使用有毒、有害物质，而且使用后能在自然环境中降解。随着石油资源的日趋紧缺和公众环保意识的提高，近年来可生物降解塑料的研究与开发引起了广泛的关注和重视。可生物降解聚合物一方面解决了长期以来困扰人们的塑料废弃物对环境污染的问题，另一方面还缓解了石油资源紧张的矛盾。
[0003]淀粉因其储量大、廉价、可再生等优势，在开发可降解材料方面受到全球范围内的高度关注，发展潜力巨大。日本、美国、意大利均有公司称已经成功研制出全淀粉热塑性塑料等并形成了规模化的生产销售。然而，我国淀粉基材料开发利用尚处于起步阶段，与国际先进水平相比，在产品性能、制造成本、关键技术与产业化规模等方面还存在明显差距。另一方面，和传统塑料相比，淀粉基可降解塑料的性脆、韧性不足、抗拉伸和冲击性差、耐热性差、熔体强度低、吸湿性等性能缺陷限制了其在各个领域的应用。综上所述，为改善淀粉基材料力学性能不足、耐水性差等缺陷，开发一种抗冲击、抗拉伸的淀粉基增韧复合材料的加工方法十分必要。<br/>
技术实现思路

[0004]技术问题：
[0005]提供一种抗冲击、抗拉伸的淀粉基增韧复合材料的加工方法，该法制得的淀粉基增韧复合材料的抗拉伸强度不低于22MPa，断裂伸长率不低于520％，缺口冲击强度不低于42kJ/m2，90天生物降解率不低于90％。
[0006]技术方案：
[0007]本专利技术的第一目的在于提供一种淀粉基增韧复合材料的加工方法，包括如下步骤：
[0008](1)将核壳结构弹性体与界面改性剂在加热条件下进行衍生化处理，得到活化核壳结构弹性体；
[0009](2)按照各物质重量份数计，将淀粉130份、活化核壳结构弹性体10～30份、醚化剂2
‑
5份和增塑剂2
‑
5份混合均匀，并调节至水分含量为5～8wt％，于100～130℃下热压成型，得到淀粉基增韧复合材料；其中，所述核壳结构弹性体的内核为弹性体，外壳为高玻璃态聚合物；所述淀粉中的直链淀粉含量不低于40％。
[0010]作为本专利技术的一种实施方式，在步骤(2)中，所述淀粉中的直链淀粉含量为50～
75％。
[0011]作为本专利技术的一种实施方式，在步骤(1)中，核壳结构弹性体与界面改性剂的重量比为(30～40):1。优选地，核壳结构弹性体与界面改性剂的重量比为(33～40):1。
[0012]作为本专利技术的一种实施方式，在步骤(1)中，衍生化处理：温度75～90℃，时间为0.5～1h。
[0013]作为本专利技术的一种实施方式，所述核壳结构弹性体的弹性体内核材质包括丁苯橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯类和丙烯酸酯类共聚物中的至少一种。优选地，所述核壳结构弹性体的弹性体内核材质为丁苯橡胶或丙烯酸酯类共聚物。
[0014]作为本专利技术的一种实施方式，所述核壳结构弹性体的高玻璃态聚合物外壳材质包括苯乙烯、甲基丙烯酸类、乙烯类、氯化聚乙烯、甲基丙烯酸酯类共聚物中的一种或多种。
[0015]作为本专利技术的一种实施方式，所述核壳结构弹性体采用分步乳液法制得。
[0016]作为本专利技术的一种实施方式，采用分布乳液法将聚合物与反应试剂混合进行接枝共聚：温度50～80℃，反应时间2～3h；二次接枝温度70～90℃，反应时间1～3h；凝聚、离心后脱水干燥后得到壳核结构弹性体。
[0017]作为本专利技术的一种实施方式，所述界面改性剂包括酸酐类、羧基类、环氧基类、异氰酸酯类、丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸酯羧基类、酰亚胺类和恶唑啉类中的至少一种。优选地，所述界面改性剂为丁二酸酐、乙酸酐、马来酸酐、顺丁烯二酸酐和丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
[0018]作为本专利技术的一种实施方式，在步骤(2)中，所述淀粉包括玉米淀粉、稻米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉和绿豆淀粉中的至少一种。
[0019]作为本专利技术的一种实施方式，在步骤(2)中，所述醚化剂包括但不限于环氧丙烷、环氧乙烷、环氧氯丙醇、盐酸氨基三甲烷、环氧氯丙烷和2
‑
氯乙醇中的至少一种。
[0020]作为本专利技术的一种实施方式，在步骤(2)中，所述增塑剂包括但不限于水、甘油、山梨糖醇、乙二醇、甘露醇、赤藓醇、聚乙烯醇和硫脲中的至少一种。
[0021]作为本专利技术的一种实施方式，在步骤(2)中，热压温度为120～130℃。
[0022]本专利技术的第二目的在于提供一种淀粉基增韧复合材料，采用前述的方法制得，所述淀粉基增韧复合材料的抗拉伸强度不低于22MPa，断裂伸长率不低于520％，缺口冲击强度不低于42kJ/m2，90天生物降解率不低于90％。
[0023]本专利技术的第三目的在于提供一种含有前述的淀粉基增韧复合材料的包装制品。
[0024]本专利技术的第四目的在于提供前述的淀粉基增韧复合材料在制备食品、纺织品、日化品或医疗用品中的应用。
[0025]有益效果：
[0026]1、本专利技术主要以淀粉为基料，通过向其中添加特定比例的衍生化处理的核壳结构弹性体、醚化剂和增塑剂，结合多元协同增韧加工工艺成功制备得到高生物基含量、高强高韧、抗冲击、抗拉伸、易于生物降解的淀粉基增韧复合材料。该法制得的淀粉基增韧复合材料的抗拉伸强度不低于22MPa，断裂伸长率不低于520％，缺口冲击强度不低于42kJ/m2，90天生物降解率不低于90％，可用于生产一次性膜材、片材、粒料、制品如：硬质餐具、日化容器、汽车内饰，广泛应用于纺织、食品、日化、交通运输、医疗等领域，市场前景广阔。
[0027]2、本专利技术以薯类淀粉、谷物淀粉、豆类淀粉为主要原料，原料来源广、价格低廉、不
受产地和季节的限制。
[0028]3、本专利技术的加工方法操作简单、各环节流程可控、采用清洁生产工艺，生产过程绿色无污染，无工业三废产生。
[0029]4、本专利技术利用丰富的淀粉资源开发环境友好和可循环利用的可降解材料，符合国家战略产业发展规划，对于解决石油危机和塑料污染、建设资源节约型和环境友好型社会具有重要意义。
具体实施方式
[0030]性能测试方法：
[0031]拉伸强度：参照国家标准GB/T 1040.2
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2006塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件的方法进行分析。
[0032]断裂伸长率：参照国家标准GB/T 1040.3
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2006塑料拉伸性能的测定第3部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种淀粉基增韧复合材料的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将核壳结构弹性体与界面改性剂在加热条件下进行衍生化处理，得到活化核壳结构弹性体；(2)按照各物质重量份数计，将淀粉130份、活化核壳结构弹性体10～30份、醚化剂2
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5份和增塑剂2
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5份混合均匀，并调节至水分含量为5～8wt％，于100～130℃下热压成型，得到淀粉基增韧复合材料；其中，所述核壳结构弹性体的内核为弹性体，外壳为高玻璃态聚合物；所述淀粉中的直链淀粉含量不低于40％。2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在步骤(1)中，核壳结构弹性体与界面改性剂的重量比为(30～40):1。3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在步骤(1)中，衍生化处理：温度75～90℃，时间为0.5～1h。4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述核壳结构弹性体的弹性体内核材质包括丁苯橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯类和丙烯酸酯类共聚物中的至少一种。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪铭，李德祥，支朝晖，胡秀婷，叶蕾，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：