一种高耐热热塑性淀粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐热热塑性淀粉，包括100重量份主料和5

【技术实现步骤摘要】
一种高耐热热塑性淀粉及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料领域，特别是涉及一种高耐热热塑性淀粉及其制备方法。

技术介绍

[0002]热塑性淀粉(TPS)是淀粉与增塑剂通过一定手段制备得到的无定型化合物，具备较低的成本、极佳的生物相容性，特别适宜与生物降解塑料复配后制备全生物降解复合材料，相比于生物降解塑料：成本优势明显、原料具备良好的可再生性与低碳排放性。
[0003]但热塑性淀粉是无定型结构的化合物，其流变特性决定了其受热后容易软化，强度明显降低，具体显示为热变形温度低，该特性限制了热塑性淀粉作为全生物降解餐具材料中填料的使用。
[0004]为此，寻求改变热塑性淀粉流变性能、提高热塑性淀粉热变形温度，有助于扩展热塑性淀粉使用场景，使其能够被大量使用在一次性餐具等材料中，达到减少全生物降解餐具材料成本的目的。
[0005]利用淀粉中羟基与其他化合物的超分子配位作用改善热塑性淀粉的耐热性能是较新颖手段。专利CN110498950A公开了一种基于配位效应的热塑性淀粉及其制备方法和应用，将无水醋酸锌掺入热塑性淀粉中，利用无水醋酸锌的配位作用可以提高热塑性淀粉的玻璃化转变温度。
[0006]专利CN112457534A加入15～30份天然纤维提高了热塑性淀粉树脂耐热性能。
[0007]专利CN111763354A利用改性八苯基
‑
POSS改性热塑性淀粉，使其具有较好的较好的耐热性能。
[0008]但是上述专利虽然在一定程度上提高了热塑性淀粉的耐热性，但目前其性能仍然不足以使热塑性淀粉满足强度、热变形温度要求，其复合材料制品热变形温度仍然较低

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种高耐热热塑性淀粉及其制备方法。
[0010]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0011]一种高耐热热塑性淀粉，包括100重量份主料和5
‑
12.8重量份的辅料，所述主料包括淀粉和增塑剂，增塑剂包括甘油、二聚甘油和十聚甘油；所述辅料包括2
‑
甲基
‑5‑
硝基咪唑、增刚剂、扩链剂、稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、爽滑剂和表面活性剂；
[0012]主料中各原料的质量配比范围如下：
[0013]淀粉75
‑
80％、甘油10
‑
16％、二聚甘油2
‑
5％、十聚甘油2
‑
5％；
[0014]以主料为基准，辅料的各原料质量配比范围如下：包括2
‑
甲基
‑5‑
硝基咪唑1
‑
3重量份、增刚剂2
‑
5重量份、扩链剂0.1
‑
0.3重量份、稳定剂0.3
‑
0.5重量份、抗氧剂0.5
‑
1.5重量份、光稳定剂0.1
‑
0.5重量份、爽滑剂0.5
‑
1重量份和表面活性剂0.5
‑
1重量份。
[0015]进一步的改进，所述增刚剂为纳米纤维素、轻质碳酸钙和片状云母粉中的一种。
[0016]进一步的改进，所述扩链剂为十六烷基三甲氧基硅氧烷。
[0017]进一步的改进，所述稳定剂包括硬脂酸镁和硬脂酸钙，硬脂酸镁和硬脂酸钙的质量比为1:1。
[0018]进一步的改进，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1：1。
[0019]进一步的改进，所述光稳定剂包括抗紫外线剂622。
[0020]进一步的改进，所述爽滑剂包括芥酸酰胺。
[0021]进一步的改进，所述表面活性剂包括油酸甘油酯。
[0022]进一步的改进，所述淀粉中的直链淀粉含量大于60％。
[0023]一种上述的高耐热热塑性淀粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0024]步骤一、将淀粉与预水解好的扩链剂按比例混合后，投入高速搅拌机中，在110℃下处理15min后降温至60℃，继续投增刚剂、增塑剂以及稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、爽滑剂和表面活性剂形成混合物，将混合物搅拌2min后取出，得半成品；预水解好的扩链剂通过将1重量份扩链剂、17重量份甲醇和2重量份水混合后常温水解2
‑
4h得到；
[0025]步骤二、将半成品放置4
‑
12h，投入到锥形双螺杆挤出机中挤出，挤出条件为：温度100
‑
135℃，其中，剪切段温度100
‑
105℃，挤出段温度110
‑
130℃，机头及热流道温度135℃，并伴真空抽提，经挤出、牵引、风冷、切粒后，得到成品。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]1.利用十六烷基三甲氧基硅氧烷与淀粉分子链上羟基发生偶联反应，在淀粉分子链上接枝稳定性较高的烷烃分子支链，达到减少热塑性淀粉在受热状态下的分子链滑移，改善热塑性淀粉流变性能，提高制品热变形温度的目的。
[0028]2.利用大分子量增塑剂(二聚甘油、十聚甘油)提高热塑性淀粉分子间增塑剂粘性，改善其流变性能，降低其流动性。
[0029]3.利用强氢键化合物的作用提高热塑性淀粉制品耐热性。2
‑
甲基
‑5‑
硝基咪唑、1
‑
乙基
‑3‑
甲基
‑
二氰胺盐中的强电荷力减少高温下热塑性淀粉间分子流动，提高热塑性淀粉的热变形温度和刚性。
[0030]4.利用纳米纤维素、纳米碳酸钙、晶须、云母粉等刚性粉体对热塑性淀粉起支撑作用，同时粉体表明的羟基能够与热塑性淀粉产生静电作用，提高热塑性淀粉热变形温度和刚性。
附图说明
[0031]利用附图对本专利技术做进一步说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。
[0032]图1为对照例1和4红外谱图(部分)对比图。
[0033]图2为本专利技术产品的图片。
具体实施方式
[0034]为了使专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本专利技术进行进一步的详细说明。
[0035]本专利技术的高耐热热塑性淀粉的原料配比如下：
[0036][0037][0038]制备方法：
[0039]1、将A与预水解好的E按比例混合后，投入高速搅拌机中，在110℃下处理15min后降温至60℃，继续投加C、D的单品及B的混合物以及助剂F
‑
J，其中B的混合物必须包含甘油、二聚甘油和十聚甘油，稳定剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙1:1添加，按总共份数计，抗氧剂为1010、168按1:1添加，按总共份数计。
[0040]将混合物搅拌2min后取出，得半成品。
[0041]2、将半成品隔夜放置(4
‑
12h)，投入到锥形双螺杆挤出机中挤出，挤出条件为：
[0042本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐热热塑性淀粉，其特征在于，包括100重量份主料和5
‑
12.8重量份的辅料，所述主料包括淀粉和增塑剂，增塑剂包括甘油、二聚甘油和十聚甘油；所述辅料包括2
‑
甲基
‑5‑
硝基咪唑、增刚剂、扩链剂、稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、爽滑剂和表面活性剂；主料中各原料的质量配比范围如下：淀粉75
‑
80％、甘油10
‑
16％、二聚甘油2
‑
5％、十聚甘油2
‑
5％；以主料为基准，辅料的各原料质量配比范围如下：包括2
‑
甲基
‑5‑
硝基咪唑1
‑
3重量份、增刚剂2
‑
5重量份、扩链剂0.1
‑
0.3重量份、稳定剂0.3
‑
0.5重量份、抗氧剂0.5
‑
1.5重量份、光稳定剂0.1
‑
0.5重量份、爽滑剂0.5
‑
1重量份和表面活性剂0.5
‑
1重量份。2.如权利要求1所述的高耐热热塑性淀粉，其特征在于，所述增刚剂为纳米纤维素、轻质碳酸钙和片状云母粉中的一种。3.如权利要求1所述的高耐热热塑性淀粉及其制备方法，其特征在于，所述扩链剂为十六烷基三甲氧基硅氧烷。4.如权利要求1所述的高耐热热塑性淀粉，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊一鸣，秦舒浩，龙雪彬，宋季岭，瞿进，杜西兰，
申请(专利权)人：贵州省材料产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：