一种高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物的制备方法及其应用，高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物的制备方法包括如下步骤：将高直链淀粉溶于有机溶剂，加入丙交酯和催化剂，在惰性气氛下，于60

【技术实现步骤摘要】
一种高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着世界经济的快速发展，高分子材料给我们的生活带来便利，提高了生活质量，与此同时，“白色污染”给生态环境造成的破坏不容忽视，人们也意识到了非降解高分子材料废弃后对环境造成的危害，生物可降解塑料作为传统不可降解塑料的替代品颇受关注，其中，以聚乳酸为代表的生物基材料，对增加绿色产品供给，降低石化资源依赖等有较大帮助。
[0003]但是由于聚乳酸的原料丙交酯存在制备技术难、生产成本高等问题，限制了聚乳酸的发展，目前，开发淀粉
‑
聚乳酸(PLA)基生物可降解材料已成为焦点，但是淀粉/聚乳酸基生物可降解材料存在淀粉塑性加工困难、相容性差，耐水性不好等问题，严重制约了淀粉/聚乳酸基生物可降解材料的应用。
[0004]现采用原位熔融接枝聚合，在高直链淀粉大分子上接枝聚乳酸链段，以达到改善淀粉
‑
聚乳酸界面黏结力，提高相容性，降低聚乳酸材料的生产成本的目的，最终制备性能优异的高直链淀粉
‑
聚乳酸基生物可降解复合材料，改变聚乳酸的化学组成和分子特性来平衡聚乳酸的性能，扩大应用市场，但是，上述方法的制备成本较高，制备过程中产生一定量的废液，需要进行溶剂回收。
[0005]因此，基于以上问题，该项目采用化学改性方法，成功将高直链淀粉与丙交酯接枝共聚，得到高直链淀粉/聚乳酸的接枝共聚物。<br/>
技术实现思路

[0006]为改善现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物的制备方法及其应用，通过丙交酯和较普通淀粉性能优异的高直链淀粉为原料，制备性能优异的可完全生物降解的高直链淀粉/聚乳酸材料。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物制备方法，包括如下步骤：
[0008]将高直链淀粉溶于有机溶剂，加入丙交酯和催化剂，在惰性气氛下，于60
‑
110℃下反应5
‑
11h，得到高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物；
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述高直链淀粉选用玉米淀粉、红薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉中的至少一种，例如为高直链玉米淀粉。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述高直链淀粉中直链淀粉含量大于等于70％，优选所述高直链淀粉中直链淀粉含量大于等于80％。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述高直链淀粉的含水量低于0.02％，优选所述高直链淀粉的含水量低于0.015％。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述有机溶剂选用DMSO或DMF，优选所述DMSO。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述高直链淀粉与有机溶剂的摩尔体积比为1:1～1:10，例如为1:3，1:4，1:5，1:6，1:7。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述高直链淀粉与丙交酯的摩尔比为1:2～1:8，例如为1:3，1:4，1:5，1:6。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述接枝反应温度为60
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110℃，优选80℃。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述接枝反应时间为5
‑
11h，优选8h。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述催化剂选用三乙胺、盐酸、硫酸、氢氧化钠或离子液体，优选为三乙胺。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述催化剂的用量为丙交酯用量的0.5
‑
1.0％，优选所述催化剂的用量为丙交酯用量的0.6
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0.8％。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物的平均分子量为80000
‑
135000。
[0020]第二方面，本专利技术还提供一种上述方法制备的高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物在可降解材料中的应用。
[0021]第三方面，本专利技术还提供一种可降解材料的制备方法，包括如下步骤：将所述高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物与聚乳酸、增塑剂混合，得到可降解材料。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物与聚乳酸、增塑剂的质量份数之比为(5～30)：(50～80)：(10
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20)。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述增塑剂选用柠檬酸酯类、环氧大豆油、多元醇中的至少一种，例如为丙三醇。
[0024]第四方面，本专利技术还提供一种采用如上所述方法制备的可降解材料。
[0025]第五方面，本专利技术还提供一种上述可降解材料在食品包装、一次性用品中的用途。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述可降解材料在食品包装盒、保鲜盒、地膜、餐盒中的应用。
[0027]有益效果
[0028]本专利技术通过先将高直链淀粉与丙交酯反应，得到高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物，具优异的力学性能，与聚乳酸及增塑剂按照特定比例共混后，提高了各组分的相容性，且添加高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物得到的混合物具有优异的力学性能，并且由于低成本高直链淀粉的加入，从而降低了聚乳酸类材料的成本，同时，本专利技术的制备方法简单，条件较温和，成本较低，能够用于工业大批量生产。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例10合成的淀粉/聚乳酸接枝共聚物的核磁图谱。
[0030]图2为本专利技术实施例10合成的淀粉/聚乳酸接枝共聚物的红外谱图。
具体实施方式
[0031]下文将结合具体实施例对本专利技术的可降解材料及其制备方法和应用做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本
专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。
[0032]除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
[0033]以下实施例1
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12，对比例1
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2中，高直链玉米淀粉中的直链淀粉含量为71
‑‑
73％。
[0034]实施例1
[0035]一种高直链淀粉/聚乳酸可降解材料的制备方法，包括如下步骤：
[0036]S101：将高直链玉米淀粉进行干燥(含水量低于0.02％)，取1mol的高直链玉米淀粉(按照摩尔分子量162计)和溶剂DMSO按照摩尔体积1:3倒入反应瓶中，在60℃条件下搅拌至高直链玉米淀粉完全溶解；将3mol的丙交酯(与淀粉投料比3:1)，及0.5％的三乙胺加入反应釜中，在氮气保护下，于60℃的条件下反应5h，得到高直链玉米淀粉/聚乳酸接枝共聚物；接枝率为90
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95％，得到聚合物的平均分子量90000；
[0037]S102：将制备的高直链玉米淀粉/聚乳酸接枝共聚物10份、聚乳酸80份、增塑剂丙三醇10份(质量分数)加入搅拌装置中进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将高直链淀粉溶于有机溶剂，加入丙交酯和催化剂，在惰性气氛下，于60
‑
110℃下反应5
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11h，得到高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物。2.根据权利要求1所述的高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物制备方法，其特征在于，所述高直链淀粉选用玉米淀粉、红薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉中的至少一种，例如为高直链玉米淀粉。优选地，所述高直链淀粉中直链淀粉含量大于等于70％。优选地，所述高直链淀粉的含水量低于0.02％。3.根据权利要求1所述的高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物制备方法，其特征在于，所述高直链淀粉与有机溶剂的摩尔体积比为1:1～1:10。4.根据权利要求1所述的高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物制备方法，其特征在于，所述高直链淀粉与丙交酯的摩尔比为1:2～1:8。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的高直链淀粉/聚乳酸接枝共聚物制备方法，其特征在于，所述接枝反应温度为60
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程伟琴，霍二福，冯明，杨鹏飞，王延花，戚祥，路朝阳，王攀峰，王毅楠，郝一影，王宏力，
申请(专利权)人：河南省科学院，
类型：发明
国别省市：