热塑性淀粉组合物制造技术

本发明专利技术涉及在防止热塑性淀粉材料以及它们与其它热塑性材料的共混物的变色方面的改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在防止热塑性淀粉材料以及它们与其它热塑性材料的共混物的变色方面的改善。
技术介绍
热塑性淀粉组合物常用于制备最终塑料产品。加热所述热塑性淀粉组合物并使用已知的技术如注塑、挤出吹塑、热成型、注拉吹塑、流延膜挤出、吹塑膜挤出和纤维纺丝/挤出形成产品。热塑性淀粉组合物常具有其它塑料组合物如聚乙烯或聚丙烯的多种特性，然而，它们具有增加的优点，即它们能够来源于可再生资源并且通常是易于生物降解的。这提供了更为环保的塑性产品。然而，热塑性淀粉组合物的问题是当加热时变色的趋势。形成和加工需进行加热的热塑性淀粉组合物具有多个步骤和工艺。例子包括使淀粉变性和在产品形成过程如注塑、挤出吹塑、热成型、注拉吹塑、流延膜挤出、吹塑膜挤出和纤维纺丝/挤出过程期间加热所述热塑性淀粉组合物。当热塑性淀粉与其它热塑性材料或填料共混时，尤其是当使用高热和机械能工艺如配混时，可能进一步增加变色。变色可视为黄色或棕色的着色，其被消费者认为是最终使用产品的不 可取的特性。在它的最极端的形式中，变色能够产生黑色材料。如果最终产品经受直接加热或UV，例如置于直接日光照射下，变色也可出现在最终产品中。热塑性淀粉的变色可归因于多种复合的和互连的非酶‘褐变反应’。‘梅拉德型(Mai I lard-type ) ’反应是一种类型的非酶褐变反应。这些反应在残余氨基化合物和淀粉化合物中存在的还原基团之间发生。这一反应在适中温度和存在水分的情况下发生。已知梅拉德反应受到化合物如亚硫酸盐(亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、和偏亚硫酸氢钠)的抑制。氧化是另一种类型的褐变反应，其在富氧环境中在升高的温度下发生。焦糖化反应是另一种非酶褐变反应，其在淀粉和其它多糖中发生。焦糖化反应是复合反应，其在升高温度和低含水量下发生。焦糖化反应由多种试剂催化，并且产生的焦糖类型特征在于使用的催化剂。例如，I型焦糖在碱性条件下产生，并且II型焦糖在具有亚硫酸盐化合物如亚硫酸钠的碱性条件下产生。因此，化合物如亚硫酸盐能够减少与梅拉德反应相关联的变色，但是增加与焦糖化反应相关联的变色，尤其是在高温和低水分下更是如此。焦糖化反应能够受到低pH条件的抑制。然而，低pH条件催化淀粉水解，这导致淀粉分子量减小。淀粉分子量减小可能导致熔融的热塑性淀粉粘度降低。这可能对某些聚合物加工操作如注拉吹塑、挤出吹塑、流延膜挤出、和吹塑膜挤出造成负面影响，因为低粘度热塑性淀粉组合物不能形成按照模具的外形，并且因此导致最终产品形成过厚和/或过薄的区域。它也可对最终产品的机械性能如拉伸强度产生负面影响。W02008014573公开了还原剂亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和偏亚硫酸氢盐作为热塑性淀粉的抗变色剂的用途。然而，如上所述，已知亚硫酸钠和亚硫酸氢钠催化II型焦糖的形成，尤其是在碱性条件、高温、和低含水量下的形成。已发现在与热塑性淀粉生产相关联的高温、高能量、和低含水量加工下，这些试剂不足以减少变色，并且实际上在某些条件下它们自身导致附加的褐变。本领域需要在加工期间和在最终塑料产品中表现出比使用已知热塑性淀粉组合物所见的变色更少变色的热塑性淀粉组合物。还需要在加工期间更少变色、然而还保持期望分子量的淀粉的热塑性淀粉组合物。令人惊讶地发现本专利技术的热塑性淀粉组合物产生表现出比使用已知热塑性淀粉组合物所见的变色更少变色的热塑性淀粉材料。还令人惊讶地发现本专利技术的热塑性淀粉组合物在广泛进行热/机械加工后，包含的淀粉比经受相同加工的其它热塑性淀粉组合物所见的淀粉分子量更高。
技术实现思路
本专利技术涉及热塑性淀粉组合物、制备热塑性淀粉组合物的方法和还原剂在热塑性淀粉组合物中的用途。本专利技术的一个方面是热塑性淀粉组合物，所 述组合物包含，-按所述热塑性淀粉组合物的重量计40%至96%的淀粉；-按所述热塑性淀粉组合物的重量计1%至40%的增塑剂；并且其中；所述热塑性淀粉组合物包含按所述热塑性淀粉组合物的重量计0.01%至5%的还原剂，其中所述还原剂具有氧化还原电势，其中所述氧化还原电势具有_50mV至-1200mV，优选-1OOmV至-1200mV，更优选_150mV至-1200mV的值，所述氧化还原电势在水溶液中进行测量，所述水溶液包含按所述水溶液的重量计1%还原剂、1%柠檬酸、和1%柠檬酸三钾，并且其中所述水溶液在80°C的温度下。另一方面是制备所述热塑性淀粉组合物的方法，所述方法包括以下步骤；-加入按所述热塑性淀粉组合物的重量计1%至40%的增塑剂；-加入按所述热塑性淀粉组合物的重量计0.01%至5%的还原剂，其中所述还原剂具有氧化还原电势，其中所述氧化还原电势具有_50mV至-1200mV，优选-1OOmV至-1200mV，更优选-150mV至-1200mV的值，所述氧化还原电势在水溶液中进行测量，所述水溶液包含按所述水溶液的重量计1%还原剂、1%柠檬酸和1%柠檬酸三钾，并且其中所述水溶液在80°C的温度下。-加入按所述热塑性淀粉组合物的重量计40%至96%的淀粉；-混合所述热塑性淀粉组合物；-使热塑性淀粉组合物通过混合器；-除去存在的过多的水。本专利技术的另一方面是还原剂在热塑性淀粉组合物中减少热塑性淀粉组合物和从所述热塑性淀粉组合物中加工得到的材料的变色的用途，其中所述还原剂具有氧化还原电势，其中所述氧化还原电势具有_50mV至-1200mV，优选-1OOmV至_1200mV，更优选_150mV至-1200mV的值，所述氧化还原电势在水溶液中进行测量，所述水溶液包含按所述水溶液的重量计1%还原剂、1%柠檬酸和1%柠檬酸三钾，并且其中所述水溶液在80°C的温度下。具体实施例方式淀粉本专利技术的热塑性淀粉组合物包含按所述热塑性组合物的重量计40%至96%的淀粉。在一个实施例中，热塑性淀粉组合物包含按所述热塑性组合物的重量计50%至80%,优选60%至70%的淀粉。淀粉是低成本的天然存在的生物聚合物。优选地，淀粉选自包含以下各项的组:天然淀粉、改性淀粉、或它们的混合物。在一个实施例中，本专利技术中使用的淀粉为天然或自然状态。所谓‘天然或自然淀粉’本文是指淀粉的分子结构尚未有意地经受化学或任何其它方法的任何修改。优选地，天然存在的淀粉类包括选自包含以下各项的组的淀粉:玉米淀粉(例如蜡质玉米淀粉)、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉、西谷椰子淀粉、木薯淀粉、稻米淀粉、大豆淀粉、木薯淀粉、蕨淀粉、藕淀粉、木薯淀粉、高直链玉米淀粉、和商业直链淀粉、或它们的混合物。有利的是天然淀粉来源于农业来源，这提供了以下优点:供应丰富、易于补充和廉价。优选地，天然淀粉包括选自包含以下各项的组的淀粉:玉米淀粉(包括蜡质玉米淀粉)、小麦淀粉、马铃薯淀粉、以及它们的混合物。在一个实施例中，天然淀粉包括玉米淀粉。在另一个实施例中，天然淀粉包括蜡质玉米淀粉。天然玉米淀粉是优选的，因为它比其它天然淀粉如木薯淀粉更便宜。此外，不同来源的玉米也具有不同的直链淀粉对支链淀粉比率，其能够影响最终的热塑性淀粉产品的机械性能如拉伸强度。在另一个实施例中，玉米淀粉可为经基因修饰的玉米淀粉。使用天然淀粉而非改性淀粉可为优选的，因为天然淀粉更为经济。天然的、未改性的淀粉一般具有非常高的平均分子量和宽分子量分布(例如，天然玉米淀粉具有最多约60，000, 000克/摩尔的平均分子量)。在另一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·S·布罗伊勒斯，PL·卡鲁索，E·C·博斯韦尔，R·E·麦格内斯，L·布萨姆，J·哈伦，L·沃特布莱德，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：
国别省市：