一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法与流程

1.本发明涉及淀粉变性技术领域，更具体的说是涉及一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法。


背景技术：

2.淀粉可广泛应用于造纸、纺织、食品、饲料、医药、日化、石油等工业，作为一种天然可再生资源，淀粉已成为现代生活的一种重要的工业原材料。在可完全生物降解材料领域，我们通常采用填充淀粉的方法在保证材料性能的前提下降低成本。但普通的淀粉因自身的亲水性，使得无法与可降解聚酯材料具有良好的相容性，从而限制了淀粉的发展应用范围。
3.然而，在淀粉分子中引入疏水基团可使淀粉的性质得到明显改善，其应用范围也可得到极大地拓展，此类变性方法也成为目前国内外研究的热点。淀粉通过疏水改性可更好地与多种可降解聚酯互容，保证其使用性能。同时在可降解包装材料、高级纸张、微胶囊壁材等高附加值领域具有广泛的应用。
4.因此，提供一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法，以提高改性淀粉应用时的分散效果，并使其与聚合物有更好的塑化性、相容性和耐水性。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法，具体步骤如下：
8.(1)将淀粉用水配制成浓度为25％～40％的淀粉乳；
9.(2)向步骤(1)制备的淀粉乳中加入淀粉质量0.1％～0.5％的金属盐，再加入3％氢氧化钠溶液调ph 8.0～9.0，搅拌均匀；
10.(3)向步骤(2)搅拌均匀的混合物中加入淀粉质量1％～10％的缩水甘油醚类化合物搅拌均匀，30～60℃反应2～10h；经3％盐酸中和至ph 6.5～7.0，过滤、洗涤、烘干，得到改性淀粉。
11.进一步，步骤(1)所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉或马铃薯淀粉。
12.进一步，步骤(2)所述金属盐为氯化钠或硫酸钠。
13.进一步，步骤(3)所述缩水甘油醚类化合物为1,2-环己二醇二缩水甘油醚或邻甲苯缩水甘油醚。
14.本发明采用湿法工艺，利用1,2-环己二醇二缩水甘油醚或者邻甲苯缩水甘油醚与不同种类的淀粉(玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉)在合适反应体系中发生反应，制得改性淀粉，此方法操作简单高效，适于批量生产。
15.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法，以淀粉为主要原材料，原料天然，来源广泛，生产成本
较低；制备的与可降解聚酯具有良好相容性的改性淀粉无毒无害，可降解，对环境友好；通过淀粉的羟基与1.2-环己二醇二缩水甘油醚或者邻甲苯缩水甘油醚的环氧基团反应，同时引进疏水基团，制成的疏水改性淀粉与可降解聚酯有更好的塑化性、相容性和耐水性，为淀粉的高效利用开辟了新途径，提高了淀粉附加值；本发明的制备方法环保高效，操作简便，可以提高与可降解聚酯材料的相容性，广泛用于可降解包装材料、高级纸张、微胶囊壁材等高附加值领域。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1附图为对本发明实施例1制备的疏水改性淀粉与pbat混合挤出后的复合材料进行吹膜，均匀出膜的样膜电子显微镜检测观察结果；
18.图2附图为对本发明实施例2制备的疏水改性淀粉与pbat混合挤出后的复合材料进行吹膜，均匀出膜的样膜电子显微镜检测观察结果；
19.图3附图为对本发明实施例3制备的疏水改性淀粉与pbat混合挤出后的复合材料进行吹膜，均匀出膜的样膜电子显微镜检测观察结果；
20.图4附图为对本发明实施例4制备的疏水改性淀粉与pbat混合挤出后的复合材料进行吹膜，均匀出膜的样膜电子显微镜检测观察结果；
21.图5附图为普通玉米淀粉与pbat混合挤出后的复合材料进行吹膜，均匀出膜的样膜电子显微镜检测观察结果；
22.图6附图为普通马铃薯淀粉与pbat混合挤出后的复合材料进行吹膜，均匀出膜的样膜电子显微镜检测观察结果；
23.图7附图为普通木薯淀粉与pbat混合挤出后的复合材料进行吹膜，均匀出膜的样膜电子显微镜检测观察结果。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1
26.一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法，具体步骤如下：
27.(1)将玉米淀粉用水配制成浓度为35％的淀粉乳；
28.(2)向步骤(1)制备的淀粉乳中加入玉米淀粉质量0.2％的氯化钠，再加入3％氢氧化钠溶液调ph 8.5，搅拌均匀；
29.(3)再加入玉米淀粉质量5％的1,2-环己二醇二缩水甘油醚搅拌均匀，60℃反应4h；经3％盐酸中和至ph 6.5，过滤、洗涤、烘干，得到疏水改性淀粉。
30.实施例2
31.一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法，具体步骤如下：
32.(1)将木薯淀粉用水配制成浓度为30％的淀粉乳；
33.(2)向步骤(1)制备的淀粉乳中加入木薯淀粉质量0.3％的氯化钠，再加入3％氢氧化钠溶液调ph 9.0，搅拌均匀；
34.(3)再加入木薯淀粉质量8％的1,2-环己二醇二缩水甘油醚搅拌均匀，40℃反应6h；经3％盐酸中和至ph 7.0，过滤、洗涤、烘干，得到疏水改性淀粉。
35.实施例3
36.一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法，具体步骤如下：
37.(1)将马铃薯淀粉用水配制成浓度为40％的淀粉乳；
38.(2)向步骤(1)制备的淀粉乳中加入马铃薯淀粉质量0.5％的硫酸钠，再加入3％氢氧化钠溶液调ph 8.0，搅拌均匀；
39.(3)再加入马铃薯淀粉质量10％的邻甲苯缩水甘油醚搅拌均匀，50℃反应3h；经3％盐酸中和至ph 7.0，过滤、洗涤、烘干，得到疏水改性淀粉。
40.实施例4
41.一种与可降解聚酯具有良好相容性淀粉的制备方法，具体步骤如下：
42.(1)将玉米淀粉用水配制成浓度为25％的淀粉乳；
43.(2)向步骤(1)制备的淀粉乳中加入玉米淀粉质量0.1％的硫酸钠，再加入3％氢氧化钠溶液调ph 9.0，搅拌均匀；
44.(3)再加入玉米淀粉质量1％的邻甲苯缩水甘油醚搅拌均匀，30℃反应10h；经3％盐酸中和至ph 6.5，过滤、洗涤、烘干，得到疏水改性淀粉。
45.对比例
46.以普通玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉作为对比例。
47.试验例
48.将本发明实施例1-4制得的改性淀粉和普通淀粉(玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉)分别与pbat(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)混合挤出后的复合材料制成标准样条，再进行测定。
49.1)吸水性测试
50.室温下，先称取得到的标准样条的重量(g0)，然后将标准样条平铺放置于相对湿度为100％的密封体系中，15天后取出测定标准样条的质量(g1)，复合材料的吸水率测定公式如下：
51.吸水率(％)＝(g1-g0)/g1*100％；
52.其中，g1为吸收水分后标准样条的重量，g0为干燥标准样条的重量，取3次实验结果的平均值作为实验值。吸水率结果见表1。
53.表1
[0054][0055]
由表1可知，本发明实施例1-4制得的改性淀粉吸水率较普通淀粉要明显地低，疏
水性明显提高，使其与pbat更易相容，扩展了淀粉的应用范围。
[0056]
2)力学性能测试
[0057]
室温下，使用拉伸测试机对本发明实施例1-4制得的改性淀粉和普通淀粉(玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉)分别与pbat混合挤出后复合材料制成的标准哑铃状样条进行测定，拉伸速度设定20mm/min。结果见表2。
[0058]
表2
[0059][0060]
由表2可知，本发明实施例1-4制得的改性淀粉的力学性能较普通淀粉要明显地高，无论是断裂伸长率还是拉伸强度；表明淀粉在改性后与pbat相容地更好，使其的应用领域更加宽泛。
[0061]
3)成膜后膜的电子显微镜测试
[0062]
室温下，使用吹膜机分别对实施例1-4制得的改性淀粉以及普通玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉与pbat混合挤出后的复合材料进行吹膜，再对均匀出膜的样膜进行电子显微镜检测观察。结果见图1-图7。
[0063]
由图1-图7可知，电子显微镜的观察可以直观地体现出本发明制得的改性淀粉较普通玉米淀粉，与pbat的相容性更好；表明淀粉改性后与pbat的塑化效果要明显地好。
[0064]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。