[发明专利]含有淀粉纳米粒子的组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含有淀粉纳米粒子的组合物及其制备方法，以重量份计，包括聚合物1～100份、改性淀粉纳米粒子2～40份和助剂0～15份；所述改性淀粉纳米粒子的结构式为：St‑R₀CH(R₁)‑R₂，其中，St表示淀粉分子，R₀为碳原子数为1～6的硅氧基或酯基中的一种，R₁和R₂为氢原子、碳原子数为1～20的烃基、碳原子数为2～20且含有氨基、不饱和双键或环氧基的有机基团中的至少一种。通过本发明获得的含有淀粉纳米粒子的组合物具有拉伸强度高、冲击韧性好、断裂伸长率大等优点，适合制备对机械性能要求高的日常高分子材料用品和器件，在较低改性淀粉纳米粒子含量下，即使不添加任何增塑剂，仍然可以获得机械性能优异的组合物。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体涉及一种含有淀粉纳米粒子的组合物及其制备方法。

背景技术

纳米淀粉具有来源广泛、可再生、无毒、可生物降解、生物相容性好及纳米粒子效应等众多优点，在纳米复合材料、生物医药、轻工、化工等领域有着重要的潜在应用价值，是纳米科技领域研究的热点之一。

聚合物，如聚酯和聚烯烃，自身的拉伸强度和冲击强度较低，通过添加纳米填料可提高其机械性能，发挥更大的应用价值。现有纳米补强填料包括碳纳米管和氧化石墨烯等，这两类补强剂的制备过程复杂且成本高。天然淀粉作为一种环保型填料已经在生物高分子和绿色轮胎中得到应用【CN101787148A】，制备了绿色环保复合材料。但是，天然淀粉粒径通常在几十微米以上，分子亲水性强、分子内和分子间氢键作用力强，而且淀粉与聚合物基体(如生物聚酯)之间作用力弱，导致淀粉在聚合物基体中分散困难，。可见，淀粉在聚合物基体中主要作为惰性填料使用，严重影响了其补强效果。如何提高淀粉在聚合物基体中的分散、显著减小淀粉粒子的尺寸、提高淀粉粒子与聚合物基体之间的相互作用(尤其是化学键合)是提高淀粉增强聚合物性能效果的关键，也是亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种含有淀粉纳米粒子的组合物及其制备方法，以提高淀粉在聚合物基体中的分散、减小淀粉粒子的尺寸、提高淀粉粒子与聚合物基体之间的相互作用(尤其是化学键合)，从而提高淀粉补强聚合物的机械性能。

基于上述目的，本发明提供的含有淀粉纳米粒子的组合物，以重量份计，包括聚合物1～100份、改性淀粉纳米粒子2～40份和助剂0～15份；

所述改性淀粉纳米粒子的结构式为：St-R₀CH(R₁)-R₂，其中，

St表示淀粉分子，

R₀为碳原子数为1～6的硅氧基或酯基中的一种，

R₁和R₂为氢原子、碳原子数为1～20的烃基、碳原子数为2～20且含有氨基、不饱和双键或环氧基的有机基团中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述聚合物为重均分子量不低于5万的聚酯或聚烯烃中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述聚合物为聚乳酸、聚(丁二酸丁二醇酯)、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、脂肪族聚碳酸酯中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述改性淀粉纳米粒子的粒径为50～300纳米，动态光散射多分散性指数为0.01～0.5，取代度为0.005～1.5。

在本发明的一些实施例中，所述助剂为自由基引发剂、抗水解剂、助交联剂、抗氧剂、成核剂和阻燃剂中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，还包括改性聚合物1～100份，所述改性聚合物为侧链上含有环氧基团、酸酐或羧酸基团的热塑性聚酯或热塑性聚烯烃中的至少一种。