[发明专利]一种淀粉/聚乙烯醇复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，进一步地说，是涉及一种淀粉/聚乙烯醇复合材料及制备方法。

背景技术

淀粉被认为是21世纪最具研究价值的生物降解高分子材料之一，有可降解，价格低廉、来源丰富、易改性处理等优点，如果能将淀粉应用于材料方面，可以改善白色污染，降低材料成本，同时增加农产品附加值，提高农民收入，在减少污染，扩大可降解材料的发展，解决“三农”问题方面具有深远意义。但是淀粉基材料存在很多缺陷，主要是淀粉中大量羟基的存在造成了材料的机械性能呈现脆性并且受环境湿度影响大，严重限制了淀粉基材料的应用。

聚乙烯醇(PVA)是一种综合性能优异的可由非石油路线大规模生产的高分子聚合物，价格低廉，其耐油、耐溶剂及气体阻隔性能出众，在食品、药品包装方面具有独特优势；然而，由于PVA高分子链相邻羟基间易形成大量的分子内和分子间氢键，使其热分解温度(200～250℃)与熔点(230℃)接近，熔融时即发生热分解，因而难以热塑加工，这极大地限制了PVA的应用与发展。

作为结构相似的聚合物，淀粉和PVA均可通过增塑剂，增加了分子的混乱度，实现热塑加工，改善材料的性能。目前这类热塑性材料研究已经取得较大的进展，公开号CN103146032A等专利通过甘油、水等增塑剂已经实现了淀粉的热塑。公开号CN1368515A的专利公开了一种用于热塑加工聚乙烯醇薄膜的新型增塑方法，有效地降低了PVA的加工温度。但是该方法，增塑剂用量大，容易迁移，使制备的材料性能不稳定。

以上的方法虽然实现了淀粉和聚乙烯醇的热塑加工，但材料中淀粉含量低，材料亲水性强，增塑剂用量多，材料的使用性能极差，材料成本高，工艺复杂，因而热塑性淀粉/聚乙烯醇共混材料难以大规模应用。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种淀粉/聚乙烯醇复合材料及制备方法。效率高，成本低，工艺简单，性能可控。

本发明的目的之一是提供一种淀粉/聚乙烯醇复合材料。

所述材料是由包括以下组份的原料熔融共混而得：

所述溶剂选自小分子酯类、二甲基甲酰胺、三氯甲烷中的至少一种；其中，二甲基甲酰胺、三氯甲烷与酰氯单体不反应，淀粉能分散，溶剂闪点高，工业化更安全；

所述催化剂选自有机碱类或多元胺的至少一种；

所述改性剂为酰氯类；

所述增塑剂为水、二甲亚砜、乙二醇、丙二醇、甘油、缩水甘油、山梨醇、木糖醇、甘露醇、二缩三乙二醇、一缩二乙二醇、聚乙二醇、甲酰胺、乙酰胺、己内酰胺中的一种或组合；

所述交联剂为三偏磷酸钠、柠檬酸、癸二酸、戊二醛、异氰酸酯、硼酸等 中的一种或组合。

所述抗氧剂为4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的一种或多种。

其中，优选：

所述小分子酯类为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸己酯或乙酸甲酯的至少一种。

所述催化剂为吡啶、吡咯、乙二胺以及三乙胺中的至少一种。

所述改性剂为脂肪族酰氯。

所述天然淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、豆类淀粉或高粱淀粉的至少一种。

所述聚乙烯醇的聚合度为300～2400，醇解度为85～100％。

本发明的目的之二是提供一种淀粉/聚乙烯醇复合材料的制备方法。

包括：

所述组分按所述用量加入到挤出机中制得所述淀粉/聚乙烯醇复合材料；

挤出机转速20～100转/分钟，优选40～80转/分钟，挤出温度为100～160℃。

本发明的目的之三是提供另一种淀粉/聚乙烯醇复合材料的制备方法。

包括：

(1)将天然淀粉与聚乙烯醇在高速混合机中高速搅拌0.5～5分钟，得到共混物；

(2)向共混物或加入溶剂制得的共混物悬浮液中滴加催化剂，在10℃～60℃下搅拌0.5～20分钟；

(3)边搅拌边滴加改性剂，在10℃～60℃下搅拌0.5～3分钟后加入无水乙醇洗涤，抽滤、干燥后制得淀粉和聚乙烯醇共混物；