[发明专利]一种耐磨改性淀粉材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性材料领域，具体涉及一种耐磨改性淀粉材料及其制备方法。

背景技术

淀粉是一种天然高分子聚合物，其分子中含有大量羟基，因此淀粉大分子间相互作用力很强，导致原淀粉难以熔融加工，而且在和其他聚合物共混加工中和其他聚合物的相容性也差。但这些羟基能够发生酯化、醚化、接枝、交联等化学反应。利用这些化学反应对淀粉进行化学改性，减少淀粉的羟基、改变其原有的结构，从而改变淀粉相应的性能，把原淀粉变成热塑淀粉。交联淀粉以淀粉为原料,以三氯氧磷、三偏磷酸钠、己二酸、六偏磷酸盐为交联剂,氢氧化钠为催化剂,对淀粉进行交联，交联后的淀粉其透光率降低,耐酸碱性、耐机械加工，耐剪切性增强，凝胶性能提高，但吸水能力减弱。

随着人们对材料耐磨性能要求的不断提高，未经耐磨改性的淀粉已难以满足需求，因而，对淀粉进行耐磨改性成为必要。现今对淀粉的耐磨改性处理方法种类繁多，改性效果也很好，尤其是随着纳米材料的出现和应用，淀粉的耐磨性增加效果显著，使淀粉能在更多领域大量使用，但也存在不足。纳米材料虽然具有耐磨增强效果好，添加量小的优点，但也存在分散困难，成本高等缺陷。在进行耐磨改性过程中，纳米材料分散不均会影响其耐磨效果，得到的改性材料耐磨性偏低，对改性材料的生产和应用造成不利影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有改性淀粉材料耐磨性较差的缺陷，提供一种耐磨改性淀粉材料及其制备方法；本发明将经过针对性改性处理的纳米陶瓷颗粒与淀粉进行复合，并使纳米陶瓷颗粒均匀分散在淀粉体系中，得到的耐磨改性淀粉材料耐磨性能优异，有利于淀粉在更多领域中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种耐磨改性淀粉材料，包括以下重量份原材料制备得到：2-5份的纳米陶瓷颗粒、1.5-3.8份的改性剂、30-40份的聚偏氟乙烯、55-75份的淀粉、0.3-0.8份的偶联剂、3-5份的交联剂。

上述一种耐磨改性淀粉材料，根据纳米陶瓷颗粒和交联能增加树脂材料耐磨性的基本原理，不仅通过针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，来提高纳米陶瓷颗粒与淀粉之间的相容性，并使纳米陶瓷颗粒在淀粉中分散更均匀，使纳米陶瓷颗粒对淀粉的耐磨性增强作用更好，还通过控制淀粉的聚合度来使改性后的改性淀粉材料在耐磨性与加工性之间达到最佳平衡关系，从而使得到的改性淀粉材料在具有优异的耐磨性的条件下，也具有优异的加工性，使其可以在更多领域中得到应用。

上述一种耐磨改性淀粉材料，其中，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为10-80nm；纳米陶瓷颗粒粒径越小，分散性越差，纳米陶瓷颗粒粒径越大，对淀粉的耐磨增强作用越差；优选的，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为30-50nm；最优选的，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为40nm。

其中，优选的，所述的纳米陶瓷颗粒为纳米氧化硅陶瓷、纳米氮化硅陶瓷、纳米碳化硅陶瓷中的一种或多种；优选的纳米陶瓷颗粒在多种原料的作用下，与淀粉的相容性更好，对耐磨改性淀粉材料的耐磨性增强作用最佳。

上述一种耐磨改性淀粉材料，其中，所述的改性剂为正硅酸甲酯乳液与聚丙烯酸乳液组成的混合物；所述的改性剂既能改善纳米陶瓷颗粒与淀粉的相容性，又能在纳米陶瓷颗粒表面形成极性基团，利于分散；优选的，所述的改性剂中正硅酸甲酯乳液与聚丙烯酸乳液的物质的量之比为1︰1。

上述一种耐磨改性淀粉材料，其中，聚偏氟乙烯的聚合度越大，则交联后耐磨改性淀粉材料的耐磨性越差，加工性越好，聚偏氟乙烯的聚合物越小，则交联后耐磨改性淀粉材料的耐磨性越好，加工性越差，因此，选择合理的聚偏氟乙烯聚合度，是平衡耐磨性和加工性的重要手段。所述的聚偏氟乙烯的聚合度为100-300；优选的，所述的聚偏氟乙烯的聚合度为150-230；最优的，所述的聚偏氟乙烯的聚合度为200；通过优选，得到的耐磨改性淀粉材料既具有优异的耐磨性，也具有较好的加工性，适合。

其中，所述的淀粉聚合度为600-1200；优选的，所述淀粉的聚合度为800-1100；最优选的，所述的淀粉的聚合度为1000；通过优选，得到的耐磨改性淀粉材料既具有优异的耐磨性，也具有较好的加工性。

上述一种耐磨改性淀粉材料，其中，所述的偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷偶联剂；异丁基三乙氧基硅烷能增加纳米陶瓷颗粒与淀粉以及改性剂之间的相容性，提高耐磨改性淀粉材料的性能。

其中，所述的交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，该交联剂能将两种不同聚合度的聚合物原材料适当交联，提高改性淀粉材料的耐磨性。