[发明专利]一种热塑性淀粉复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热塑性淀粉复合材料及其制备方法。热塑性淀粉复合材料按重量份计，原料及组成为：热塑性淀粉共聚物100重量份，立构复合聚乳酸10‑40重量份，其中，立构复合聚乳酸中，聚左旋乳酸30‑70重量份，聚右旋乳酸30‑70重量份。将立构复合型聚乳酸与热塑性淀粉共混，增强纯热塑性淀粉树脂的力学性能。本发明中的原料易得，工艺简单，采用两步熔融共混的方法，避免引入扩链剂等不可降解的材料，在增强纯热塑性淀粉树脂的力学性能的同时而不引入其它非降解物质，因此形成的热塑性淀粉复合材料具有优异的生物降解性能。

技术领域

本发明属于生物降解高分子材料技术领域。涉及热塑性淀粉复合材料的制备方法。

背景技术

天然淀粉分子之间以氢键相互缔合，具有微晶结构及粒状结构，其微晶的熔融温度高于淀粉热分解温度，使之不具有热塑加工性能，但如果能使淀粉结构无序化破坏其微晶，就能使淀粉具有热塑加工性能。热塑性淀粉（TPS）的生产原理：在热力场、外力场和增塑剂的作用下，淀粉分子间和分子内氢键被塑化剂与淀粉之间较强的氢键作用所取代，淀粉分子活动能力得到提高。加入增塑剂破坏了淀粉原有的结晶结构，使分子结构无序化，实现由晶态向非晶态的转化，从而使其在分解前先实现熔融形成了热塑性淀粉。热塑性淀粉既具有塑料的性质，又能快速地在环境中降解，是真正意义上的完全生物降解塑料，同原来的淀粉基塑料相比，其优势在于：在各种环境中都具备完全的生物降解能力，制品中的淀粉分子经降解后，形成了CO₂，对土壤或空气不造成污染；采取适当工艺，可使淀粉热塑化后达到与塑料相同的力学性能。

聚乳酸（PLA）是由可以再生的植物资源提取出的淀粉发酵成为乳酸，进一步聚合而成的脂肪族聚酯，是脂肪族聚酯中研究较为活跃的品种之一。聚乳酸玻璃化转变温度和熔点分别为60℃和175℃左右，在室温下是一种处于玻璃态的硬质高分子，其热性能与聚苯乙烯相似。聚乳酸具有热塑性，能够像PP、PS和PET等合成高分子一样在通用的加工设备上进行成型加工。聚乳酸能够完全生物降解，各种聚乳酸产品使用以后埋在土壤中，经过一定时间以后会自然分解为水和二氧化碳，不会造成环境污染。聚乳酸与一般的合成高分子材料不同，具有可生物降解性和植物来源性两大特点。围绕这两大特性，聚乳酸能够在减少环境污染、节省石油资源以及减轻地球温室效应方面展开很多颇具意义的应用。聚乳酸有三种立体异构体：聚左旋乳酸（PLLA）、聚右旋乳酸（PDLA）和聚消旋乳酸。其中，聚左旋乳酸和聚右旋乳酸之间可以发生立构复合而得到聚乳酸的立构复合物，称之为立构复合型聚乳酸。1987年，Ikada等[Macromolecules 1987,20:904-906]第一次报道了立构复合型聚乳酸，之后，逐渐引起了科研工作者们的注意。近年来，采用立构复合技术成为了开发耐热型聚乳酸的一个新的方向。研究表明，立构复合型聚乳酸的熔点可达230 ^oC，比纯聚左旋乳酸或聚右旋乳酸的熔点高50 ^oC左右，其热稳定性、力学性能以及耐水解性能均比纯聚左旋乳酸或聚右旋乳酸要好。

专利CN106883564A 公布了一种淀粉塑料增强复合材料及其制备方法过对含有磷酸钡的玄武岩纤维进行改性处理，最后在偶联剂的作用下与淀粉塑料进行偶联、复合，从而得到玄武岩纤维与淀粉塑料材料相容性更好的淀粉塑料复合材料，对淀粉塑料增强作用好，但是过程复杂，采用污染环境物质。如何简单有效且完全生物降解方法来增强热塑性淀粉的各项性能是一个具有挑战性的难题。本发明通过原位制备立构复合聚乳酸来增强热塑性淀粉解决以上难题。

发明内容