[发明专利]一种链状SiO2

说明书

本发明涉及一种制备基于链状SiO₂增强热塑性淀粉塑料的方法。属于淀粉资源的高附加值利用和生物降解高分子材料领域。该方法首先通过溶胶‑凝胶法制备链状SiO₂，然后与天然淀粉和增塑剂共混，通过挤出注塑，制备出基于链状SiO₂增强的热塑性淀粉塑料。用该淀粉塑料制备的产品，在较少添加量下(1％重量分数)即可达到优良的力学性能(拉伸强度最大为8.47MPa)和耐水性能，克服了现有热塑性淀粉塑料力学和耐水性能差的缺点，有效提高了材料的使用性能，该材料可生物降解，环境友好，成本低，有望应用于包装、一次性餐具、一次性医疗耗材和农用地膜等领域。

技术领域

本发明属于生物降解高分子材料和淀粉资源的高附加值利用领域，涉及一种链状SiO₂增强热塑性淀粉塑料制备的新方法。

背景技术

近年来，塑料废弃物造成了严重的环境问题，为了保护环境，减少使用不可降解的石油基塑料，人们开始研究与开发来自可再生资源的生物基材料。其中，天然淀粉具有低成本、可再生、来源广以及可生物降解等优点，从而引起了人们的关注。为了使淀粉具有类似石油基聚合物的可塑性，通常在淀粉中添加增塑剂，使淀粉大分子由结晶结构转变为无定型态，从而得到热塑性淀粉(Thermoplastic starch，TPS)，即淀粉塑料。

随着淀粉热塑性的转变，淀粉分子中的羟基处于自由状态，导致淀粉塑料在空气中的吸水性提高，从而直接影响其力学性能的稳定。为了解决上述问题，通过在TPS中加入增强组份，或与其他聚合物共混、交联等方法，可有效提高淀粉塑料的力学性能及耐水性能。

纳米SiO₂在高分子复合材料、陶瓷工业中应用广泛。SiO₂表面存在羟基，而表面的羟基又具有可修饰性，通过改性能得到功能化的SiO₂微粒，此外，通过制备不同形貌的SiO₂，也可进一步扩展其应用领域。当前，将常规的球形SiO₂加入TPS来制备热塑性淀粉塑料已有报道，而基于以链状SiO₂为增强组份的热塑性淀粉的制备还未见报道。

发明内容

本发明首先通过溶胶-凝胶法制备链状SiO₂，然后与淀粉和甘油共混，通过挤出注塑制备基于链状SiO₂增强热塑性淀粉塑料的方法。

为达到上述目的，本发明采用的制备方法是：

1)链状SiO₂的制备

采用正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源，采用溶胶-凝胶法合成SiO₂，其过程是水解、成核及颗粒生长三者之间的竞争过程，基本合成机理如下：：

(1)TEOS水解：

(2)硅醇与TEOS缩聚：

(3)硅醇之间发生缩聚：

步骤：

将30份无水乙醇、15份蒸馏水和5份氨水混合于容器中后升温至60℃，制得溶液A，再将5份TEOS 与5份无水乙醇混合得溶液B，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，于60℃反应1h，所得溶液于60℃常压干燥24h，得链状SiO₂。

2)链状SiO₂/TPS的制备

步骤：