[发明专利]一种基于配位效应的热塑性淀粉及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种基于配位效应的热塑性淀粉及其制备方法和应用。本发明的制备方法如下：将淀粉和增塑剂预混合，得到预混物，再加入无水醋酸锌进一步混合，随后挤出造粒，得到所述基于配位效应的热塑性淀粉。该方法通过反应挤出，实现淀粉羟基与Zn²⁺的高效配位，只需加入少量无水醋酸锌，就可获得具有高耐热性、高疏水性和高强度等突出优点的改性热塑性淀粉。其玻璃化转变温度提高至89.1℃；表面接触角提高至118.2°；拉伸强度提高至9.2MPa。此改性热塑性淀粉可生物降解，绿色环保，综合性能优异，且易于加工，有望应用于包装、一次性餐具和农用地膜等领域。

技术领域

本发明属于生物降解塑料领域，特别涉及一种基于配位效应的热塑性淀粉及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着全民环保意识的提高，发展可生物降解高分子以代替传统石油基高分子逐渐成为研究的热点。淀粉是一种天然高分子，具有可完全生物降解、来源广、成本低等优点，发展前景广阔。在提高淀粉基塑料的机械性能上国内外已取得较大成果。然而淀粉高亲水性的致命缺陷仍严重限制了热塑性淀粉塑料的应用。通常采用化学方法，如化学交联、酯化、接枝、来对淀粉进行疏水改性。其基本原理是通过化学反应引入疏水基团来替代或屏蔽淀粉中原有的亲水羟基。然而，化学方法常有操作繁琐、不易二次生产以及潜在的负面环境影响等不足。通过引入金属离子，构建基于动态配位键的物理交联结构，有望避免化学方法的缺陷而实现热塑性淀粉高性能化的目的。

淀粉羟基上的氧原子含有孤对电子，因而淀粉具有一定的配位能力，然而，对于反应挤出过程中的淀粉和金属离子间的配位作用目前鲜有详细的研究报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种基于配位效应的热塑性淀粉。所述热塑性淀粉兼具高耐热性、高疏水性和高强度。

本发明的另一目的在于提供上述一种基于配位效应的热塑性淀粉的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述于一种基于配位效应的热塑性淀粉在包装、一次性餐具和农用地膜等领域的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于配位效应的热塑性淀粉的制备方法，包括如下步骤：将淀粉和增塑剂预混合，得到预混物，再加入无水醋酸锌进一步混合，所述淀粉与无水醋酸锌的质量比为100：1～100：5，随后挤出造粒，得到所述基于配位效应的热塑性淀粉。

优选的，所述淀粉与无水醋酸锌的质量比为100：3。

优选的，所述淀粉与增塑剂的质量比为3：2～4：1。

优选的，所述挤出造粒的温度为90～145℃。

优选的，所述挤出造粒的转述为70～90转/分钟。

优选的，所述淀粉在使用前于80～120℃干燥4～8h。

优选的，所述淀粉为小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉中的一种或两种以上。

优选的，所述增塑剂为甘油、水和尿素中至少一种，更优选的为水和甘油。

优选的，所述挤出造粒采用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，更优选为双螺杆挤出机。

优选的，所述基于配位效应的热塑性淀粉的制备方法好包括将制得的所述基于配位效应的热塑性淀粉进行提纯处理。

优选的，所述提纯处理的方式为采用索氏提取器以无水乙醇为溶剂于75～95℃提纯48～72h，烘干即可。

上述一种基于配位效应的热塑性淀粉的制备方法制备得到的基于配位效应的热塑性淀粉。

上述所述基于配位效应的热塑性淀粉在包装、一次性餐具和农用地膜领域中的应用。