[发明专利]一种具有优异阻隔性能的热塑性淀粉基纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种具有优异阻隔性能的热塑性淀粉基纳米复合材料及其制备方法。本发明复合材料是以热塑性淀粉为基料，以茶多酚、棒状氧化锌纳米粒子为填料。本发明还提供了上述复合材料的制备方法，制备得到的热塑性淀粉基纳米复合材料具有优异的紫外线屏蔽性能、高能短波蓝光阻隔性能、水汽阻隔性能、力学性能、DPPH自由基清除活性(即抗氧化活性)以及低的吸湿性，此外，该复合膜制备工艺简单环保，成本低廉，适于放大生产，在包装、紫外线防护等领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种具有优异阻隔性能的热塑性淀粉基纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

生物可降解塑料是以天然高分子为原料，现已成为国际上竞相研究和开发的热点领域。在众多的天然高分子材料中，淀粉因其来源广、可再生、可食用、价格低、且可降解等特点，已成为最具有发展潜力的的可降解材料之一。为了使淀粉具有类似石油基聚合物的可塑性，通常将淀粉与增塑剂混合，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。但是，热塑性淀粉中含有大量羟基，以此为原料制备的可生物降解膜材料的力学性能、水汽阻隔性能、紫外线屏蔽性能、高能短波蓝光阻隔性能、自由基清除活性(即抗氧化活性)往往不能满足更高的包装使用要求，影响食品、药品的长期保存。因此，改善热塑性淀粉基材料的力学性能、水汽阻隔性能、紫外线屏蔽性能、高能短波蓝光阻隔性能、自由基清除活性(即抗氧化活性)，对于其应用领域的拓宽具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，以热塑性淀粉为基料、茶多酚和棒状氧化锌纳米粒子为填料，提供一种具有优异阻隔性能的热塑性淀粉基纳米复合材料及其制备方法，该复合材料具有优异的力学性能、水汽阻隔性、紫外线屏蔽性能、高能短波蓝光阻隔性能、DPPH自由基清除活性(即抗氧化活性)以及低的吸湿性，此外，该复合膜制备工艺简单环保，成本低廉，适于放大生产。

本发明的技术方案：

一种具有优异阻隔性能的热塑性淀粉基纳米复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：淀粉100份，增塑剂30份，茶多酚6份，棒状氧化锌纳米粒子1～7份；

所述的淀粉为玉米淀粉；所述的增塑剂为甘油；

所述棒状氧化锌纳米粒子的直径为50nm，长度为100～200nm。

所述棒状氧化锌纳米粒子的制备方法包括以下步骤：

将二水合乙酸锌溶解于1,2-丙二醇中，然后加入去离子水，搅拌混合均匀；将乙酸钠，加入到上述溶液中，搅拌均匀后升温至150℃，回流1h；然后离心分离、干燥，得到棒状氧化锌纳米粒子；

所述去离子水、二水合乙酸锌、乙酸钠、1,2-丙二醇的质量比为3.15:5.48:6.15:86.3。

一种具有优异阻隔性能的热塑性淀粉基纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将100份淀粉与30份增塑剂加入到1200份去离子水中，先在室温下搅拌30分钟，再在85℃下搅拌溶解，得到淀粉溶液，备用；

(2)将6份茶多酚分散于800份去离子水中，搅拌1h，得到茶多酚溶液，备用；

(3)将1～7份棒状氧化锌纳米粒子分散于800份去离子水中，搅拌1h，得到均匀的分散液，备用；

(4)将步骤(2)所得的茶多酚溶液与步骤(3)所得的棒状氧化锌纳米粒子分散液加入到步骤(1)所得的淀粉溶液中，并在85℃下搅拌1h，得到均匀的成膜液，将成膜液浇注到有机玻璃皿上，在50℃的真空烘箱中干燥24h，即得到具有优异阻隔性能的热塑性淀粉基纳米复合材料。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：