[发明专利]一种高性能塑化淀粉及其制备工艺

说明书

本发明涉及生物基可降解材料领域，为解决现有技术下普通塑化淀粉的力学性能较低，易吸水，塑化剂易析出的问题，公开了一种高性能塑化淀粉及其制备工艺，塑化淀粉原料以重量份计包括：60~80份玉米淀粉、20~40份酯化改性淀粉、5‑30份塑化剂、0.2~2份交联剂、0.5~5份润滑剂、0.1~0.5份催化剂以及10~40份水。本发明公开的高性能塑化淀粉不仅能够大幅增加共混后生物基可降解材料的力学性能，同时也能显著抑制塑化剂析出造成的表面发粘，提高生物基可降解材料在使用周期内的表面光滑度。本发明还提供了一种高性能塑化淀粉的制备工艺，该制备工艺步骤简单，制得的塑化淀粉性能好。

技术领域

本发明涉及生物基可降解材料领域，尤其涉及一种高性能塑化淀粉及其制备工艺。

背景技术

随着我国生物环保政策不断的推出、公民绿色环保理念不断的加强，生物可降解塑料的应用领域也在不断的扩大。2021年伊始，全国各地开始落地“禁塑令”，生物可降解材料制成的购物袋、一次性餐具需求不断攀升，但是目前使用的PLA、PBAT等材料，其价格在1.5～3万元/吨，成本远高于聚乙烯、聚丙烯等普通石化材料，因此严重影响了生物可降解材料的推广。淀粉在自然界中分布广泛，它是通过光合作用合成的碳水化合物，相比于普通石油化工原料具有可再生、可生物降解、无污染等特点；而相比于其他可降解塑料PBAT、PLA，其价格只有这些材料的三分之一到五分之一，因此淀粉常常用作填料，与其他可降解材料共混使用，可以大大降低产品成本。

由于淀粉含有大量羟基，在分子间形成大量氢键，导致其熔融加工温度远高于分解温度，因此在对淀粉进行塑化加工前都会加入多元醇作为塑化剂，以降低淀粉的熔点和玻璃化温度，使得淀粉可以与其他树脂熔融共混加工。普通塑化淀粉的力学性能较低，在大量添加入其他可降解树脂共混后，得到的产品力学性能较低，同时由于普通塑化淀粉的亲水性，导致塑化剂容易析出，使得制成品表面缺乏光滑手感，影响产品性能。

例如，在中国专利文献上公开的“塑化淀粉、生物基塑料及其原料组合物、制备方法和应用”，其公告号为CN114106418A，其原料包括如下重量份数的各组分：50～100份淀粉、2～25份甘油和1～15份山梨糖醇；制备方法包括如下步骤：塑化淀粉的原料经混合、挤出塑化，即可。该塑化淀粉的配方中塑化剂用量较多，易在后续加工过程中析出，影响产品性能。

发明内容

本发明为了克服现有技术下普通塑化淀粉的力学性能较低，易吸水，塑化剂易析出的问题，提供一种高性能塑化淀粉及其制备工艺，本发明开发了一种高性能塑化淀粉，不仅能够大幅增加共混后产品的力学性能，同时也能显著抑制塑化剂析出造成的表面发粘，提高产品在使用周期内的表面光滑度。本发明还提供了一种高性能塑化淀粉的制备工艺，该制备工艺步骤简单，制得的塑化淀粉性能好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高性能塑化淀粉，其原料以重量份计包括：60～80份玉米淀粉、20～40份酯化改性淀粉、5-30份塑化剂、0.2～2份交联剂、0.5～5份润滑剂、0.1～0.5份催化剂以及10～40份水。

本发明以酯化改性淀粉复配玉米淀粉作为原料，将淀粉羟基酯化可以增加塑化淀粉与聚酯类生物可降解材料的相容性，提高产品的力学性能，同时利用对酯类基团代替羟基可以削弱淀粉的亲水性，防止最终制品的塑化剂析出，提高产品的抗吸水性。交联剂、催化剂等助剂，可以使淀粉之间产生交联结构，从而提高塑化淀粉的力学性能。

作为优选，所述酯化改性淀粉为醋酸酯淀粉和磷酸酯淀粉中的一种或几种。

醋酸酯淀粉与磷酸酯淀粉，二者都是将淀粉中的羟基酯化，这样就减小了原淀粉中分子链之间的氢键连接，大大降低了淀粉的塑化温度。

作为优选，所述醋酸酯淀粉的取代度大于1.5。

作为优选，所述磷酸酯淀粉的取代度为0.1～0.3。