[发明专利]一种生物降解塑料用复合变性淀粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合变性淀粉，特别是生物降解塑料使用的复合变性淀粉的制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，石油合成塑料工业的规模也迅速扩大，塑料产品应用于越来越多的行业。2010年，世界塑料消费量估计为3.28亿吨，中国塑料消费量估计也就将超过5600万吨 。塑料产品为工业、农业及日常生活提供了方便，同时也产生了大量废弃物，这些废弃物以固体形式存在，其来源多为包装袋、饮料瓶、农用地膜等一次性塑料制品。这些废弃物体积大、分解时间很长，在自然环境中降解非常困难。塑料废弃物的处理方法(填埋、焚烧和回收利用)难以从根本上解决塑料垃圾带来的“白色污染”，不能满足人们日益增长的“环境友好” 意识的需要。另一方面，塑料是石油基产品，石油价格的波动也造成塑料产品价格的不稳定。当前石油资源的日益减少，塑料工业的长久发展必然受到限制。石油储量的有限性和人类消费的无限性，特别是最近国际市场油价暴涨，利用可再生资源、开发环境友好型的降解型塑料已成为全球关注的热点。

降解塑料可以在特定的环境下，降解为二氧化碳和水分，不会给环境造成污染。降解塑料的种类很多，根据其降解类型分，也有多种不同的种类。最常见的可降解塑料主要为光降解塑料和生物降解塑料两类。从20世纪90年代开始，对于光降解塑料的研究趋于减少，原因是由于其产品在推广应用过程中遇到了障碍。光降解塑料主要应用于制造地膜，但光降解地膜埋入土壤中的部分由于无光照射，无法降解；光降解塑料的降解速率取决于紫外线强度，不同的地理位置、气候条件等对其降解性影响较大；光降解塑料的生产成本较高，在价格上不具备竞争优势。

可降解塑料经过几十年发展，生物降解塑料成为其主要形式。而生物降解塑料中，淀粉基塑料占可降解塑料的一大部分。

我国降解塑料开发起步较晚，但发展较快。从资料报导看，我国生物降解塑料主要集中于对淀粉进行接枝改性以及改性后淀粉对塑料的填充研究，在研制完全生物降解塑料方面的报道较少。

目前对可生物降解塑料的研究主要集中在淀粉基可生物降解塑料上面。淀粉基可生物降解塑料常见的有淀粉填充型塑料、全淀粉塑料和一些以淀粉为原料的生化合成聚合物。国外产品在力学性能、生物降解性能等方面均较好，但价格昂贵。而国内一些产品普遍存在以下问题：使用力学性能下降；生产成本较高；降解准确性难以控制；淀粉基降解塑料使用粮食生产的淀粉作为原料，出现工业与人争粮的冲突等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物降解塑料用复合变性淀粉的制备方法。以淀粉为原料，采用干法固相法复合变性工艺路线，制备出生物降解塑料用复合变性淀粉。

本发明的技术方案如下：

首先在淀粉中加入活化剂进行预处理，然后加入酯化剂进行酯化反应，再加入固体偶联剂，进行物相包裹反应，反应后通过冷却、筛分处理、包装，即可得到成品。具体过程如下：

1、在干淀粉中加入活化剂，在95-100℃下进行活化预处理30分钟；所述的淀粉是木薯淀粉或马铃薯淀粉。

2、在活化预处理后的淀粉加入酯化剂，在120-125℃条件下进行酯化反应1小时，整个过程在固相状态下进行；

3、在酯化后的物料再加入固体偶联剂，在搅拌的状态下进行物相包裹反应，反应温度为125-130℃，反应时间40-50分钟,整个过程在固相状态下进行；活化预处理的目的增大固体药剂与淀粉分子之间的接触表面积和接触频率，改善干法固相法反应均匀度不足的问题，提高反应效率。

4、将反应后的物料冷却到室温、然后筛分处理，过60目筛，包装，即可得到成品。

以上所述的活化剂为氢氧化钠或氢氧化钾，加入量为每100重量份木薯干淀粉0.3-2.0份，加入活化剂为固体状，加入时需要将活化剂磨成粉末状；

所述的酯化剂是三偏磷酸钠或六偏磷酸钠；加入量每100重量份木薯干淀粉为1-1.2份；在淀粉分子中加入酯化剂就是接入酯化基团和疏水性基团。

所述的固体偶联剂是铝酸酯、钛酸酯或硼酸酯，加入量每100重量份干淀粉为2.5-3.5份；优选铝酸酯。

本发明制得的复合变性淀粉可以与多种高分子塑料，例如乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/乙烯醇共聚物、聚乙烯醇等原料，加入增塑剂、助剂共混，制成相应的生物降解塑料制品。

以下是固体偶联剂的相关资料：